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水合物真空抽提脱气装置及其非气相色谱测试系统的研制

作　者: 陈世成
导　师: 孙春岩
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 海洋天然气水合物 流体地球化学勘探 真空抽提脱气装置 便携式高精度传感器 流动型红外分析仪
分类号: P744.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


天然气水合物因其巨大的能源潜力和环境效应而引起世界各国的高度关注。我国在流体地球化学快速探测技术特别是船载现场快速探测技术方面仍有较大差距,在部分领域甚至是空白。因此,研发具有国际先进水平的天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术,为我国海域天然气水合物资源调查评价、圈定目标区提供高新技术支撑,无论从技术创新和经济发展方面都将具有重大的意义。本论文依托于国家863“十一五”计划天然气水合物流体地球化学探测技术课题组。课题采用研制和开发相结合的技术路线,对于目前有一定基础的装置和技术将着重于开发,对于新产品则着重于研制。本论文完成了真空抽提脱气装置及其非气相色谱测试系统的研制及在天然气水合物流体地球化学探测中的试验。1、开发了真空采样装置,并对真空采样瓶进行密封试验;改进真空抽提脱气装置,对装置关键部件进行技术改进创新,包括工作流程设计分析、以及仪器整体结构设计等内容;改进便携式高精度传感器和传统的红外线分析仪,采用流动注射技术等创新技术,并进行实验室的稳定性和检测限等指标的分析。2、参加HY4-2009-2航次在南海中沙群岛附近的海上现场测试分析试验,对研制和改进的整套真空抽提脱气装置及其非气相色谱测试系统进行测试。海试结果表明真空采样装置能实现从孔隙水和分层保气海水的提取装置中无污染、快速地提取出水和气体样品;真空抽提脱气装置能够有效地、快速地脱出样品气;研制的便携式高精度传感器和流动注射型红外线分析仪能够快速地测出样品气中的甲烷、氢气和二氧化碳等气体成分。通过海试证明这套测试系统能够有效地应用于天然气水合物的探测任务。3、该系统具有:高灵敏度、小型轻便、低功耗、易操作、能适应恶劣海况条件和满足测定痕量气体成分的要求。本课题的研究成果在天然气水合物、常规油气调查评价以及基础地质研究、海洋环境监测等领域均有广泛的应用前景。4、同时海试也发现了测试系统的一些不足之处,如流动注射型红外线分析仪现场测试欠稳定等问题,有待于改进。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 引言  9-18
  1.1 天然气水合物的研究意义  9-10
  1.2 勘查技术  10-15
    1.2.1 地球物理勘查方法  10-13
    1.2.2 地球化学方法技术  13-14
    1.2.3 地质勘探方法  14
    1.2.4 新一代地球观测系统  14-15
    1.2.5 自生沉积矿物学法  15
  1.3 论文的内容  15-18
第2章 真空采样装置的研制  18-27
  2.1 真空采样装置的设计  18-20
  2.2 关键部件的研制  20-22
  2.3 脱气瓶装置气密性检查实验  22-27
    2.3.1 实验目的  22
    2.3.2 实验器材  22
    2.3.3 实验步骤  22-23
    2.3.4 实验结果  23-26
    2.3.5 实验结论  26
    2.3.6 建议  26-27
第3章 真空抽提脱气装置的研制  27-35
  3.1 真空抽提脱气装置的设计  27-31
  3.2 真空抽提脱气装置的改进  31-35
第4章 便携式高精度传感器  35-48
  4.1 便携式高精度传感器的总体技术方案  35-42
    4.1.1 气体传感器的设计  36-40
    4.1.2 载气（运载气体）的设计研究  40
    4.1.3 混合气体分离方法的设计研究  40-41
    4.1.4 脉冲选通放大器的设计研究  41-42
    4.1.5 技术创新点  42
  4.2 仪器指标的分析  42-48
    4.2.1 误差分析  43-44
    4.2.2 粗大误差分析  44-46
    4.2.3 计算仪器检出限  46-47
    4.2.4 测量气体浓度的计算方法  47-48
第5章 流动注射型二氧化碳分析仪  48-55
  5.1 流动注射型红外线二氧化碳分析仪研制的总体思路  48-49
  5.2 红外线二氧化碳分析仪的结构设计及原理  49-50
  5.3 红外线二氧化碳分析仪流动注射技术设计  50-52
  5.4 提高二氧化碳气体传感器灵敏度的技术途径和设计  52-53
  5.5 高新技术创新点  53-54
  5.6 仪器实验室指标检测实验  54-55
第6章 海上试验结果  55-66
  6.1 南海HY4-2009-2 航次试验情况  55-57
  6.2 试验成果与个别问题  57-66
    6.2.1 试验成果  57-62
    6.2.2 个别问题  62-64
    6.2.3 海试情况总结  64-66
第7章 结论与建议  66-69
  7.1 结论  66-67
  7.2 建议  67-69
    7.2.1 真空采样装置  67
    7.2.2 真空抽提脱气装置  67
    7.2.3 便携式高精度传感器  67-68
    7.2.4 流动注射型红外分析仪  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-72

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 海洋学 > 海洋资源与开发 > 海洋矿产资源及开发 > 石油和天然气
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