Устройство для отбора проб осадковВ СКВАжиНАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N1/10 

1

Изобретение относится к области гидрогеологии и, в частности, к исследованию гидрогеологических скважин с целью анализа изотопного состава подземных вод для датирования их по радиоуглероду (углерод - 14).

Для радиоуглеродного датирования из исследуемой подземной воды необходимо получить пробу, которая содержала бы карбонатный осадок в количестве, достаточном для синтеза носителя активности радиоуглерода (бензола, ацетилена, метана). Поскольку природные воды содержат, как правило, незначительные количества гидрокарбонат-ионов, для концентрирования карбоната приходится обрабатывать большие количества воды, во многих случаях доходящих до нескольких сот литров. Эту обработку проб осуществляют в полевых условиях непосредственно у водоисточников (скважин, родников и т. д.), в частности, у скважин.

В известном устройстве для экстракции углерода из подземных вод последние извлекают на поверхность в условиях, предотвращающих контакт пробы с атмосферным воздухом. Затем пробы заливают в емкости-концентраторы и производят извлечение углерода. Для осаждения углерода у водоисточника предложен метод, использу2

ющий самокоагуляцию карбонатного осадка 1.

Недостатком устройства является низкая производительность труда и низкое качество отобранной пробы.

Наиболее близким к изобретению является устройство для отбора проб осадков в скважинах для радиоуглеродного датирования подземных вод, содержащее камеру

для инжектирования рабочего раствора, сборник осадка карбонатов, механизм перемещения устройства 2.

Недостатком устройства является низкая представительность отобранной пробы и

длительность процесса.

Поставленная цель достигается тем, что камера выполнена с окнами, расположенными в ее верхней части, снабжена полым

щтоком с двумя порщнями и крышкой, жестко установленными на штоке, рычагами, установленными с возможностью взаимодействия со щтоком, шток снабл ен тягой, механизм перемещения снабжен посылочным грузом, дополнительным тросом и защелками, сборник осадков снабжен обратным клапаном, при этом порщни выполнены с отверстиями, снабженными пробками, целесообразно крышку снабдить конусом с

окнами, жестко соединенным с крышкой.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит камеру 1 с окнами 2 и штоком 3, снабженным верхним поршнем 4, нижним поршнем 5 и крышкой 6, с конусом 7 и окнами 8, жестко закрепленным на крышке. Поршни и крышка жестко закреплены на штоке и перемеш,аются вместе с последним. В верхнем поршне 4 имеются отверстия 9 и 10 для заливки раствора, снабженные пробками 11 и 12; отверстие 10 связано с отверстием 13 в нижнем поршне 5 трубкой 14. Рычаги 15 и 16 фиксируют шток 3 в исходном положении. Тяга 17 служит для ограничения перемешения штока в вертикальном направлении. К камере 1 с помошью троса 18 и заш,елки 19 подсоединен сборник осадка 20, снабженный обратным клапаном 21; зажим 22 позволяет регулировать длину троса, на котором подвешен сборник осадка. Камера 1 со сборником осадка 20, тросом 23 и зашелкой 24 соединены с механизмом 25 перемещения устройства (лебедкой). На тросе 23 размещен посылочный груз 26. Прокладка 27 обеспечивает герметичность соединения крышки 6 с корпусом камеры 1. В камере 1 верхний и нижний поршни 4 и 5 и крышка 6 образуют две несообщающиеся друг с другом полости: верхнюю «а и нижнюю «б, разделенные нижним поршнем 5 и закрываемые пробками 11 и 12, доступ к которым осуществляется через окна 2 в верхней части камеры 1.

Устройство работает следующим образом.

На поверхности, перед спуском в скважину, через отверстие 9 в верхнем поршне 4 верхнюю полость «а камеры 1 заполняют раствором щелочи, нижнюю «б - через отверстие 10 и 13 раствором хлористого кальция, после чего указанные отверстия закрывают пробками 11 и 12. На трос 18 камеры 1 с помощью защелки 19 подвешивают сборник осадка 20 на определенном расстоянии от камеры, которое зависит от опробываемого объема воды и регулируется зажимом 22. Затем зашелкой 24 камеру со сборником осадка присоединяют к тросу 23 механизма 25 перемещения устройства.

Далее при помощи механизма перемещения сборник осадка 20 и камеру 1 опускают в скважину на требуемую глубину опробования. После этого по тросу 23 спускают посылочный груз 26, освобождающий воздействием на рычаги 15 и 16 шток 3, который имеете с поршнями 4, 5 и крышкой 6 под действием собственного веса и веса сборника осадка 20 опускается в крайнее нижнее положение, определяемое длиной 5 тяги 17. По мере перемещения штока 3 происходит последовательное вытеснение в опробываемый объем воды вначале хлористого кальция из нижней полости «б, а затем и щелочи из верхней полости «а. В

0 результате чего в объеме воды в скважине, ниже камеры и выше сборника осадка, образуется карбонатный осадок, который осаждается в сборнике осадка 20. По окончании устройство извлекают на поверхность с помощью механизма 25 перемещения устройства. Содержащийся в сборнике осадок карбоната с водой сливают в соответствующие емкости и отправляют на анализы в лабораторию.

Формула изобретения

1.Устройство для отбора проб осадков в скважинах для радиоуглеродного датирования подземных вод, содержащее камеру для инжектирования рабочего раствора, сборник осадка карбонатов, механизм перемещения устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения представительности отобранной пробы и ускорения

процесса отбора пробы, камера выполнена с окнами, расположенными в ее верхней части, снабжена полым штоком с двумя поршнями и крышкой, жестко установленными на штоке, рычагами, установленными с возможностью взаимодействия со штоком, шток снабжен тягой, механизм перемещения снабжен посылочным грузом, дополнительным тросом и защелками; сборник осадков снабжен обратным клапаном,

0 при этом поршни выполнены с отверстиями, снабженными пробками.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что крышка снабл ена конусом с окнами, жестко соединенным с крышкой.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Карасев Б. В. и др. Ускоренный метод полевого концентрирования карбоната для

радиоуглеродного датирования подземных вод. Сборник «Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования изотопными методами, М., ВСЕГИНГЕО, вып. 59, с. 87, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 456180, кл. G 01N 1/10, 1973.