專利名稱：一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置，屬于地下深部特殊空間檢測利用范疇。主要用于地下水平型鹽巖溶腔的腔體形狀及尺寸檢測，是一種先進、高效、直觀、可靠的地下特殊空間檢測裝置。技術背景
隨著經濟與社會的快速發展，國家能源戰略儲備日益迫切。由于地質賦存條件優、密封性好、安全穩定程度高，地下鹽巖溶腔被公認為是油氣儲存及廢物處置的理想場所。我國西氣東輸工程的下游配套儲氣庫即選址于鹽巖溶腔，目前我國中部地區石油儲庫也選擇建于鹽巖溶腔中。但是，利用傳統水溶法建造鹽巖溶腔過程中，產生的鹵水很難一次達到鹽化企業標準，同時原地排放也十分困難，因此鹽巖溶腔儲庫建造速度十分緩慢。與此同時，由于我國悠久的鹽礦開采歷史，在江蘇、河南、湖北等地存在大量的廢棄鹽巖老腔，根據水溶開采方法不同，這些廢棄老腔有垂直型與水平型兩種。對這些廢棄老腔進行改造后用于油氣儲存或廢物處置，具有經濟、環保、高效等多重效益。在對廢棄老腔利用之前，必須首先對其結構形狀與尺寸大小進行測量。由于我國地下鹽巖礦床一般埋深比較大(數百至數千米深)，根據國外經驗，其檢測多采用聲納檢測法。但是，傳統的聲納檢測裝置與方法對垂直型溶腔實施容易，而對在地下鹽礦床中水平賦存、直徑在數十米乃至上百米、長度達數百米的水平型鹽巖老腔，傳統聲納檢測裝置與方法則無法適用。
發明內容
本發明一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置的目的在于，克服傳統垂直鹽巖老腔檢測裝置與方法難以適用的缺點與不足，根據地下水平型鹽巖溶腔賦存特征與腔體檢測要求，公開提供一種能夠滿足地下深部廢棄水平鹽巖老腔腔體測量的先進、高效、直觀、可靠的檢測裝置與相應方法。本發明一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置，其特征在于是一種根據聲納原理設計的、能夠邊運動邊測量、在地下深部廢棄水平鹽巖溶腔溶液中測量鹽巖老腔的幾何特征并將測量信息及時反饋地面的自動控制前行的檢測裝置，該檢測裝置由螺旋槳I、微電機2、 電池組3、控制器4、聲納檢測部分5和平衡吊索6組成；微電機2、電池組3、控制器4及聲納檢測部分5的主體都置于密閉耐壓檢測裝置內部；聲納檢測部分5的感測頭置于檢測裝置的前部；平衡吊索6外掛于檢測裝置重心鉛垂線方向底部；螺旋槳I置于檢測裝置尾部；螺旋槳I由微電機2驅動,微電機2由電池組3供電并由控制器4控制,控制器4是一塊由微機控制的能夠實現采集控制通訊的系統控制板，該控制板具有電源指示，可對微電機進行轉速和轉向與工作方式進行控制，具有過電壓、過電流與短路保護，其核心控制芯片 AT89552通過數學模型計算控制I/O 口輸出；該檢測裝置能夠滿足200(T3000m深的水平溶腔的容貌特征檢測要求；該檢測裝置從直徑大于150mm的垂直井筒中下放進入水平溶腔， 在充滿水的深部水平老腔中沿腔體中部水平運動，同時對徑向尺寸小于150m老腔的形貌特征與相關幾何參數進行測量，并將測量信息通過光纜及時反饋至地面。上述一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置的檢測方法，其特征在于是一種主要采用根據聲納原理設計的、能夠邊運動邊測量、在地下深部廢棄水平鹽巖溶腔溶液中測量水平鹽巖老腔的幾何特征并將測量信息及時反饋地面的自動控制前行的檢測裝置的檢測方法 該方法根據鹽巖老腔地質賦存條件，選擇滿足基本地質條件的水平老腔進行測量；在對水平老腔實施測量之前，首先需要對連通水平老腔的連通直井與造斜井進行銑井作業并將水平老腔注滿水；將研制的特殊檢測裝置，從連通水平老腔的斜井井口下放至井底溶腔內； 啟動檢測裝置，裝置在水溶液中可以按設定行進速度，向垂直井底目標方向自動前進，并可自動識別繞開腔底障礙物，同時對水平老腔四周進行環狀檢測，并將檢測信號實時傳輸至地面控制系統；通過檢測反饋系統，在地面可對地下檢測裝置進行實時監控，保障水平鹽巖老腔的完整檢測，檢測完成之后，撤回檢測裝置，根據檢測數據繪制地下鹽巖溶腔的真實形狀尺寸，以供溶腔儲庫的可用性評判及穩定性分析，其具體實施的步驟為
