鹽巖水平溶腔精細探測的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鹽巖水溶開采技術領域,具體涉及鹽巖水平溶腔精細探測的裝置,還涉及鹽巖水平溶腔精細探測的方法,適用于用于地下鹽巖溶腔的形狀、尺寸、局部細節(jié)的探測。
技術背景
[0002]鹽巖具有滲透率極低、損傷自我修復等特性,而成為適于油氣地下儲存及廢物處置的最佳介質(zhì),目前對鹽巖溶腔的油氣儲存利用得到日益重視。新造鹽腔過程中需要定期對鹽腔宏觀形態(tài)和溶蝕細節(jié)進行探測和觀察;另外考慮新造鹽巖溶腔效率較為緩慢,對傳統(tǒng)水溶法采鹽遺留下的鹽腔的利用具有更高的性價比,但是傳統(tǒng)水溶采鹽未考慮及腔體的穩(wěn)定性問題,故也須對鹽巖溶腔的形態(tài)進行探測從而優(yōu)化改造。
[0003]現(xiàn)在工業(yè)上廣泛采用聲吶測距成像法來探測鹽腔宏觀形態(tài),但是這種探測儀對于復雜的鹽腔形態(tài)難以精確描述,而且傳統(tǒng)的聲吶法僅僅適用于垂直型鹽腔,無法對水平型巖鹽溶腔進行有效探測。
[0004]另外,溶腔內(nèi)部夾層的溶蝕變化、垮塌規(guī)律,大尺寸巖鹽的溶解、崩解形式,溶腔底部不溶物的沉積形態(tài)規(guī)律,以及可能存在的管堵、管道受損現(xiàn)象等的研宄對巖鹽溶腔的形態(tài)控制、充分利用以及安全高效開發(fā)有著重要的意義,但是現(xiàn)在絕大部分的探索都還止步于實驗階段,尚無能夠在地下溶腔中直接觀測的手段。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷,目的是提供鹽巖水平溶腔精細探測的裝置,還可提供鹽巖水平溶腔精細探測的方法,能夠滿足地下深部廢棄水平型鹽巖溶腔宏觀腔體形態(tài)測量及細部直接觀察的先進、高效、直觀、可靠的探測。
[0006]本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現(xiàn):
鹽巖水平溶腔精細探測的裝置,包括殼體,還包括 3D聲吶測腔儀,用于探測溶腔的內(nèi)部形狀并生成測距信息;
動力泵水管組,用于向殼體側部噴射水流進行水平動力驅(qū)動;
動力磁力驅(qū)動泵組,密封設置在殼體上,用于驅(qū)動動力泵水管組;
浮力泵水管組,用于向殼體上方或者下方噴射水流進行垂直方向動力驅(qū)動;
浮力磁力驅(qū)動泵組,密封設置在殼體上,用于驅(qū)動浮力泵水管組;
水下高清攝像頭,用于提供高清水下攝像并生成水下圖像信息;
水下探照燈,用于提供水下照明;
水下GPS高精度定位導航系統(tǒng),用于提供地理位置并生成定位信息;
中央處理器,接收并存儲測距信息、水下圖像信息和定位信息,并將測距信息和定位信息發(fā)送給地面控制臺;
地面控制臺,用于將測距信息和定位信息合成為3D鹽腔形態(tài)圖并通過中央處理器控制3D聲吶測腔儀、動力磁力驅(qū)動泵組、浮力磁力驅(qū)動泵組、水下高清攝像頭、水下探照燈、水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)工作。
[0007]如上所述的動力泵水管組包括前行水管組、后行水管組、左轉向水管組和右轉向水管組;浮力泵水管組包括上行水管組和下行水管組。
[0008]鹽巖水平溶腔精細探測的裝置,還包括設置在殼體頂部的浮力平衡氣囊。
[0009]鹽巖水平溶腔精細探測的方法,包括以下步驟:
步驟1、選定被探測的水平型鹽巖溶腔;
步驟2、對水平型鹽巖溶腔造腔過程中遺留的垂直井與斜井做修井工作;
步驟3、若水平型鹽巖溶腔中并沒有充滿鹵水,則通過垂直井或斜井對水平型鹽巖溶腔實施注水或補水作業(yè);
步驟4、從垂直井中,垂直下放溶腔探測裝置至水平型鹽巖溶腔中部;
步驟5、下放到水平型鹽巖溶腔中后,打開3D聲吶測腔儀、水下高清攝像頭、水下探照燈、水下GPS高精度定位導航系統(tǒng),按照預定功率啟動動力磁力驅(qū)動泵組和浮力磁力驅(qū)動泵組,實時調(diào)整動力磁力驅(qū)動泵組和浮力磁力驅(qū)動泵組的各個泵的運轉,使裝置達到靜態(tài)平衡;
步驟6、靜態(tài)平衡后,加大水平向的動力磁力驅(qū)動泵組,使裝置前進,并根據(jù)攝像頭反饋信息實時調(diào)整裝置運移方向,避開障礙,并通過3D聲吶測腔儀進行全方位測量,完成水平段的完全巡歷,收集3D聲吶測腔儀的測距信息和水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)的定位信息反饋到地面控制臺,地面控制臺將定位信息和測距信息形成3D鹽腔形態(tài)圖;
步驟7、完成完全巡歷之后,關閉3D聲吶測腔儀,操作裝置掉頭,通過形成的3D鹽腔形態(tài)圖和水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)對裝置進行指向性操作,對選定的特定部位進行實時圖像監(jiān)控觀察和記錄,并最終回到斜井;
