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    一種地質含碳流體的同位素測量裝置及其方法制造方法及圖紙
    
                            
    技術編號：44496115 閱讀：8 留言：0更新日期：2025-03-04 18:03
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發明專利技術公開了一種地質含碳流體的同位素測量裝置及其方法，涉及地質學基礎物性測量技術領域，同位素測量裝置包括反應器、溫度控制系統、壓力控制系統和顯微拉曼測試系統，反應器包括用于盛裝地質含碳流體的毛細管和包裹地質含碳流體的導熱銀蓋，導熱銀蓋位于毛細管內，以使地質含碳流體形成流體包裹體，毛細管適于封裝流體包裹體；溫度控制系統用于模擬地質含碳流體儲層的真實溫度；壓力控制系統用于模擬地質含碳流體儲層的真實壓力環境；顯微拉曼測試系統用于鑒別分析地質含碳流體中各類物質的光譜特征，進而測定地質含碳流體中不同組分體系的同位素含量。本發明專利技術還提供同位素測量方法，得到不同溫壓下、不同地質含碳流體的顯微拉曼光譜特征。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及地質學基礎物性測量，更具體地說，涉及一種地質含碳流體的同位素測量裝置及其方法。

    技術介紹
    1、甲烷-二氧化碳-水這一含碳流體體系是含碳揮發分在洋-殼環境下發生運移活動和跨圈層循環的主要流體形式，而對不同地質階段和不同地質環境下二氧化碳-甲烷-水流體系統的來源、分布、運移、匯聚和演化等一系列活動規律，實現高精度的定量分析是實現對該系統下含碳流體時空演化以及碳循環研究的數據與分析基礎和關鍵工作。
    2、目前，已有相關單位針對上述問題建立了多種甲烷-二氧化碳-水體系的采樣與分析技術，例如利用紅外吸收光譜技術以及激光拉曼定量分析方法結合氣液分離設備和耐高壓腔裝置實現對二氧化碳-甲烷濃度原位分析；使用搭載質譜儀的原位傳感器裝置對海水和大陸架沉積物中的甲烷-二氧化碳濃度及其同位素進行實時原位分析；利用密閉氣室法結合對氣體組分-同位素的定量分析方法實現對火山區噴發二氧化碳等的實時觀測與物源分析。
    3、上述含碳流體采樣分析方法只是針對當前時刻下富集在該區域的含碳流體進行定量分析，無法對各期含碳流體在不同演化期次上做出準確劃分以及對多種含碳流體體系性質計算精度較低的缺陷，限制了復雜海洋地質環境下多期次含碳地質流體活動運移和演化規律的研究。
    4、因此，為揭示多期含碳地質流體的流體來源以及活動規律，突破各類含碳流體體系包裹體的高精度計算的局限，厘清復雜海洋環境下不同地質時期的多種含碳流體活動規律，亟待設計一種能實時觀測不同來源和演化過程中二氧化碳同位素高精度判別定量計算裝置與分析方法。

    技術實現思路
    1、有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種地質含碳流體的同位素測量裝置及其方法，以解決現有技術中無法對各期含碳地質流體在不同演化期次上做出準確劃分以及對多種含碳流體體系性質計算精度較低的缺陷，限制了復雜海洋地質環境下多期次含碳地質流體活動運移和演化規律的研究。
    2、為實現上述目的，本專利技術的第一目的在于提供一種地質含碳流體的同位素測量裝置，用于地質含碳流體的組分-密度-同位素的測定，所述同位素測量裝置包括：
    3、反應器，包括用于盛裝所述地質含碳流體的毛細管和包裹所述地質含碳流體的導熱銀蓋，所述導熱銀蓋位于所述毛細管內，以使所述地質含碳流體形成流體包裹體，所述毛細管適于封裝所述流體包裹體；
    4、溫度控制系統，用于模擬地質含碳流體儲層的真實溫度，為所述地質含碳流體生成提供設定區間的溫度；
    5、壓力控制系統，用于模擬所述地質含碳流體儲層的真實壓力環境，并為所述地質含碳流體生成提供設定區間的壓力；
    6、顯微拉曼測試系統，用于鑒別分析所述地質含碳流體中各類物質的光譜特征，進而測定所述地質含碳流體中不同組分體系的同位素含量。
    7、優選的，所述溫度控制系統包括冷熱臺、液氮控制子系統和熱電偶，所述冷熱臺的溫控范圍為-190-500℃，所述熱電偶用于控制所述冷熱臺的升溫部分，所述液氮控制子系統用于控制冷熱臺的降溫部分。
