专利名称：一种地下水平盐岩溶腔的检测方法
技术领域：
本发明一种地下水平盐岩溶腔的检测方法，属于地下深部特殊空间检测利用范畴。主要用于地下水平型盐岩溶腔的腔体形状及尺寸检测，是一种先进、高效、直观、可靠的地下特殊空间检测装置与方法。技术背景
随着经济与社会的快速发展，国家能源战略储备日益迫切。由于地质赋存条件优、密封性好、安全稳定程度高，地下盐岩溶腔被公认为是油气储存及废物处置的理想场所。我国西气东输工程的下游配套储气库即选址于盐岩溶腔，目前我国中部地区石油储库也选择建于盐岩溶腔中。但是，利用传统水溶法建造盐岩溶腔过程中，产生的齒水很难一次达到盐化企业标准，同时原地排放也十分困难，因此盐岩溶腔储库建造速度十分缓慢。与此同时，由于我国悠久的盐矿开采历史，在江苏、河南、湖北等地存在大量的废弃盐岩老腔，根据水溶开采方法不同，这些废弃老腔有垂直型与水平型两种。对这些废弃老腔进行改造后用于油气储存或废物处置，具有经济、环保、高效等多重效益。在对废弃老腔利用之前，必须首先进行对其结构形状与尺寸大小的测量。由于我国地下盐岩矿床一般埋深比较大(数百至数千米深)，根据国内外经验，其检测多采用声纳检测法。但是，传统的声纳检测方法对垂直型溶腔实施容易，而对在地下盐矿床中水平赋存、直径在数十米乃至上百米、长度达数百米的水平型盐岩老腔，传统声纳检测装置与方法则均无法适用。
发明内容
本发明一种地下水平盐岩溶腔的检测方法的目的在于，克服传统垂直盐岩老腔检测装置与方法难以适用的缺点与不足，根据地下水平型盐岩溶腔赋存特征与腔体检测要求，公开提供一种能够满足地下深部废弃水平盐岩老腔腔体测量的先进、高效、直观、可靠的检测装置与相应方法。本发明一种地下水平盐岩溶腔的检测方法，其特征在于所采用的装置为一种主要采用根据声纳原理设计的、能够边运动边测量、在地下深部废弃水平盐岩溶腔溶液中测量水平盐岩老腔的几何特征并将测量信息及时反馈地面的自动控制前行的检测装置，该检测装置由螺旋桨I、微电机2、电池组3、控制器4、声纳检测部分5和平衡吊索6组成；微电机
2、电池组3、控制器4及声纳检测部分5的主体都置于密闭耐压检测装置内部；声纳检测部分5的感测头置于检测装置的前部；平衡吊索6外挂于检测装置重心铅垂线方向底部；螺旋桨I置于检测装置尾部；螺旋桨I由微电机2驱动，微电机2由电池组3供电并由控制器4控制，控制器4是一块由微机控制的能够实现采集控制通讯的系统控制板，该控制板具有电源指示，可对微电机进行转速和转向与工作方式进行控制，具有过电压、过电流与短路保护，其核心控制芯片AT89552通过数学模型计算控制I/O 口输出；该检测装置能够满足 200(T3000m深的水平溶腔的容貌特征检测要求；该检测装置从直径大于150mm的垂直井筒中下放进入水平溶腔，在充满水的深部水平老腔中沿腔体中部水平运动，同时对径向尺寸小于150m老腔的形貌特征与相关几何参数进行测量，并将测量信息通过光缆及时反馈至地面。
上述一种地下水平盐岩溶腔的检测方法，其特征在于是一种主要采用根据声纳原理设计的、能够边运动边测量、在地下深部废弃水平盐岩溶腔溶液中测量地下废弃水平盐岩老腔的几何特征并将测量信息及时反馈地面的自动控制前行的检测装置的检测方法该方法根据盐岩老腔地质赋存条件，选择满足基本地质条件的水平老腔进行测量；在对水平老腔实施测量之前，首先需要对连通水平老腔的连通直井与造斜井进行铣井作业并将水平老腔注满水；将研制的特殊检测装置，从连通水平老腔的斜井井口下放至井底溶腔内；启动检测装置，装置在水溶液中可以按设定行进速度，向垂直井底目标方向自动前进，并可自动识别绕开腔底障碍物，同时对水平老腔四周进行环状检测，并将检测信号实时传输至地面控制系统；通过检测反馈系统，在地面可对地下检测装置进行实时监控，保障水平盐岩老腔的完整检测，检测完成之后，撤回检测装置，根据检测数据绘制地下盐岩溶腔的真实形状尺寸，以供溶腔储库的可用性评判及稳定性分析，其具体实施的步骤为
I·根据盐岩矿床地质资料及区域盐矿开采历史，确定满足地质条件基本要求选择的检测目标为地下盐矿床中水平赋存、直径为5(Γ150米、长度30(Γ500米的水平型盐岩老腔；
II.在I所选择的水平型盐岩老腔的垂直井与造斜井，分别下套铣工具进行铣井，并做必要修井以满足本发明检测装置下放与其他测腔基本需求；
