一种盐穴储气库的气液界面测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种盐穴储气库的气液界面测量装置，包括：中心管、伞形浮标、激光测距模块；所述中心管竖直插入所述盐穴储气库，用于排出所述卤水；所述伞形浮标设置在中心管上，当伞形浮标未接触到卤水液面时，呈自然下垂状态；当伞形浮标接触到卤水液面时，所述伞形浮标自然张开漂浮在卤水液面上；所述激光测距模块安装在中心管上，用于向所述伞形浮标发射激光，并接收从伞形浮标反射的激光信号，以通过发射和接收的激光信号确定激光测距模块距离所述伞形浮标的距离，以确定所述气液界面的深度。本实用新型专利技术可以实现实时连续地对气液界面深度的连续测量。

A gas liquid interface measuring device for salt cavern gas storage

【技术实现步骤摘要】
一种盐穴储气库的气液界面测量装置
本技术涉及盐穴储气库
，更具体地，涉及一种盐穴储气库的气液界面测量装置。
技术介绍
盐穴储气库是通过注入淡水的方式将盐矿作为溶腔储气的方式建造，其过程为：通过钻井向下打入中心管、中间管、套管等管道；通过注入淡水的方法进行溶解，由排水管排出卤水，并由注水管与套管之间的空隙注入隔离液避免顶部溶解；在上述期间不断根据卤水盐度等技术参数调整参数，控制地下腔穴的几何形状和体积，最终得到符合设计要求的储气库。在其建造和使用过程中，必须控制并调节气液界面高度来控制溶腔顶板形状，如控制不当，会使盐穴顶部溶解，破坏其几何形状，削弱其保持压力的能力。同时，在储气库建成后投入使用后，要求严格密封，会在中心管上使用永久封隔器，这使原来在建造过程中能使用的有线测量方法无法使用，同时井下的环境条件更为严苛，上述条件使得现有测量方法及装置很难满足要求。目前，在气液界面的测量过程中存在的问题有：1)在中国专利CN201711050272.2《盐穴储气库的气液界面深度的测量方法及装置》中涉及到了一种盐穴储气库的液位测量方法及装置，其使用传感器及电缆实现了对气液深度界面的实时连续和大范围监测，但是由于有线电缆无法通过永久封隔器导致该方法仅适用于储气库建造时期无永久封隔器环境下的气液界面距离测量，且其使用的基于无线通信装置三点法测距方法由于其传感器分别处于气体、液体、气液界面三种井下特殊环境，信号传输受到干扰较大，精度会受到较大影响。2)由于建成后使用的过程中，中心管等管道是采用以10m一段的管道连续向下伸入安装的方法安装，其中为了使在管道向下延伸的过程中使腔体保持密闭性使用永久封隔装置，因此激光测距装置的设计存在较大的局限性。即当其为了能向下运输且通过永久封隔装置而体积设计较小时，其激光发射会受到中心管连接处的丝扣等凸起部分干扰，极大影响光路的完整性和测量的准确性；而当其体积设计较大时，其又难以实现沿管道向下运输及正常的安装使用。3)在使用激光测距装置的井下方案中，在未使用浮标的情况下，直接使用激光照射气液界面，由于气液界面存在波动、油水混合浓度不稳定等因素导致气液界面激光反射情况过于复杂；而使用浮标进行测量，若采取沿水流将浮标送入腔内的方法则存在浮标位置难以固定，难以回收等问题；若采取将浮标固定在管道上，又存在管道向下安装无法通过永久封隔器的问题。4)在一般的使用相位法测距的激光测距方案中，由于相位法是在信号处理后通过反三角函数计算得到相位差来得到测量距离和反三角函数的函数特性，导致测距仅在某段距离上能保持较高的精度，而无法在设计好的整段量程上维持较好的精度。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于解决建造过程中以及投入使用后的盐穴储气库中无法对盐穴气液界面深度进行准确测量的技术问题。为实现上述目的，本技术提供一种盐穴储气库的气液界面测量装置，所述盐穴储气库位于地下，通过向地下注入卤水的方式成型，再通过排出卤水的方式空出空间以存储气体；包括：中心管、伞形浮标、激光测距模块；所述中心管竖直插入所述盐穴储气库，用于排出所述卤水；所述伞形浮标设置在中心管上，当伞形浮标未接触到卤水液面时，呈自然下垂状态；当伞形浮标接触到卤水液面时，所述伞形浮标自然张开漂浮在卤水液面上；所述激光测距模块安装在中心管上，用于向所述伞形浮标发射激光，并接收从伞形浮标反射的激光信号，以通过发射和接收的激光信号确定激光测距模块距离所述伞形浮标的距离，以确定所述气液界面的深度。具体地，伞形浮标上涂有反射性能较好的材料。可选地，该装置还包括：永久封隔器，所述永久封隔器置于所述盐穴储气库的封口处，用于对所述盐穴储气库进行密封。可选地，所述激光测距模块中的激光发射和接收单元可呈闭合和向外伸出两种状态；所述激光测距模块在置于所述中心管向盐穴储气库运输的过程中，当经过所述永久封隔器时，所述激光测距模块呈闭合状态，当进入所述盐穴储气库的腔体内时，所述激光测距模块呈向外伸出状态，以向所述伞形浮标发射和接收激光信号。可选地，该装置还包括：卡槽；所述卡槽安装在中心管各节管道连接处，用于限制伞形浮标的上下位置。可选地，所述卡槽和伞形浮标均为多组；其数量与安装完成的中心管所用的管道的段数相同。可选地，所述激光测距模块也为多个，沿着圆周环形安装在所述中心管的同一高度，每个激光测距模块皆测量其距离其所对应的伞形浮标之间的距离；每个激光测距模块使用的光波波长也均不同，由于不同频率的色光在使用相位法测距时对不同距离的灵敏程度不同，因此使用多个激光测距模块协同工作从而提高测距的灵敏度。可选地，所述永久封隔器包括两个阀门组成的一段缓冲区域，当上方有中心管向下运送时，上侧阀门打开、下侧阀门保持密闭状态，使被运输的中心管进入缓冲区域，然后关闭上方阀门，打开下方阀门，待中心管被运输离开缓冲区域后下方阀门关闭，以实现对盐穴储气库的密封。可选地，激光测距模块通过发射和接收的激光信号之间的相位差确定激光测距模块距离所述伞形浮标的距离H：式中，c为光波在空气中的传播速度；λ为激光信号的波长；N为正整数，表示激光信号波长的整数倍；为发射和接收的激光信号之间的相位差。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本技术提供一种盐穴储气库的气液界面测量装置，该技术使用一种安装在中心管上的伞形的浮标，浮标朝向激光测距装置的一侧使用反射激光性能较好的材料，中心管从浮标中间穿过，同时浮标在未接触液面时呈自然下垂状，在接触液面时凭借自身浮力漂浮在气液界面上，该设计解决了一般使用的浮标在井下位置难以固定的问题同时又能使其在自然下垂状态满足管道尺寸要求顺利向下运输并通过永久封隔器。本技术提供一种盐穴储气库的气液界面测量装置，由于盐穴中气液界面为卤水与油等液体混合且气液界面会存在较大波动，该技术使用了包含反射激光性能较好的材料的反射面的浮标解决了一般的激光测距装置直接测取液面时由于较大的气液界面反射误差而带来的影响导致难以获得准确读数的问题，极大地减小了误差。本技术提供一种盐穴储气库的气液界面测量装置，该技术的激光测距装置通过机械设计从而具有闭合和向外伸出两种状态，使该装置既能在闭合状态下满足套管部分尺寸限制正常安装在管道上向下运输并通过永久封隔器，同时能在向外伸出状态下使激光发射的光路避开管道上安装的浮标及管道连接处的丝扣等凸起，使装置能正常使用及工作。本技术提供一种盐穴储气库的气液界面测量装置，该技术使用多个激光测距装置使用多种频率的色光同时测量，每个激光测距装置使用一个频率的色光，由于在相位法数据处理时不同频率的光对于不同距离具有不同的灵敏度，因此使用多个具有不同频率色光的模块较好地提升了测距装置对各种测距距离情况的敏感度，确保了数据的可靠性。附图说明图1是本技术提供的盐穴储气库的气液界面深度的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐穴储气库的气液界面测量装置，所述盐穴储气库位于地下，通过向地下注入卤水的方式成型，再通过排出卤水的方式空出空间以存储气体；其特征在于，包括：中心管、伞形浮标、激光测距模块；/n所述中心管竖直插入所述盐穴储气库，用于排出所述卤水；/n所述伞形浮标设置在中心管上，当伞形浮标未接触到卤水液面时，呈自然下垂状态；当伞形浮标接触到卤水液面时，所述伞形浮标自然张开漂浮在卤水液面上；/n所述激光测距模块安装在中心管上，用于向所述伞形浮标发射激光，并接收从伞形浮标反射的激光信号，以通过发射和接收的激光信号确定激光测距模块距离所述伞形浮标的距离，以确定所述气液界面的深度。/n

