Способ отбора пробы почвенного воздуха и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N1/22 

39741984

Преимуществом решеига согласно изобре-гом двумя гибкими магистралями 7 и 8.

тению является экономия времеш. В пуб-Иглообразный наземный зонд, максиМальликащшх, соответствующих известному уровIUO техники, приводятся результаты около 20 измерений в день. Благодаря этому метод Е соответствш с peuieiffleM согласно изобрете1шю в зависимости от расстояний между точKBMi измерения возможно проведение 40 измерений в час. Благодаря значительному исклгаченто гюмех (например не полное заполнешю пробоотборных сосудов или перенос аномальных ко центрашй на следующую точку измерешя) до С1-игается значительное повьпиение качества Благодаря наличию, двух идентично одинаковых проб при возникновении опл1бок при анализе в лаборатории предотвращается потеря пробного материала. Целью изобретения является разработка ме тода, гарантирующего исключение решающих недостатков, таких как неполное заполнение 1пробоот6орных сосудов и перенос аномальных |кощ;ентраций на следующую точку шмере шя Цель достигается тем, что пробные сосуды inepejj заполнением их почвежгым воздухом продуваются и наполняются инертным газом, главным образом азотом, а откачка пробных сосудов с помощью вакуумного насоса, находящегося в приборе, осуществляется после пpиcoeд нeния используемых тгробных сосудов к прибору. Инерт1 ый газ освобождающийся в результате процесса откащ и, промежуточно Хранится в резервуаре для газа, также находящемся в приборе. Затем с помощью нагнетательно-всасывающего насоса, находящегося в приборе, удаляется имеющееся в системе при боров пространство, и этот этап работы соот ношегшем емкости насоса и мертвой емкости переход ят в следующий этап - всасыва1ше почвенного воздуха, л.е. отбор пробы. Если вследствие геологической ситуации невозмомго достичь полного заполнения проб ffbiK сосудов, то с целью достижения . все же полного заполнения возможна определенная подача инертного газа из резервуара для газа. После отбора пробы с помощью уже н.эзвашюго нагиетательно-всасывающего насоса из резервуара для газа отсасывахотся 50 мл азота, после чего продувается и заполняется мертвое пространство устройстваНа фиг. 1 изображено устройство, внешний вид; на фиг. 2 - схема устройства, общий вид; на фиг. 3 - соединительные магистрали Устройство осуществления способа отбора п|юб состоит из двух самостоятельных иодсбортк: наземного зон,да и насосного агрегата. Обе подсборки соединены друг с друныи диаметр которого составляет 12 мм, имеет две независимые друг от друга системы: нагнетательную и всасывающую. Нагнетательную систему наземного зонда образуют корпус зонда 2, приллжающий к головке зонда 1 и пневматическая манжета 4, примыкающая к корггусу через трубную муфту 3. Через центр этой системы по оси головки зонда до всасывающей камеры верхушки зонда 5 проходит канюля 6. Всасывающая камера, выполненная в качестве фильтра грубой овдстки, имеет шестнадцать радиально расположенных отверстий диаметром 1 мм. Тонкое фильтрование осуществляется щелевым фильтром, ввинчиваемым во всасывающую камеру, с щириной шлица 0,05 мм. В подсборн11ке насосного агрегата также имеются две независимые друг от друга нагнетательные и вса.сываюглал системы. К этим двум системам относится еще и третья аккумулирующая система, служащая для приёма и отдачи инертного газа. Нагнетательная система состоит из присоединительного патрубка 9, клапана 10, манометра давления И, нагнетательно-всасывающ.его насоса 12 и относя1Щ1хся сюда соедщштельных магистралей 25 до 27 и 37. К всасывающей системе относятся: присоедиштельный патрубок 13, крал дая газа 14, нагнетательно-всасывающий насос 15, патрубок для пробного сосуда 16, два пробных сосуда 17, клапан 18, манометр низкого давления 19 и вакуумный насос 20 с возвратной пру:1киной 21, а также ножная скоба 22 и соединительные магистрали 28-33. Аккумулирующую систему образуют: кран для газа 23,- резурвуар для газа с индикатором степени заполнения 24 и соединительные магистрали 34-36. Для обеспечения нейтрального поведения зонда и насосного агрегата по отношению к почвенному газу и продувной среде, главным образом 10%-ной азотной кислоте, все части, соприкасающиеся с этими веществами, изготовлены из кислотостойких сортов стали. Все уплотнения, т.е. поршневые манжеты и соединительные уплотнения изготовлены преимущественно из тефлона, а гибкие соединительные магистрали - преимущественно из силиконового каучука. Благодаря использованию выщеназвашгых материалов обеспечивается работа насосного агрегата без необходимости смазки. Установленные газовые краны 14 и 23 обеспечивают по 4 коммутационных положения, показанные на фиг. 2. Соединительная .