    8、優選的，所述壓力控制系統包括閥門、壓力傳感器和加壓泵，且所述閥門包括相互連通的第一閥門和第二閥門，所述第一閥門的第一入口與所述毛細管的尖端連通，所述第一閥門的第一出口與所述第二閥門的第二入口連通，所述第二閥門的第二出口與所述加壓泵連通，且所述第二閥門上還安裝有所述壓力傳感器。
    9、優選的，所述加壓泵為手動或者電動結構，且所述加壓泵的傳壓介質為純水；所述閥門為由h?ip公司生產制造的#60-15hf2型號，且所述閥門的承壓上限為206mpa；所述壓力傳感器為由omega公司生產制造的dp41-s-230型號。
    10、優選的，所述顯微拉曼測試系統包括：
    11、激光光源，用于產生至少一個激光束；
    12、光譜儀，用于鑒別分析所述流體包裹體中各類物質的光譜特征；
    13、三維移動平臺，用于放置所述反應器，并適于調整所述毛細管的方位位置；
    14、顯微鏡，設在所述三維移動平臺的一側上方，以用于觀測所述毛細管中的樣品。
    15、優選的，所述激光光源為二極管泵浦固體激光器；所述光譜儀為labram?hr800型號的激光拉曼光譜儀。
    16、本專利技術的第二目的在于提供一種地質含碳流體的同位素測量方法，采用上述所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，所述同位素測量方法包括步驟：
    17、步驟s100：制備同位素標樣的二氧化碳氣體；
    18、步驟s200：在其中一個毛細管上制備純二氧化碳氣體的毛細管高壓腔；
    19、步驟s300：在另一個毛細管上制備氣-液兩相二氧化碳流體的毛細管高壓腔：
    20、步驟s400：通過顯微拉曼光譜分別測試分析所述純二氧化碳氣體的毛細管高壓腔和所述氣-液兩相二氧化碳流體的毛細管高壓腔當中的地質含碳流體樣品。
    21、優選的，在步驟s100當中，所述制備同位素標樣的二氧化碳氣體的方法包括：
    22、步驟s110：毛細管內部排真空；
    23、向毛細管內加入磷酸、碳酸鹽反應物和干燥劑，開啟閥門和真空泵工作，以抽干毛細管內的內部空氣；
    24、步驟s120：制備二氧化碳制備；
    25、關閉閥門和真空泵，并保持毛細管內部真空，打開磷酸滴瓶使磷酸逐漸滴入到碳酸鹽粉末中發生化學反應，以生成大量二氧化碳氣體；
    26、步驟s130：對二氧化碳氣體中混入的液態水進行干燥處理；
    27、使磷酸與碳酸鹽粉末生成的二氧化碳沿毛細管內的管線進入除水干燥劑，以去除由磷酸溶液和反應過程中混入的液態水；
    28、步驟s140：抽真空去雜；
    29、干燥去水后的二氧化碳氣體隨后進入裝滿液氮的冷凍罐，并打開閥門和真空泵進行抽氣，二氧化碳被冷凍成為固相留在毛細管的管線中，混入的雜質氣體則被真空泵抽出，直到所有生成的二氧化碳氣體都被冷凍提純至液氮罐的管線中后，關閉閥門和真空泵；
    30、步驟s150：二氧化碳提純；
    31、移除液氮冷凍罐，使毛細管的管線中冷凍的固相二氧化碳緩慢升溫并恢復氣相，從而進入集氣裝置，并經除水和除雜質氣體提純。
    32、優選的，在步驟s200當中，所述制備純二氧化碳氣體的毛細管高壓腔的方法包括：
    33、步驟s210：初備毛細管；
    34、選用20-30cm長度的毛細管，并用氫氧焰焊封毛細管的兩端，并使用環氧樹脂膠將毛細管的一端與套管粘合，并將所述毛細管的另一端適配于高壓閥門；
    35、步驟s220：去除毛細管外壁上的薄膜；
    36、在毛細管粘合套管靜置牢固后，去除毛細管的觀測端外壁的薄膜使處于完全透明狀態；
    37、步驟s230：毛細管導氣；
    38、切去所述套管外側的封閉端，使用導氣毛細管插入所述毛細管，向所述毛細管內導入整個純二氧化碳氣體；
    39、步驟s240：對毛細管進行汞封；
    40、抽出導氣毛本文檔來自技高網...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種地質含碳流體的同位素測量裝置，用于地質含碳流體的組分-密度-同位素的測定，其特征在于，所述同位素測量裝置包括：
