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專利名稱：CO₂驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累積釋放量的監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累積釋放量的監(jiān)測(cè)方法及裝置，解決CO2驅(qū)油區(qū)域的土壤氣監(jiān)測(cè)問題，制定封存CO2的有效方案，并監(jiān)測(cè)CO2的封存效果O
背景技術(shù)：
在減排溫室氣體呼聲日益高漲的國(guó)際大形勢(shì)下，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏的二氧化碳驅(qū)油封存技術(shù)(CO2-EOR)備受關(guān)注，CO2-EOR的安全性、在環(huán)保上是否具有持久性、可監(jiān)控性和可操作性是推動(dòng)該技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵因素。為了評(píng)估CO2驅(qū)油封存的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，開展環(huán)境監(jiān)測(cè)工作按照空間結(jié)構(gòu)主要分為地下的地震監(jiān)測(cè)和水質(zhì)模擬、地表的土壤氣監(jiān)測(cè)、植被以及地面變形、近地面的大氣監(jiān)測(cè)等。土壤氣中的部分CO2屬于深層CO2的匯集,又屬于大氣CO2的來源之一，同時(shí)影響地表植被的生長(zhǎng),土壤氣CO2排放特性包含的信息最豐富也最復(fù)雜，但無論從監(jiān)測(cè)的成本和可實(shí)施性，還是從公眾認(rèn)知、接受程度上土壤氣監(jiān)測(cè)更具優(yōu)勢(shì)。土壤氣CO2通量是判斷深層CO2泄露的指標(biāo)之一，也是評(píng)價(jià)CO2封存量，CO2驅(qū)油封存的·清潔生產(chǎn)機(jī)制的重要參數(shù)，因此，對(duì)土壤氣通量長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量頗為重要。目前監(jiān)測(cè)土壤氣通量的方法很多，第一種測(cè)量土壤呼吸傳統(tǒng)的方法為堿吸收法，即一定時(shí)間間隔內(nèi)通過堿液(NaOH或KOH)或堿石灰吸收標(biāo)定一定面積土壤表面釋放出的CO2，屬靜態(tài)箱法。其優(yōu)點(diǎn)是可長(zhǎng)時(shí)間、多點(diǎn)測(cè)定土壤碳通量:缺點(diǎn)是不能進(jìn)行短時(shí)間內(nèi)連續(xù)測(cè)定，且諸如堿液用量、呼吸室插進(jìn)土壤的深度、堿液吸收面積、堿液距地面高度以及呼吸室高度等因素均能影響其測(cè)量精度，測(cè)定結(jié)果變異性較大；第二種為靜態(tài)箱+氣體濃度法，利用密閉靜態(tài)箱收集土壤表面釋放出的氣體，通過氣相色譜技術(shù)分析測(cè)定氣體中的溫室氣體濃度，利用靜態(tài)箱內(nèi)溫室氣體濃度隨時(shí)間的變化，計(jì)算出土壤溫室氣體排放速率的方法，屬靜態(tài)箱法。該法是目前國(guó)際上廣泛使用的、經(jīng)濟(jì)可靠的通量測(cè)量法。其缺點(diǎn)是在生長(zhǎng)旺季，由于大量CO2溢出而使箱內(nèi)濃度升高，限制了土壤中CO2溢出。為了保證長(zhǎng)時(shí)間測(cè)定，并且避免采樣箱內(nèi)CO2濃度較高抑制土壤氣的溢出，開發(fā)了一種適用于CO2驅(qū)油封存區(qū)域土壤氣多組分累積排放量的監(jiān)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累積釋放量的監(jiān)測(cè)方法及裝置，克服上述已有技術(shù)存在的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明的方法是通過土壤氣替換飽和食鹽水或清水的方法，計(jì)算CO2驅(qū)油區(qū)域向外釋放的土壤氣量和通過氣體組分分析儀測(cè)出土壤氣的各組分含量；將采樣罩扣在CO2驅(qū)油區(qū)域土壤的表層，通過軟管將采樣罩的出氣口與帶有刻度的器皿進(jìn)口連接起來和通過三通與氣體組分分析儀進(jìn)口連接起來，氣體組分分析儀出口與采樣罩的進(jìn)口連接起來，土壤氣先進(jìn)器皿替換器皿內(nèi)的飽和食鹽水或清水，飽和食鹽水或清水從插到器皿底的玻璃管和軟管流到另外一個(gè)敞口的器皿中，通過器皿上的飽和食鹽水或清水下降刻度計(jì)算土壤氣釋放的累計(jì)氣量，通過氣體分析儀測(cè)出土壤氣各組分含量，也可直接通過氣體組分分析儀在線測(cè)出土壤氣瞬間的釋放量和各組分的含量。