專利名稱：油墊界面檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中檢測(cè)工具，具體地說，是一種油墊界面檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中，通過中心管由地面向井下鹽層注水，通過中心管和中間管之問的環(huán)空向由井下鹽層向地面抽出含有溶解鹽成份的鹵水。隨著這一過程的不斷進(jìn)行，井下鹽層中的鹽不斷的被溶解并被送往地面，鹽層中形成空穴并不斷增大，直至該鹽穴的體積達(dá)到設(shè)計(jì)要求。造腔過程中，不僅要控制鹽穴的體積，還要保證鹽層的底部和頂部不被溶穿，以免造成儲(chǔ)存天然氣時(shí)發(fā)生泄漏。為達(dá)到這一目的，由中間管與套管之間的環(huán)空向井下注入柴油作為阻溶劑，稱為油墊。由于油墊比重小于鹵水，油墊處于鹵水上方，通過調(diào)節(jié)油墊與鹵水之間界面的高低，即可控制溶腔的形狀并保護(hù)鹽層的底部和頂部不被溶穿。油墊與鹵水之間界面位置的確定，現(xiàn)有技術(shù)是通過巳溶腔體的體積、中間管與套管之間環(huán)空的體積、柴油密度及注入柴油量等參數(shù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)。由于上述參數(shù)尤其巳溶腔體的體積難以準(zhǔn)確獲得，更由于溶腔過程中巳溶腔體的體積處于變化中，通過上述參數(shù)計(jì)算獲得的油墊與鹵水之間的界面位置不可避免存在較大的誤差，難以滿足天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔工程精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔工程中確定油墊與鹵水之間界面位置的精度要求，且作為天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中可有效運(yùn)用的油墊界面檢測(cè)儀。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的由地面設(shè)備、鎧裝電纜和檢測(cè)傳感器組成，地面設(shè)備和位于井下的檢測(cè)傳感器通過鎧裝電纜相連。地面設(shè)備內(nèi)包括電源、電流表和按鈕開關(guān)。鎧裝電纜為單芯電纜。檢測(cè)傳感器為長圓柱形，固定在中間管底部外側(cè)。檢測(cè)傳感器由數(shù)量達(dá)數(shù)十甚至達(dá)數(shù)百個(gè)的一端并聯(lián)的恒流源電路組成。所有恒流源電路并聯(lián)端接鎧裝電纜芯線，每個(gè)恒流源電路另一端則分別接位于檢測(cè)傳感器表面、相互之間間距為10-20厘米的不銹鋼觸點(diǎn)。不銹鋼觸點(diǎn)與中間管之間為被測(cè)介質(zhì)為絕緣體的油墊(柴油)或?yàn)閷?dǎo)體的鹵水(鹽水)。地面設(shè)備內(nèi)的電源正端經(jīng)電流表、按鈕開關(guān)接中間管，電源負(fù)端接鎧裝電纜芯線。在進(jìn)行油墊界面檢測(cè)時(shí)，按下按鈕開關(guān)接通檢測(cè)回路，所接不銹鋼觸點(diǎn)與中間管之間被測(cè)介質(zhì)為油墊(柴油)的恒流源電路無電流通過，而所接不銹鋼觸點(diǎn)與中間管之間被測(cè)介質(zhì)為鹵水(鹽水)的恒流源電路有恒定電流通過。通過地面設(shè)備中電流表讀取的電流值除以恒流源電路的恒定電流值，即可計(jì)算出導(dǎo)通的恒流源電路個(gè)數(shù)，再將導(dǎo)通的恒流源電路個(gè)數(shù)乘以不銹鋼觸點(diǎn)之間的間距，即可獲得油墊界面高度值，實(shí)現(xiàn)了油墊界面的測(cè)量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)傳感器使用恒流源電路作為檢測(cè)電路，利用恒流源電路內(nèi)阻隨電壓變化的特點(diǎn)，有效地克服了被測(cè)介質(zhì)鹵水濃淡變化所造成電阻變化的影響，保證了測(cè)量精度的要求。在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)電源正極接中間管，使測(cè)量傳感器的不銹鋼觸點(diǎn)不受電解反應(yīng)陽極溶解的影響。電源回路中串接常開按鈕開關(guān)采取非連續(xù)測(cè)量方式，減少了電解反應(yīng)對(duì)中間管的溶解。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取了以上措施，本實(shí)用新型測(cè)量精度高，使用壽命長，可滿足天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中長期進(jìn)行油墊界面檢測(cè)的要求。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，易于安裝，為其在天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明的電原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖1所示，包括中間管1、支架2、電纜芯線3、地面設(shè)備4、檢測(cè)傳感器5、觸點(diǎn)6，中間管與支架2固定連接，檢測(cè)傳感器5與支架2連接，地面設(shè)備4分別通過電纜芯線3與中間管1、檢測(cè)傳感器5連接，在檢測(cè)傳感器5上設(shè)有觸點(diǎn)6。
檢測(cè)傳感器5為圓柱體，直徑一般≤20毫米。
檢測(cè)傳感器5的個(gè)數(shù)≥1。
觸點(diǎn)6的個(gè)數(shù)≥1，觸點(diǎn)6為圓片形，直徑6～7毫米，鑲嵌在測(cè)量傳感器5的表面上，內(nèi)側(cè)由導(dǎo)線與相應(yīng)的恒流源電路相連，外側(cè)處于檢測(cè)傳感器5的表面。
檢測(cè)傳感器5上的觸點(diǎn)6與中間管1之間充有鹵水。