деталь 16 вьшолнеиа в виде разделителя газов и благодаря штепсельным соединениям обеспечивает быструю замену газосборочных сосудов 17, которые изготовлены, преимуществегшо из стекла. Зонд заполненный инертным газом, вводится в предварительно проб)рснную неглубо кую скважину диаметром от 14 мм до 16 мм до забоя. С помощью нагнетательно-всасываю щего насоса 12 при повороте газового крана 23 в положение С пневматическая манжета 4 зонда заполняется атмосферным воздухом от 0,8 ат до 1,0 ат. При повороте того же газового крана в положение D имеется возможность заполнения инертным газом трубного сальника (пакера). После соединения одинаковых по размеру пробных сосудов, заполненных инертным газом, с устройством через штепсельные соединения разделителя газов 16 пробные Сосуды откачиваются при положениях крана 14 А и 23 А. Это производится неоднократным включением вакуумного насоса ножной скобой 22. В процессе откачки нейтральный газ попадает в резервуар для газа 24. Если этот резервуар полностью заполнен газом,а процесс откачки еще не закончился,то тогда газовый кран 23 переводится в положедае В, и газ таким образом попадает в атмосферу. Степень имеющегося вакуума показывает, ман метр 19. На следующем этапе с помощью нагнетател но-Есасьшающего насоса удаляется мертвое про-30 цесс странство, имеющееся в системе. Так как ем ость насоса рассчитана на 50 мл, а мертвый эбъем составляет не более 10 мл, то на последнем этапе работы всасывается почвенный воздух, таким образом, почвенный воздух находятся Б области газового крана 14. Благодаря этому обеспечивается готовность отбора пробы почвенного воздуха для анализа. При повороте газового крана 14 в положение В почвенный воздух одновременно поступает в оба пробных сосуда 17, благодаря этол«у обеспечивается наличие двух идентичных прюб и возможность двойного определения. Процесс заполнения пробных сосудов контролируется манометром 19. В случае полного . заполнения газосборочных сосудов газовый кран переводится в свое исходное положение А. После закрнтия и снятия сборников с пр бора процесс «тбора пробы окончен. Практика отбора пробы в полевых условиях показала, что не всегда имеется достаточное количество почвенного газа для полного заполнения пробных сосудов. Если такой случай имеет место, то кран 14 поворачивается в положение С и к пробам добавляется инертный газ. Подаваемое количество газа показывает измерительная лента резервуара для газа 24. После окончания отбора пробы нажатием на кнопку на клапане 10 из трубного сальника вьтускается сжатый воздух и зонд вытягивается из скважины. Насос 15 опорожняется полным вводом поршня во внутрь. Затем газовый кран 14 переводится в положение D, и с помощью того же насоса из газовой камеры 24 выводится инертный газ. После перевода крана назад в положение А отобранный газ выводится в атмосферу через зонд полным вводом поршня во внутрь. В этом этапе работы осуществляется продувание и заполнение системы нерсагирующим газом. При подозрении наличия больших загрязнений в системе веществами, содержащими углеводород, эта система может быть очищена жидкой промывной средой, преимущественно 10%-ной HNOj. Для этого необходимо провести следующие работы: присоедш ить газосборочные сосуды и откачать их, как выще описано; верхущку зонда погрузить в кислый электролит, а газовый кран перевести в положение В. Если всосалось 50 мл 60 мл кислоты, кран перевести в положение А, а зовд погрузить в водяную ванну. Края снова повернуть в положение В и всосать приблизительно такое же количество воды. Затем зовд вынуть из водяной ванны и дополнительно всосать атмосферный воздух. После этого осуществляется описанный выше пропродувания и наполнения системы инертным газом. В результате промывки газом и жидкостью исключается перенос аномальных концентраций почвенного воздуха на следующую точку измерения. Рабочими этапа1«н, касающимися промывки зо1ща жидкостью, объясняется, в принципе, отбор проб воды из неглубоких скважин, колодцев и из открьггых водоотливов. В то время как с помощью этого устройства отбор пробы почве шого воздуха может осуществляться и при минусовой температуре, отбор пробы воды может осуществляться только при температуре выик точки замерзания. Применение прибора объясняется на основе выщеприведенного описания его функционирования и на основе фиг. 1,2 н 3. Реализация рещений согласно изобретению осуществлена в форме по возможности очень узкого вертикально стоящего прибора. Высота прибора выбрана так, что с ним можно работать не наклоняясь. Вес прибора ограничивается 12 кг, чтобы его можно было легко транспортировать. Зонд, соединенный с прибором гибкими магистралями, может быть заменен и другими зондами. Благодаря этому может создаваться связь и с забивными зондами. Применение прибора тем самым возможно при всех условиях на поверхности. Этот прибор можно применять и под землей, а также в наклонных и горизонтальных скважинах. Область применения прибора распространяется на геофизическую, геохимическую разведки.

Формула изобретения

1. Способ отбора проб почвенного воздуха с помощью зонда и пробоотборных сосудов, OTKaifflBaeMbix перед взятием пробы, и газомносителем в качестве продувочного газа, о тличаюп1ийся тем, что перед взятием пробы пробоотборные сосуды заполнякггся инертным газом, что этот инертный газ промежуточно хранится при процессе откачки и в случае необходимости 11р1шеняется для

определенного заполнения пробоотборных сосудов и, кроме того, для продувки и заполнения частей прибора и зонда, которые соприкасаются с отбираемыми средами.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что резервуар дпя газа, неподвижно установленный в приборе, служит для промежуточного хранения инертного газа.

3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что пробоотборными средами могут быть и жидкости.

I Признано изобретением по результатам зкспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.