本發(fā)明的CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)裝置包括采樣罩、止水夾、軟管、器皿、飽和食鹽水或清水、玻璃管和敞口器皿，其特征在于采樣罩出氣口通過軟管和止水夾與三通的水平端連接，三通的另一個(gè)水平端與器皿的進(jìn)口連接，垂直端與氣體組分分析儀進(jìn)口連接，氣體組分分析儀的出口與采樣罩的進(jìn)口連接，器皿的出口通過插到器皿底的玻璃管與敞口器皿連接。采樣罩設(shè)為半圓弧形，頂部設(shè)有一個(gè)出氣接頭和一個(gè)進(jìn)氣接頭，底圓周設(shè)為尖錐□。器皿設(shè)為帶有刻度的圓柱形，頂中部設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣接頭，進(jìn)氣接頭的旁邊設(shè)有一個(gè)出液接頭，出液接頭 通過玻璃管插到器皿的底部。本發(fā)明與便攜式土壤氣CO2分析儀相比具有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):1、成本低，且不受設(shè)備電源持續(xù)時(shí)間的限制。CO2驅(qū)油封存區(qū)域通常選擇在人煙稀少的地區(qū)，便攜式土壤氣CO2分析儀連續(xù)工作的時(shí)間通常為6-8h，而野外監(jiān)測(cè)工作持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，本發(fā)明將氣體采集與分析分離開，氣體采集裝置不需電源；2、實(shí)現(xiàn)了土壤氣多組分的分析。CO2驅(qū)油封存過程一旦CO2通過土壤釋放到地面，通常會(huì)攜帶其他的氣體，尤其是甲烷，因此監(jiān)測(cè)甲烷的排放量有助于分析CO2的排放特性，判斷CO2的來源。本發(fā)明通過排飽和食鹽水的方法，可以收集除CO2以外的其他氣體，包括甲烷，小分子的烴類；3、實(shí)現(xiàn)了 CO2驅(qū)油封存過程全生命周期內(nèi)的土壤氣多組分累積排放量。在CO2驅(qū)油封存項(xiàng)目中，對(duì)土壤氣CO2排放量通常的監(jiān)測(cè)頻率為I次/月，而土壤氣CO2排放量受很多因素的干擾，如土壤含水率、溫度等，因此I次的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否能代表I個(gè)月的平均水平有待進(jìn)一步的研究和證實(shí)，而本發(fā)明可以連續(xù)收集土壤氣的排放量，實(shí)現(xiàn)氣體長(zhǎng)時(shí)間累積量的監(jiān)測(cè)，更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)土壤中氣體的排放量。


圖1-本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖中1-采樣罩，2、3、6、7、8_止水夾，4-軟管，5-三通，9-玻璃管，10-器皿，11-飽和食鹽水或清水，12-敞口器皿。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步公開本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖通過具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明:
本發(fā)明是通過土壤氣替換飽和食鹽水或清水的方法，計(jì)算CO2驅(qū)油區(qū)域向外釋放土壤氣量和通過氣體組分分析儀測(cè)出土壤氣各組分含量；將采樣罩扣在CO2驅(qū)油區(qū)域土壤的表層，通過軟管將采樣罩的出氣口與帶有刻度的器皿進(jìn)口連接起來和通過三通與氣體組分分析儀進(jìn)口連接起來，氣體組分分析儀出口與采樣罩的進(jìn)口連接起來，土壤氣先進(jìn)器皿替換器皿內(nèi)的飽和食鹽水或清水，飽和食鹽水或清水從插到器皿底的玻璃管和軟管流到另外一個(gè)敞口器皿中，通過器皿上的飽和食鹽水或清水下降刻度計(jì)算土壤氣釋放的累計(jì)氣量，通過氣體分析儀測(cè)出土壤氣各組分含量，也可直接通過氣體組分分析儀在線測(cè)出土壤氣瞬間的釋放量和各組分的含量。本發(fā)明的CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)裝置包括采樣罩1、止水夾、軟管4、器皿10、飽和食鹽水或清水11、玻璃管9和敞口器皿12，其特征在于采樣罩I出氣口通過軟管4和止水夾與三通5的水平端連接，三通5的另一個(gè)水平端與器皿10的進(jìn)口連接，垂直端與氣體組分分析儀進(jìn)口連接，氣體組分分析儀的出口與采樣罩的進(jìn)口連接，器皿10的出口通過插到器皿底的玻璃管與敞口器皿12連接。

