CN108897063B - 一种海底气泡发生模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海底气泡发生模拟装置，包括供气装置、气泡发生器、浮体、声学释放器和配重块；所述气泡发生器包括排气喷头，排气喷头的下方连接锥形容器，锥形容器内填充砂砾石，锥形容器的尾部设置直管，直管与高压气管连接；所述浮体包括第一浮体和第二浮体，第一浮体设置在三角支架中，所述三角支架包括上层板和下层板，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，所述上层板上固定设置气泡发生器，气泡发生器的上方设置监测设备；三角支架的底部通过缆绳连接声学释放器和配重块，缆绳上设置第二浮体和挂环，所述挂环的两端分别设置在第二浮体的两侧。该模拟装置能够模拟自然状态下海底溢出气体，促进海底水合物等探测技术发展。
Description
技术领域
本发明属于海洋勘探技术领域，具体涉及一种海底气泡发生模拟装置。
背景技术
天然气水合物是一种新型的潜在能源，是石油、天然气之后最佳替代清洁能源，主要分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。在地壳动力作用下，天然气水合物地壳内部向上运移，通过空隙、裂隙或断层等运移通道穿过海底沉积层以渗漏或喷涌形式进入海水，形成海底气泡羽状流，在水合物贮存区域上覆海水中经常发现气泡羽状流，海底气泡羽状流是识别天然气水合物的重要标志。多波束测深仪、浅地层剖面仪、侧扫声纳等设备均可以探测，真实环境下的海底渗漏水合物气体往往以点状小范围存在，调查较难发现。为了研究从已知到未知，利用模拟的海底气泡羽状流，进行测试对比和试验，有利于提高海底水合物渗漏识别精度，提高海底水合物探测准确性，还可以满足相关探测仪器测试需求，提供模拟气泡发生装置，也可用于海洋试验场，提供海底气泡源，用于测试、改进和提高仪器设备探测性能。申请号为201720105376.8的中国专利公开了一种海底气幕发生器，但是该装置不能固定于海底，不能模拟不同海洋环境和地质条件下，不同海底气泡、海底羽状流。
发明内容
针对现有技术中没有在真实海底环境下模拟海底气泡的装置的问题，本发明提供一种海底气泡发生模拟装置，该装置能够在真实海地环境下模拟海底气泡的产生，促进海底水合物等探测技术发展。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种海底气泡发生模拟装置，包括供气装置、气泡发生器、浮体、声学释放器和配重块；
所述供气装置包括依次连接的高压储气罐、减压阀和高压气管；
所述气泡发生器包括排气喷头，排气喷头的下方连接锥形容器，锥形容器内填充砂砾石，锥形容器的尾部设置直管，直管与高压气管连接；
所述浮体包括第一浮体和第二浮体，第一浮体设置在三角支架中，所述三角支架包括上层板和下层板，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，所述上层板上固定设置气泡发生器，气泡发生器的上方设置监测设备；三角支架的底部通过缆绳连接声学释放器，缆绳上设置第二浮体和挂环，所述挂环的两端分别设置在第二浮体的两侧；
所述声学释放器的下方连接配重块。
进一步的，所述排气喷头上设置多个排气孔，排气孔无规则排列。
进一步的，所述海底气泡发生模拟装置上搭载定位信标，所述定位信标设在三角支架上。
进一步的，所述监测设备为流速传感器、压力传感器、摄像设备或者烃类气体传感器等，可根据实际需要选用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的海底气泡发生装置能够准确沉放到预定海区的海底附近，模拟从近海底释放气泡气流,通过底部漏斗形排气装置，将气体通过砂砾石层向上扩散形成小面积渗漏出露，使海底气泡生成效果上与真实海底底羽状流接近。能够持续稳定的产生气泡，气泡的形态可控，可监测，并且能够回收，实现装置的重复利用。能够为海底浅层气探测、海底水合物泄漏探测、海底冷泉探测、海底管道泄漏、海底羽状流、海底水合物资源调查提供已知气源，对相关海洋调查设备提供测试及对比数据，为海洋环境效应评价和海洋资源勘查服务。
附图说明
图1为实施例1海底气泡发生模拟装置的结构示意图；
图2为实施例1供气装置的结构示意图；
图3为实施例1气泡发生器的结构示意图；
图4为实施例1三角支架的结构示意图；
图5为实施例2海底气泡发生模拟装置的结构示意图。
