基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统，其方法包括：激励源对中心管施加低频电流信号；测量绝缘短节下方的中心管电压，并根据低频电流信号计算绝缘短节下端阻抗Z

【技术实现步骤摘要】
基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统


[0001]本专利技术属于盐穴储气库测量领域，具体涉及一种基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来我国天然气消费量快速增长，呈现出供不应求的趋势。为了减少天然气管道峰值负荷和确保天然气供应的灵活性及可靠性，沿天然气干线在主要消费地区建设地下储气库成为确保天然气调峰供应的主流做法。地下储气库分为枯竭气藏型、含水层型和盐穴型三种主要类型。顾名思义，盐穴是指在含盐地层或盐丘中利用钻井注入水等溶剂使盐岩溶解形成的地下空腔。盐穴储气库则是利用盐矿已有的老腔对天然气进行储存，可以极高效率地利用土地资源，缓解天然气的储存压力。由于盐穴储气库在建造过程中，中心管等管道是采用以一段一段的管道连续向下伸入安装的方法安装，同时在建成使用后为了使管道在向下延伸的过程中保持腔体密闭性而使用永久封隔装。
[0003]盐穴储气库在储存天然气的过程中存在的最大问题便是安全问题，主要体现在盐穴中卤水的高度难以精准掌握：进气过程中，当液位过低时，液面无法对腔体内部气体起到密封作用，会造成气体泄漏等后果；排气过程中，当液位过高时，腔体内部的卤水或淡水会溶解腔体顶部，会造成腔穴垮塌等严重后果。由此，精确测量盐穴储气库的气液界面距离则显得尤为重要。本项目旨在精准测量盐穴储气库液面与电压测量装置之间的距离，避免出现盐穴垮塌、天然气泄漏等问题，从而保障盐穴储气库中天然气的储存安全。
[0004]目前，在中国专利CN202010233971.6《一种基于声速差的盐穴储气库气液界面测量方法和系统》中公开了一种基于声速差的盐穴储气库气液界面测量方法和系统，其使用声信号作为测距信号，利用声信号在固、液、气中速度不同的性质，达到测距目的。但是由于储气库内部气体流动情况较为复杂，声波传播容易受到影响，同时声波在气体中的传播衰减程度较大，容易造成测量误差。