例1:土壤釋放累積量和各組分分析監(jiān)測(cè)；
關(guān)閉止水夾3、6，打開止水夾2、7、8，采樣罩I收集的土壤氣進(jìn)入器皿10，飽和食鹽水沿玻璃管9排入敞口器皿12 ;通過器皿10的刻度可以讀出氣體累積量，然后關(guān)閉止水夾2，氣體組分分析儀與止水夾6用軟管連接，打開止水夾6，氣體組分分析儀采集器皿10的氣體，敞口器皿12內(nèi)的飽和食鹽水緩慢流入器皿10，為了避免液體流入分析儀，要及時(shí)關(guān)閉止水夾7。例2:在線瞬間土壤氣釋放量和各組分的監(jiān)測(cè):關(guān)閉止水夾7，止水夾2、3、和6打開，氣體組分分析儀進(jìn)氣口用軟管連接止水夾6，出氣口用軟管連接止水夾3，可以對(duì)瞬間某段時(shí)間內(nèi)土壤氣各組分的排放通量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求
1.CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)方法，是通過土壤氣替換飽和食鹽水或清水的方法，計(jì)算CO2驅(qū)油區(qū)域向外釋放的土壤氣量和通過氣體組分分析儀測(cè)出土壤氣的各組分含量；將采樣罩扣在CO2驅(qū)油區(qū)域土壤的表層，通過軟管將采樣罩的出氣口與帶有刻度的器皿進(jìn)口連接起來和通過三通與氣體組分分析儀進(jìn)口連接起來，氣體組分分析儀出口與采樣罩的進(jìn)口連接起來，土壤氣先進(jìn)器皿替換器皿內(nèi)的飽和食鹽水或清水，飽和食鹽水或清水從插到器皿底的玻璃管和軟管流到另外一個(gè)敞口的器皿中，通過器皿上的飽和食鹽水或清水下降刻度計(jì)算土壤氣釋放的累計(jì)氣量，通過氣體分析儀測(cè)出土壤氣各組分含量，也可直接通過氣體組分分析儀在線測(cè)出土壤氣瞬間的釋放量和各組分的含量。
2.CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)裝置，包括采樣罩、止水夾、軟管、器皿、飽和食鹽水或清水、玻璃管和敞口器皿，其特征在于采樣罩出氣口通過軟管和止水夾與三通的水平端連 接，三通的另一個(gè)水平端與器皿的進(jìn)口連接，垂直端與氣體組分分析儀進(jìn)口連接，氣體組分分析儀的出口與采樣罩的進(jìn)口連接，器皿的出口通過插到器皿底的玻璃管與敞口器皿連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:采樣罩設(shè)為半圓弧形，頂部設(shè)有一個(gè)出氣接頭和一個(gè)進(jìn)氣接頭，底圓周設(shè)為尖錐口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:器皿設(shè)為帶有刻度的圓柱形，頂中部設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣接頭，進(jìn)氣接頭的旁邊設(shè)有一個(gè)出液接頭，出液接頭通過玻璃管插到器皿的底部。
全文摘要
CO2驅(qū)油區(qū)域土壤氣多組分累計(jì)釋放量的監(jiān)測(cè)方法，是通過土壤氣替換飽和食鹽水或清水的方法，計(jì)算CO2驅(qū)油區(qū)域向外釋放的土壤氣量和通過氣體組分分析儀測(cè)出土壤氣的各組分含量；將采樣罩扣在CO2驅(qū)油區(qū)域土壤的表層，通過軟管將采樣罩的出氣口與帶有刻度的器皿進(jìn)口連接起來和通過三通與氣體組分分析儀進(jìn)口連接起來，氣體組分分析儀出口與采樣罩的進(jìn)口連接起來，土壤氣先進(jìn)器皿替換器皿內(nèi)的飽和食鹽水或清水，通過玻璃管和軟管流到另外一個(gè)敞口的器皿中，通過器皿上的飽和食鹽水或清水下降刻度計(jì)算土壤氣釋放的累計(jì)氣量，通過氣體分析儀測(cè)出土壤氣各組分含量，也可直接通過氣體組分分析儀在線測(cè)出土壤氣瞬間的釋放量和各組分的含量。
文檔編號(hào)G01N33/24GK103235104SQ201310122818
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者張煜, 張媛媛, 張建, 李清方, 劉海麗, 賈鶴年, 陸胤君, 陸詩(shī)建, 尚明華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 山東賽瑞石油科技發(fā)展有限公司