【技术特征摘要】
1.一种盐穴储气库的气液界面测量装置，所述盐穴储气库位于地下，通过向地下注入卤水的方式成型，再通过排出卤水的方式空出空间以存储气体；其特征在于，包括：中心管、伞形浮标、激光测距模块；
所述中心管竖直插入所述盐穴储气库，用于排出所述卤水；
所述伞形浮标设置在中心管上，当伞形浮标未接触到卤水液面时，呈自然下垂状态；当伞形浮标接触到卤水液面时，所述伞形浮标自然张开漂浮在卤水液面上；
所述激光测距模块安装在中心管上，用于向所述伞形浮标发射激光，并接收从伞形浮标反射的激光信号，以通过发射和接收的激光信号确定激光测距模块距离所述伞形浮标的距离，以确定所述气液界面的深度。


2.根据权利要求1所述的气液界面测量装置，其特征在于，还包括：永久封隔器，所述永久封隔器置于所述盐穴储气库的封口处，用于对所述盐穴储气库进行密封。


3.根据权利要求2所述的气液界面测量装置，其特征在于，所述激光测距模块中的激光发射和接收单元可呈闭合和向外伸出两种状态；所述激光测距模块在置于所述中心管向盐穴储气库运输的过程中，当经过所述永久封隔器时，所述激光测距模块呈闭合状态，当进入所述盐穴储气库的腔体内时，所述激光测距模块呈向外伸出状态，以向所述伞形浮标发射和接收激光信号。


4.根据权利要求1所述的气液界面测量装置，其特征在于，还包括：卡槽；
所述卡槽安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昶，陈庆，叶才勇，杨思谛，欧阳宇伦，饶波，徐争光，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42