檢測(cè)傳感器5上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)由相同的恒流源電路和一個(gè)觸點(diǎn)6構(gòu)成。
地面設(shè)備4由電源開關(guān)41、按鈕開關(guān)42、電流表43、電壓表44組成。
檢測(cè)傳感器上的檢測(cè)電路采用由三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317和限流電阻R構(gòu)成的恒流源電路組成，該電路輸入端VIN接觸點(diǎn)6，輸出端VOUT經(jīng)限流電阻R和調(diào)節(jié)端ADJ匯合后通往測(cè)量電纜。
如圖2所示，天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中，油墊與鹵水之間界面高度的變化范圍可達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，本實(shí)用新型為適應(yīng)測(cè)量范圍的要求，檢測(cè)傳感器5采用多點(diǎn)連續(xù)測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量。兩測(cè)量點(diǎn)之間間隙一般為10～20厘米，可根據(jù)測(cè)量精度的需要設(shè)定。考慮到加工制造、運(yùn)輸和安裝的便利，油墊界面檢測(cè)儀的井下檢測(cè)傳感器5一般分節(jié)加工制造，每節(jié)一般長二米，每節(jié)上有10～20個(gè)測(cè)量點(diǎn)。在井下檢測(cè)傳感器安裝下井過程中，根據(jù)需要檢測(cè)的油墊與鹵水之間界面高度范圍，串接必要數(shù)量的檢測(cè)傳感器5節(jié)數(shù)，以滿足界面高度檢測(cè)要求。每節(jié)測(cè)量傳感器均使用工程塑料制成，制成的每節(jié)檢測(cè)傳感器5為圓柱體，直徑一般不大于20毫米，以保證可順利下入中間管和套管之間僅30多毫米的環(huán)空內(nèi)。檢測(cè)傳感器5上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)由相同的恒流源電路和一個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)6構(gòu)成。恒流源電路密封于工程塑料內(nèi)，密封耐壓達(dá)15MP，以保證測(cè)量傳感器5在超過1000米井深鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程的高壓環(huán)境中可以長期可靠的工作。不銹鋼觸點(diǎn)6為圓片形，直徑6～7毫米，鑲嵌在由工程塑料制成的檢測(cè)傳感器5表面上，內(nèi)側(cè)由導(dǎo)線與相應(yīng)的恒流源電路相連，外側(cè)處于檢測(cè)傳感器5的表面，可與被測(cè)介質(zhì)油墊或鹵水直接接觸進(jìn)行測(cè)量。
根據(jù)電學(xué)理論和試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)傳感器5上的不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間充滿鹵水(鹽水)時(shí)，二者之間有電阻存在。該電阻的值與二者之間的距離成正比，與鹵水(鹽水)的濃度成反比。天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中，檢測(cè)傳感器5與作為公共電極的中間管1之間的距離恒定，因而該電阻僅與鹵水(鹽水)的濃度相關(guān)。由于造腔過程中鹵水(鹽水)的濃度是經(jīng)常變化的，因而該電阻的值也是經(jīng)常變化的。為了保證不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間測(cè)量電流不受該電阻的影響，必須在檢測(cè)傳感器5的電路設(shè)計(jì)上，使電路內(nèi)阻具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，使得不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，通過二者之間的測(cè)量電流不受鹵水(鹽水)的濃度的影響，保持恒定值不變。
為達(dá)到上敘目的，檢測(cè)傳感器5上的檢測(cè)電路采用由三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317和限流電阻R構(gòu)成的恒流源電路組成，該電路輸入端VIN接不銹鋼觸點(diǎn)6，輸出端VOUT經(jīng)限流電阻R和調(diào)節(jié)端ADJ匯合后通往測(cè)量電纜。恒流源電路輸出電流IOUT＝1.2/R。為減小電解反應(yīng)的影響和檢測(cè)傳感器5總測(cè)量電流，實(shí)取限流電阻R的值為240Ω，則IOUT＝4mA。三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317的電壓調(diào)整率為3V≤(VIN-VOUT)≤40V，當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備中電源以40V電壓向檢測(cè)傳感器的檢測(cè)電路(恒流源電路)供電時(shí)，檢測(cè)電路(恒流源電路)的內(nèi)阻變化范圍最大值為(40V-3V)/4mA＝9.25KΩ。根據(jù)試驗(yàn)，檢測(cè)傳感器5上的不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間鹵水(鹽水)濃度的變化導(dǎo)致不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間導(dǎo)電電阻為數(shù)十歐姆至數(shù)百歐姆，遠(yuǎn)小于檢測(cè)電路(恒流源電路)的內(nèi)阻9.25KΩ的變化范圍，因而檢測(cè)電路(恒流源電路)在不銹鋼觸點(diǎn)6與中間管1之間充滿鹵水(鹽水)時(shí)4mA測(cè)量電流可保持恒定不變。