技术实现思路

[0005]为解决现有盐穴储气库气液界面测量方法易受环境影响，存在测量误差的问题，在本专利技术的第一方面提供了基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法，包括：将绝缘短节安装在两段中心管的连接处，将激励源安装在绝缘短节外壁上，且激励源的正负两极分别与绝缘短节上方的中心管和绝缘短节下方的中心管的外壁连接；将电压测量装置装设在绝缘短节下方的中心管外壁上，且位于气液界面最高高度以上；激励源对中心管施加低频电流信号；测量绝缘短节下方的中心管电压，并根据低频电流信号计算绝缘短节下端阻抗Z
下
；根据所述低频电流信号、绝缘短节下方的中心管电压和绝缘短节下端阻抗Z
下
的定义，确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程；根据绝缘短节下端阻抗Z
下
和所述计算方程，计算绝缘短节与气液界面的距离H。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，所述测量绝缘短节下方的中心管电压包括如下步骤：
将环形电极同轴环绕在中心管外壁上，且使环形电极内侧与中心管外壁绝缘；测量环形电极在外加交流信号的激励下产生的交变电流；根据所述交变电流得到绝缘短节下端与地层的电压。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所述根据所述低频电流信号、绝缘短节下方的中心管电压和绝缘短节下端阻抗Z
下
的定义，确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程括如下步骤：根据低频电流信号和绝缘短节下端阻抗Z
下
确定绝缘短节h处的电感函数L
f
(h)；根据低频电流信号和绝缘短节下端阻抗Z
下
确定绝缘短节下方的中心管电压U
下
的计算方程；根据所述电感函数L
f
(h)和电压U
下
的计算方程确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程。
[0008]进一步的，所述绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程为：
[0009][0010]其中，U
下
为电压测量装置测得的电压；I为激励源提供的电流有效值；f为交流电的频率；L
f
(h)为交流频率为f时距绝缘短节h处的电感函数，H为绝缘短节与气液界面的距离。
[0011]在上述的实施例中，所述低频电流信号的频率为100Hz－100kHz。
[0012]本专利技术的第二方面，提供了基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统，包括：中心管、绝缘短节、激励源、电压测量装置和计算装置，所述绝缘短节安装在两段中心管的连接处；所述激励源安装在绝缘短节外壁上，且其正负两极分别与绝缘短节上方的中心管和绝缘短节下方的中心管的外壁连接，用于对中心管施加低频电流信号I；所述电压测量装置装设在绝缘短节下方的中心管外壁上，且位于气液界面最高高度以上，用于测量绝缘短节下方的中心管电压U
下
；所述计算装置，分别与激励源和电压测量装置通信连接，用于根据所述低频电流信号、绝缘短节下方的中心管电压和绝缘短节下端阻抗Z
下
的定义，确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程；还用于，根据绝缘短节下端阻抗Z
下
和所述计算方程，计算绝缘短节与气液界面的距离H。
[0013]优选的，所述电压测量装置包括环形电极、放大器、电压表、数据转换装置，所述环形电极同轴环绕在中心管外壁上，用于使环形电极内侧与中心管外壁绝缘，并在外加交流信号的激励下产生交变电流；所述放大器，用于将环形电极产生的交变电流放大为电压信号；所述电压表，用于测量放大器产生的电压信号；所述数据转换装置，用于根据电压表测量的电压计算出绝缘短节下端与地层的电压。
[0014]优选的，所述激励源包括井下电流源或井下电压源。
[0015]优选的，还包括在绝缘短节下端中心管外壁处每隔相同距离设有相同电感且环绕中心管外壁的线圈。
[0016]优选的，所述计算装置为地表主机，且所述地表主机通过无线通讯装置接收低频电流信号I的测量值和绝缘短节下端与地层的电压U
下
，并根据绝缘短节下端阻抗Z
下
，确定绝缘短节与气液界面的距离H。
[0017]本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本专利技术的第一方面提供的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法。
[0018]本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术的第一方面提供的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1.本专利技术使用电信号作为测距信号，利用中心管特性阻抗远大于盐水(卤水)特性阻抗的性质，达到测距目的，相较于激光测距，该方法不受油污环境的影响；该方法相较于声波测距，能避免声波在空间中的衰减问题，也避免声波容易受到干扰的问题；
[0021]2.本专利技术提供一种基于低频电信号下特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法，其特征在于，所述方法包括：将绝缘短节安装在两段中心管的连接处，将激励源安装在绝缘短节外壁上，且激励源的正负两极分别与绝缘短节上方的中心管和绝缘短节下方的中心管的外壁连接；将电压测量装置装设在绝缘短节下方的中心管外壁上，且位于气液界面最高高度以上；激励源对中心管施加低频电流信号；测量绝缘短节下方的中心管电压，并根据低频电流信号计算绝缘短节下端阻抗Z
下
；根据所述低频电流信号、绝缘短节下方的中心管电压和绝缘短节下端阻抗Z
下
的定义，确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程；根据绝缘短节下端阻抗Z
下
和所述计算方程，计算绝缘短节与气液界面的距离H。2.根据权利要求1所述的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法，其特征在于，所述测量绝缘短节下方的中心管电压包括如下步骤：将环形电极同轴环绕在中心管外壁上，且使环形电极内侧与中心管外壁绝缘；测量环形电极在外加交流信号的激励下产生的交变电流；根据所述交变电流得到绝缘短节下端与地层的电压。3.根据权利要求1所述的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法，其特征在于，所述根据所述低频电流信号、绝缘短节下方的中心管电压和绝缘短节下端阻抗Z
下
的定义，确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程括如下步骤：根据低频电流信号和绝缘短节下端阻抗Z
下
确定绝缘短节h处的电感函数L
f
(h)；根据低频电流信号和绝缘短节下端阻抗Z
下
确定绝缘短节下方的中心管电压U
下
的计算方程；根据所述电感函数L
f
(h)和电压U
下
的计算方程确定绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程。4.根据权利要求3所述的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法，其特征在于，所述绝缘短节与气液界面的距离H的计算方程为：其中，U
下
为电压测量装置测得的电压；I为激励源提供的电流有效值；f为交流电的频率；L
f
(h)为交流频率为f时距绝缘短节h处的电感函数，H为绝缘短...

【专利技术属性】
技术研发人员：田若言，李彦，倪谢霆，高子涵，付正坤，陈庆，李红斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：