步驟8、從斜井撤回探測裝置,對獲取的探測數(shù)據(jù)進行處理,獲得測量溶腔的真實形狀尺寸和局部的細節(jié)影響資料。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、該探測裝置可通過直徑大于120mm的井筒下放至1000?2000m深的地下水平型溶腔,并在充滿水的溶腔溶液中運移,磁力驅(qū)動泵不與鹽水接觸,通過電磁場泵送高壓水的驅(qū)動方式,避免了水下螺旋槳尾軸密封和鹽水腐蝕的難題,裝置可以邊運移邊探測,保障水平溶腔的高效探測;
2、該裝置可以通過水下高精度GPS定位系統(tǒng)實時反饋自己的位置,探測數(shù)據(jù)更加可
A+-.罪;
3、該裝置可以通過3D聲吶測腔儀對溶腔側壁進行聲吶測距,并結合自身坐標生成鹽腔的3D形態(tài);
4、該裝置可以通過實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)引入人工控制避開障礙物更加安全;
5、該裝置可以通過攝像頭實時視頻監(jiān)控對特定部位進行細節(jié)觀察和記錄,對夾層垮塌的機理,井堵、管堵的機理,不溶物沉積規(guī)律以及諸多以前因不可見而難以探明的井下問題更有科研指導意義。
【附圖說明】
[0011]圖1為鹽巖水平溶腔精細探測裝置示意圖。
[0012]圖中:1-纜線;2_3D聲吶測腔儀;3_動力泵水管組;4_動力磁力驅(qū)動泵組;5-浮力泵水管組;6_浮力磁力驅(qū)動泵組;7_電池組;8_中央處理器;9_浮力平衡氣囊;10_水下高清攝像頭;11_水下探照燈;12_水下GPS高精度定位導航系統(tǒng);13_殼體。
[0013]圖2為溶腔探測示意圖。
[0014]圖中:14-垂直井;15_水平型鹽巖溶腔;16_地下溶洞宏觀形態(tài)及微觀細節(jié)探測裝置;17-斜井;18-地面控制臺。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施示例來對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]實施例1:
本發(fā)明提供鹽巖水平溶腔精細探測的裝置,是一種根據(jù)3D聲吶成像、水下攝像、水下GPS定位、光纖傳導和控制技術設計的能夠地面遠程控制導向檢測的裝置,能夠通過聲吶測距儀得到溶腔的宏觀形態(tài),并能通過攝像頭和照明系統(tǒng)進行局部細節(jié)觀察,對溶腔的形態(tài)的局部的夾層、垮塌、堵塞形態(tài)有著重要指導意義。
[0017]該裝置包括纜線1、3D聲吶測腔儀(可采用!Scaner 2000) 2、動力泵水管組3、動力磁力驅(qū)動泵組(可采用:MP-15R型號)4、浮力泵水管組5、浮力磁力驅(qū)動泵組(可采用:MP-15R型號)6、電池組7、中央處理器8、浮力平衡氣囊9、水下高清攝像頭10、水下探照燈
11、水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)12和殼體13。
[0018]3D聲吶測腔儀2的主體、動力磁力驅(qū)動泵組4、浮力磁力驅(qū)動泵組6、電池組7、中央處理器8、浮力平衡氣囊9、水下高清攝像頭10、水下探照燈11、水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)12都置于密閉耐壓的圓柱殼體13內(nèi)部;纜線I外掛于殼體13底部,并與地面電源和控制臺相連;3D聲吶測腔儀2置于殼體的尾部,3D聲吶測腔儀2的探頭外露于殼體13外部,可以進行獨立旋轉探測并將數(shù)據(jù)經(jīng)過中央處理器信號處理通過纜線I傳輸?shù)降孛婵刂婆_。
[0019]動力泵水管組3外置于殼體13外部水平方向,浮力泵水管組5外置于殼體13外部豎直方向;動力磁力驅(qū)動泵組4與動力泵水管組3連接,動力泵水管組3包括前行水管組、后行水管組、左轉向水管組和右轉向水管組,使前行水管組/后行水管組向后/前排水提供水平推力驅(qū)動裝置前進/后退,并通過左轉向泵組和右轉向泵組的分別操控完成轉向操作;浮力磁力驅(qū)動泵組6與浮力泵水管組5連接,浮力泵水管組5包括上行水管組和下行水管組,使上行水管組/下行水管組向下/向上排水提供垂直推力驅(qū)動裝置上行/下行,完成向上和向下調(diào)整方向的操作;水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)12位于殼體13內(nèi)部中部,與中央處理器相連經(jīng)過信號轉換通過纜線向地面實時提供位置信息;浮力平衡氣囊9外置于殼體頂部,提供額外的浮力,并使裝置上輕下重,防止裝置翻滾甚至倒置,幫助裝置能平穩(wěn)的懸浮在液體中。水下高清攝像頭10和水下探照燈11位于殼體13前段,提供高清水下成像和照明,并與中央處理器相連經(jīng)過信號轉換通過纜線向地面控制臺實時傳輸。中央處理器位于裝置中部,由單片機、光電轉換模塊、信息收集及傳輸模塊組成,主要完成水下高清攝像頭10的視頻圖像信息、水下GPS高精度定位導航系統(tǒng)12的GPS的位置信息、3D聲吶測腔儀2的反饋信息的采集處理和傳輸,產(chǎn)生動力磁力驅(qū)動泵組4和浮力磁力驅(qū)動泵組6電機的驅(qū)動信號,產(chǎn)生3D聲吶測腔儀2、水下高清攝像頭10、水下GP