I.根據鹽巖礦床地質資料及區域鹽礦開采歷史，確定滿足地質條件基本要求選擇的檢測目標為地下鹽礦床中水平賦存、直徑為5(Γ150米、長度30(Γ500米的水平型鹽巖老腔；
II.在I所選擇的水平型鹽巖老腔的垂直井與造斜井，分別下套銑工具進行銑井，并做必要修井以滿足本發明檢測裝置下放與其他測腔基本需求；
III.對水平型鹽巖老腔實施注水作業，保障腔體內充滿溶液，并溢出井口；
IV.從水平型鹽巖老腔的斜井中，下放溶腔檢測裝置至井底溶腔中部，進行裝置定
位；
V.啟動檢測裝置，檢測裝置按設定速度朝目標井方向行進并進行全方位測量與信息反饋；
VI.通過地面實時監控系統，根據裝置運行及檢測結果，適時調整裝置行走速度與方向，保障檢測結果的有效性與可靠性；
νπ.水平溶腔全程檢測完后，從斜井撤回檢測裝置，對獲取的檢測數據進行處理，獲得測量溶腔的真實形狀尺寸，本溶腔檢測完成。本發明一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置的優點在于與現有垂直型溶腔檢測裝置與方法相比，該檢測裝置可通過直徑大于150mm的井筒下放至200(T3000m深的地下水平型溶腔，并在充滿水的溶腔溶液中自動運移，邊運移邊檢測，保障水平溶腔的高效檢測。本發明不僅是地下鹽巖溶腔檢測裝置與方法的重要革新，更為重要的為地下充水空間災害控制及生命財物救援提供了一種全新的安全保障裝置與方法。利用本發明的水中自行運移裝置，對廢棄水平型鹽巖溶腔進行形狀與尺寸的全息測量，克服了現有檢測裝置尺寸大、不能進行水平溶腔測量的缺點與不足，對地下數千米深處以淺的所有充水空間均可進行實時在線檢測。其主要用途為地下水平型鹽巖溶腔及其他所有充水空間空洞的實時在線全息檢測。
圖I:地下深部水平鹽巖溶腔檢測裝置示意圖
圖中的標號1--螺旋槳；2-微電機；3-電池組；4-控制器；5-聲納檢測
部分；6—平衡吊索。圖2 :水平鹽巖溶腔測量方法示意圖
圖中的標號7—一地面監控系統；8——斜井；9——鹽巖水平老腔；10——直井。
具體實施例方式
實施方式I :該檢測裝置由螺旋槳I、微電機2、電池組3、控制器4、聲納檢測部分5和平衡吊索6組成；微電機2、電池組3、控制器4及聲納檢測部分5的主體都置于密閉耐壓檢測裝置內部；聲納檢測部分5的感測頭置于檢測裝置的前部；平衡吊索6外掛于檢測裝置重心鉛垂線方向底部；螺旋槳I置于檢測裝置尾部；螺旋槳I由微電機2驅動，微電機2 由電池組3供電并由控制器4控制，控制器4是一塊由微機控制的能夠實現采集控制通訊的系統控制板，該控制板具有電源指示，可對微電機進行轉速和轉向與工作方式進行控制， 具有過電壓、過電流與短路保護，其核心控制芯片AT89552通過數學模型計算控制I/O 口輸出；該檢測裝置能夠滿足2000m深的水平溶腔的容貌特征檢測要求；該檢測裝置從直徑大于160mm的垂直井筒中下放進入水平溶腔，在充滿水的深部水平老腔中沿腔體中部水平運動，同時對徑向尺寸為140m老腔的形貌特征與相關幾何參數進行測量，并將測量信息通過光纜及時反饋至地面，具體測量步驟按照下列步驟進行(如附圖2所示)
I.選擇滿足地質條件基本要求的地下鹽巖水平老腔9進行檢測；
II·從連通所選擇老腔的兩個斜井8與直井10，分別下套銑工具進行銑井作業，必要情況下進行修井作業以保障檢測裝置順利下放至測量鹽巖水平老腔9 ；