图中：1-船，2-供气装置，21-高压储气罐，22-减压阀，3-高压气管，4-三角支架及监测设备，41-三角支架，42-固定环，43-卡套接头，44-定位信标，45-探照灯，46-摄像头，47-气泡发生器，471-砂砾石锥形容器，472-排气喷头，473-砂砾石填充层，48-烃类含量检测仪，49-钢管，5-第一浮体，6-挂环，7-第二浮体，8-声学释放器，9-配重块，10-海面，11-海底。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种海底气泡发生模拟装置，如图1所示，包括供气装置2、气泡发生器47、第一浮体5、第二浮体7、三角支架41、声学释放器8和配重块9，供气装置2连接气泡发生器47，第一浮体5设置在三角支架41中，第二浮体7、声学释放器8和配重块9依次连接。
供气装置2为水上设备，提供气体，如图2所示，包括依次连接的高压储气罐21、减压阀22和高压气管3。高压储气罐21内储存高压气体，减压阀22安装在高压储气罐2的出口处，通过减压阀调可将阀前较高的气体压力减少至阀后管路所需的水平。
除供气装置2之外的其他设备为水下设备。
如图3所示，气泡发生器47包括花洒状的排气喷头472，排气喷头472的下方连接锥形容器471，锥形容器内填充砂砾石473，排气喷头的尾部设置耐腐蚀的钢管49，钢管49与高压气管3连接。排气喷头472上设置单个孔或者多个孔。当设置多个排气孔时，优选排气孔以不规则的形式排列。气体从高压气管进入砂砾石层，然后从排气喷头排出，模拟气泡从海底表层渗漏情况。排气喷头472与锥形容器471之间以可拆卸方式固定连接，以方便更换砂砾石。
为了使水下设备位置相对固定，该模拟装置上设置了浮体。浮体包括第一浮体5和第二浮体7，第一浮体5设置在三角支架41中。如图4所示，三角支架41包括上层板、下层板和三根连接杆，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，上层板上设置气泡发生器卡位，用于固定设置气泡发生器。气泡发生器的上方连接杆上分别设置探照灯45、摄像头46、定位信标44和烃类含量检测传感器48。三角支架41的三个脚上设置固定环42，固定环用于系缆绳。如图1所示，缆绳上连接声学释放器8，声学释放器8连接配重块9，声学释放器8接收到释放指令后，能够脱钩释放水泥配重。缆绳上设置第二浮体7和挂环6，挂环6的两端分别设置在第二浮体7的两侧。
第一浮体5为空心的，可充气，起到向上浮力的作用，浮力大于气泡发生装置47、三角支架及监测设备4的重力。第二浮体7也为空心结构，产生的浮力大于声学释放器8和缆绳及其附属设备的重力，小于配重块9的重力。工作时，配重块9与两个浮体共同作用，使气泡发生装置能够稳定的沉放在海地的固定区域内。当回收设备时，在浮体的带动下，设备顺利浮到水面。
本实施例提供的模拟装置需要搭载船只或平台工作，要求工作水深大于30m，船只到达预定海区后停泊，先进行水下设备连接，水下设备连接完成后连接甲板设备，将高压气管与高压储气罐连接，甲板端拖缆固定，***连接完成后将水下设备沉入预定海底区域，贮存的甲烷气或空气通过减压阀、气管、砂砾石层、排气孔，在海水中释放，缓慢产生气泡或气流，附带的压力、海流、烃类含量检测传感器等监测设备收集相应的数据。
实施例2
本实施例提供另一种海底气泡发生模拟装置，与实施例1不同之处在于供气装置设置2在水下，如图5所示，高压储气罐21为挂载式气瓶，设在第二浮体7上方的缆绳上。这种模拟不需要搭载的船只或平台工作，因此，操作更简单，应用范围更广。测试完成后，甲板声纳控制器发出释放指令，声学释放器释放水泥配重块，水下设备在浮力作用下浮出水面，船上后甲板工作人员回收水下设备。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种海底气泡发生模拟装置，其特征在于，包括供气装置、气泡发生器、浮体、声学释放器和配重块；
所述供气装置包括依次连接的高压储气罐、减压阀和高压气管；
所述气泡发生器包括排气喷头，排气喷头的下方连接锥形容器，锥形容器内填充砂砾石，锥形容器的尾部设置直管，直管与高压气管连接；所述排气喷头上设置多个排气孔，排气孔无规则排列；
所述浮体包括第一浮体和第二浮体，第一浮体设置在三角支架中，所述三角支架包括上层板和下层板，上层板和下层板之间形成容纳第一浮体的空间，所述上层板上固定设置气泡发生器，气泡发生器的上方设置监测设备；三角支架的底部通过缆绳连接声学释放器，缆绳上设置第二浮体和挂环，所述挂环的两端分别设置在第二浮体的两侧；
所述声学释放器的下方连接配重块；
所述第一浮体为空心的，可充气，起到向上浮力的作用，浮力大于气泡发生器、三角支架及监测设备的重力；所述第二浮体也为空心结构，产生的浮力大于声学释放器和缆绳及其附属设备的重力，小于配重块的重力；工作时，配重块与两个浮体共同作用，使气泡发生器能够稳定地沉放在海底的固定区域内。
2.根据权利要求1所述的海底气泡发生模拟装置，其特征在于，所述海底气泡发生模拟装置上搭载定位信标，所述定位信标设在三角支架上。
3.根据权利要求1所述的海底气泡发生模拟装置，其特征在于，所述监测设备为流速传感器、压力传感器或者烃类气体传感器。
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