在油墊界面檢測(cè)過程中，因有電流通過鹵水(鹽水)，必然發(fā)生電解反應(yīng)，電解時(shí)陽極材料本身失電子而成為金屬離子即陽極溶解。油墊界面檢測(cè)儀的檢測(cè)傳感器5安裝下井后連續(xù)工作時(shí)間最長可達(dá)三年，為避免檢測(cè)傳感器5上不銹鋼觸點(diǎn)6在長期的油墊界面檢測(cè)過程中逐漸溶解消失，同時(shí)考慮將溶解對(duì)中間管造成的損害減輕至最低限度，在系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)中采取了以下兩項(xiàng)技術(shù)措施1、將系統(tǒng)供電電源的正端接中間管，負(fù)端接電纜芯線。測(cè)量傳感器內(nèi)所有恒流源電路的極性按電源方向連接。在這種情況下，油墊界面檢測(cè)過程中發(fā)生電解反應(yīng)時(shí)中間管為陽極，由于中間管1的金屬體積大，因而陽極溶解對(duì)中間管1造成的影響較小，油墊界面檢測(cè)儀可長期正常工作。
2、油墊界面處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，并不需要連續(xù)監(jiān)測(cè)，因此電路設(shè)計(jì)中在測(cè)量回路串接了常開按鈕開關(guān)，僅當(dāng)需要監(jiān)測(cè)時(shí)按下常開按鈕開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種工作方式顯著降低了系統(tǒng)通電工作時(shí)間，中間管上發(fā)生陽極溶解的時(shí)間相應(yīng)減少，因而陽極溶解對(duì)中間管造成的損害得到控制。
權(quán)利要求
1.油墊界面檢測(cè)儀，包括中間管(1)、支架(2)、電纜芯線(3)、地面設(shè)備(4)、檢測(cè)傳感器(5)、觸點(diǎn)(6)，其特征在于中間管(1)與支架(2)固定連接，檢測(cè)傳感器(5)與支架(2)連接，地面設(shè)備(4)分別通過電纜芯線(3)與中間管(1)、檢測(cè)傳感器(5)連接，在檢測(cè)傳感器(5)上設(shè)有觸點(diǎn)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳感器(5)為圓柱體，直徑≤20毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳感器(5)的個(gè)數(shù)≥1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于觸點(diǎn)(6)的個(gè)數(shù)≥1，每個(gè)觸點(diǎn)(6)為圓片形，其直徑6～7毫米，鑲嵌在測(cè)量傳感器(5)的表面上，內(nèi)側(cè)由導(dǎo)線與相應(yīng)的恒流源電路相連，外側(cè)處于檢測(cè)傳感器(5)的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳感器(5)上的觸點(diǎn)(6)與中間管(1)之間充有鹵水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳感器(5)上的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)由相同的恒流源電路和一個(gè)觸點(diǎn)(6)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于地面設(shè)備(4)由電源開關(guān)(41)、按鈕開關(guān)(42)、電流表(43)、電壓表(44)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墊界面檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)傳感器上(5)的檢測(cè)電路采用由三端可調(diào)式電壓調(diào)整器LM317和限流電阻R構(gòu)成的恒流源電路組成，該電路輸入端VIN接觸點(diǎn)6，輸出端VOUT經(jīng)限流電阻R和調(diào)節(jié)端ADJ匯合后通往測(cè)量電纜。
全文摘要
一種用于天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中的油墊界面檢測(cè)儀，包括中間管(1)、檢測(cè)傳感器(5)、觸點(diǎn)(6)等，地面設(shè)備(4)分別通過電纜芯線(3)與中間管(1)、檢測(cè)傳感器(5)連接，在檢測(cè)傳感器(5)上設(shè)有觸點(diǎn)(6)，利用恒流源電路內(nèi)阻隨電壓變化的特點(diǎn)，有效地克服了被測(cè)介質(zhì)鹵水濃淡變化所造成電阻變化的影響，保證了測(cè)量精度的要求；在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)電源正極接中間管，使點(diǎn)不受電解反應(yīng)陽極溶解的影響；電源回路中串接常開按鈕開關(guān)采取非連續(xù)測(cè)量方式，減少了電解反應(yīng)對(duì)中間管的溶解，測(cè)量精度高，使用壽命長，可滿足天然氣鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔過程中長期進(jìn)行油墊界面檢測(cè)的要求。
文檔編號(hào)G01N27/06GK101082598SQ200610083719
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者吳國明, 李萍, 魏東吼, 來恩良, 周裕京, 楊松 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司