    2.根據權利要求1所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述溫度控制系統包括冷熱臺、液氮控制子系統和熱電偶，所述冷熱臺的溫控范圍為-190-500℃，所述熱電偶用于控制所述冷熱臺的升溫部分，所述液氮控制子系統用于控制冷熱臺的降溫部分。
    3.根據權利要求1所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述壓力控制系統包括閥門、壓力傳感器和加壓泵，且所述閥門包括相互連通的第一閥門和第二閥門，所述第一閥門的第一入口與所述毛細管的尖端連通，所述第一閥門的第一出口與所述第二閥門的第二入口連通，所述第二閥門的第二出口與所述加壓泵連通，且所述第二閥門上還安裝有所述壓力傳感器。
    4.根據權利要求3所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述加壓泵為手動或者電動結構，且所述加壓泵的傳壓介質為純水；所述閥門為由HIP公司生產制造的#60-15HF2型號，且所述閥門的承壓上限為206MPa；所述壓力傳感器為由Omega公司生產制造的DP41-S-230型號。
    5.根據權利要求1所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述顯微拉曼測試系統包括：
    6.根據權利要求5所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述激光光源為二極管泵浦固體激光器；所述光譜儀為LabRAM?HR800型號的激光拉曼光譜儀。
    7.一種地質含碳流體的同位素測量方法，采用權利要求1-6中任一所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述同位素測量方法包括步驟：
    8.根據權利要求7所述的地質含碳流體的同位素測量方法，其特征在于，在步驟S100當中，所述制備同位素標樣的二氧化碳氣體的方法包括：
    9.根據權利要求7所述的地質含碳流體的同位素測量方法，其特征在于，在步驟S200當中，所述制備純二氧化碳氣體的毛細管高壓腔的方法包括：
    10.根據權利要求7所述的地質含碳流體的同位素測量方法，其特征在于，在步驟S300當中，所述制備氣-液兩相二氧化碳流體的毛細管高壓腔的方法包括：
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種地質含碳流體的同位素測量裝置，用于地質含碳流體的組分-密度-同位素的測定，其特征在于，所述同位素測量裝置包括：
    2.根據權利要求1所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述溫度控制系統包括冷熱臺、液氮控制子系統和熱電偶，所述冷熱臺的溫控范圍為-190-500℃，所述熱電偶用于控制所述冷熱臺的升溫部分，所述液氮控制子系統用于控制冷熱臺的降溫部分。
    3.根據權利要求1所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述壓力控制系統包括閥門、壓力傳感器和加壓泵，且所述閥門包括相互連通的第一閥門和第二閥門，所述第一閥門的第一入口與所述毛細管的尖端連通，所述第一閥門的第一出口與所述第二閥門的第二入口連通，所述第二閥門的第二出口與所述加壓泵連通，且所述第二閥門上還安裝有所述壓力傳感器。
    4.根據權利要求3所述的地質含碳流體的同位素測量裝置，其特征在于，所述加壓泵為手動或者電動結構，且所述加壓泵的傳壓介質為純水；所述閥門為由hip公司生產制造的#60-15hf2型號，且所述閥門的承壓上限為206mpa...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：呂萬軍，王文璟，郭會榮，胡錦秋，王浩，張準，王哲，張卓，
    
        申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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