III.從兩口井對測量鹽巖水平老腔9實施注水作業，保障腔體內充滿溶液；
IV.從老腔的斜井8中，順管道下放溶腔檢測裝置至井底溶腔中部，進行裝置定位；
V.啟動檢測裝置，在腔體溶液中，檢測裝置按預先設定行進速度，以目標井方向行進，同時進行腔體全方位測量與信息反饋；
VI.通過連接檢測裝置的地面監控系統7，可以觀測到地下鹽巖水平老腔9的幾何形狀與尺寸大小，并根據檢測裝置運行及檢測結果，調整其行走速度與方向，保障檢測結果的有效性與可靠性；
W .水平溶腔全程檢測完后，從斜井8撤回檢測裝置，對獲取的檢測數據進行處理，獲得測量鹽巖水平老腔9的真實形狀與準確尺寸；
VDI.本溶腔檢測完成，結果用于儲庫可用性評價與相關分析。實施方式2 :該檢測裝置能夠滿足2500m深的水平溶腔的容貌特征檢測要求；該檢測裝置從直徑大于180mm的垂直井筒中下放進入水平溶腔，在充滿水的深部水平老腔中沿腔體中部水平運動，同時對徑向尺寸為140m老腔的形貌特征與相關幾何參數進行測量，并將測量信息通過光纜及時反饋至地面，其它同實施方式I。實施方式3 :該檢測裝置能夠滿足3000m深的水平溶腔的容貌特征檢測要求；該檢測裝置從直徑大于200_的垂直井筒中下放進入水平溶腔，在充滿水的深部水平老腔中沿腔體中部水平運動，同時對徑向尺寸為150m老腔的形貌特征與相關幾何參數進行測量，并將測量信息通過光纜及時反饋至地面，其它同實施方式I。
權利要求
1.一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置，其特征在于是一種根據聲納原理設計的、能夠邊運動邊測量、在地下深部廢棄水平鹽巖老腔溶液中測量水平鹽巖老腔的幾何特征并將測量信息及時反饋地面的自動控制前行的檢測裝置，該檢測裝置由螺旋槳(I)、微電機(2)、 電池組(3)、控制器(4)、聲納檢測部分(5)和平衡吊索(6)組成，微電機(2)、電池組(3)、控制器(4)及聲納檢測部分(5)的主體都置于一個密閉耐壓的裝置內部；聲納檢測部分(5)的感測頭置于該裝置的前部；平衡吊索(6)外掛于該裝置重心鉛垂線方向底部；螺旋槳(I)置于檢測裝置尾部；螺旋槳(I)由微電機(2)驅動，微電機(2)由電池組(3)供電并由控制器(4)控制，控制器(4)是一塊由微機控制的能夠實現采集控制通訊的系統控制板，該檢測裝置能夠滿足200(T3000m深的廢棄水平鹽巖老腔的容貌特征檢測要求；該檢測裝置從直徑大于150mm的垂直井筒中下放進入廢棄水平鹽巖老腔，在充滿水的深部廢棄水平鹽巖老腔中沿腔體中部水平運動，同時對徑向尺寸小于150m廢棄水平鹽巖老腔的形貌特征與相關幾何參數進行測量，并將測量信息通過光纜及時反饋至地面。
全文摘要
一種地下水平鹽巖溶腔的檢測裝置，屬于地下深部特殊空間檢測利用范疇。其特征在于是一種根據聲納原理設計的、能夠邊運動邊測量、在地下深部廢棄水平鹽巖溶腔溶液中測量地下廢棄水平鹽巖老腔的幾何特征并將測量信息及時反饋地面的自動控制前行的檢測裝置，本發明不僅是地下鹽巖溶腔檢測裝置與方法的重要革新，更為重要的為地下充水空間災害控制及生命財物救援提供了一種全新的安全保障裝置與方法。利用新研制的水中自行運移裝置，對廢棄水平型鹽巖溶腔進行形狀與尺寸的全息測量，克服了現有檢測裝置尺寸大、不能進行水平溶腔測量的缺點與不足，對地下數千米深處以淺的所有充水空間均可進行實時在線檢測。
文檔編號G01S15/89GK102608611SQ20121004670
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者徐素國, 李文英, 李更新, 梁衛國, 趙陽升 申請人:太原理工大學