III.对水平型盐岩老腔实施注水作业，保障腔体内充满溶液，并溢出井口；
IV.从水平型盐岩老腔的斜井中，下放溶腔检测装置至井底溶腔中部，进行装置定
位；
V.启动检测装置，检测装置按设定速度朝目标井方向行进并进行全方位测量与信息反馈；
VI.通过地面实时监控系统，根据装置运行及检测结果，适时调整装置行走速度与方向，保障检测结果的有效性与可靠性；
νπ.水平溶腔全程检测完后，从斜井撤回检测装置，对获取的检测数据进行处理，获得测量溶腔的真实形状尺寸，本溶腔检测完成。本发明一种地下水平盐岩溶腔的检测装置与方法的优点在于与现有垂直型溶腔检测装置与方法相比，该检测装置可通过直径大于150mm的井筒下放至200(T3000m深的地下水平型溶腔，并在充满水的溶腔溶液中自动运移，边运移边检测，保障水平溶腔的高效检测。本发明不仅是地下盐岩溶腔检测装置与方法的重要革新，更为重要的为地下充水空间灾害控制及生命财物救援提供了一种全新的安全保障装置与方法。利用本发明的水中自行运移装置，对废弃水平型盐岩溶腔进行形状与尺寸的全息测量，克服了现有检测装置尺寸大、不能进行水平溶腔测量的缺点与不足，对地下数千米深处以浅的所有充水空间均可进行实时在线检测。其主要用途为地下水平型盐岩溶腔及其他所有充水空间空洞的实时在线全息检测。
图I:地下深部水平盐岩溶腔检测装置示意图
图中的标号1--螺旋桨；2-微电机；3-电池组；4-控制器；5-声纳检测
部分；6—平衡吊索。图2 :水平盐岩溶腔测量方法示意中的标号7——地面监控系统；8——斜井；9——盐岩水平老腔；10——直井。
具体实施例方式
实施方式I :该检测装置由螺旋桨I、微电机2、电池组3、控制器4、声纳检测部分5和平衡吊索6组成；微电机2、电池组3、控制器4及声纳检测部分5的主体都置于密闭耐压检测装置内部；声纳检测部分5的感测头置于检测装置的前部；平衡吊索6外挂于检测装置重心铅垂线方向底部；螺旋桨I置于检测装置尾部；螺旋桨I由微电机2驱动，微电机2 由电池组3供电并由控制器4控制，控制器4是一块由微机控制的能够实现采集控制通讯的系统控制板，该控制板具有电源指示，可对微电机进行转速和转向与工作方式进行控制， 具有过电压、过电流与短路保护，其核心控制芯片AT89552通过数学模型计算控制I/O 口输出；该检测装置能够满足2000深的水平溶腔的容貌特征检测要求；该检测装置从直径大于 160mm的垂直井筒中下放进入水平溶腔，在充满水的深部水平老腔中沿腔体中部水平运动， 同时对径向尺寸为140m老腔的形貌特征与相关几何参数进行测量，并将测量信息通过光缆及时反馈至地面，具体测量步骤按照下列步骤进行(如附图2所示)
I.选择满足地质条件基本要求的地下盐岩水平老腔9进行检测；
II·从连通所选择老腔的两个斜井8与直井10，分别下套铣工具进行铣井作业，必要情况下进行修井作业以保障检测装置顺利下放至测量盐岩水平老腔9 ；
III.从两口井对测量盐岩水平老腔9实施注水作业，保障腔体内充满溶液；
IV.从老腔的斜井8中，顺管道下放溶腔检测装置至井底溶腔中部，进行装置定位；
V.启动检测装置，在腔体溶液中，检测装置按预先设定行进速度，以目标井方向行进，同时进行腔体全方位测量与信息反馈；
VI.通过连接检测装置的地面监控系统7，可以观测到地下盐岩水平老腔9的几何形状与尺寸大小，并根据检测装置运行及检测结果，调整其行走速度与方向，保障检测结果的有效性与可靠性；
W .水平溶腔全程检测完后，从斜井8撤回检测装置，对获取的检测数据进行处理，获得测量盐岩水平老腔9的真实形状与准确尺寸；
VDI.本溶腔检测完成，结果用于储库可用性评价与相关分析。实施方式2 :该检测装置能够满足2500m深的水平溶腔的容貌特征检测要求；该检测装置从直径大于180mm的垂直井筒中下放进入水平溶腔，在充满水的深部水平老腔中沿腔体中部水平运动，同时对径向尺寸为140m老腔的形貌特征与相关几何参数进行测量，并将测量信息通过光缆及时反馈至地面，其它同实施方式I。实施方式3 :该检测装置能够满足3000m深的水平溶腔的容貌特征检测要求；该检测装置从直径大于200_的垂直井筒中下放进入水平溶腔，在充满水的深部水平老腔中沿腔体中部水平运动，同时对径向尺寸为150m老腔的形貌特征与相关几何参数进行测量，并将测量信息通过光缆及时反馈至地面，其它同实施方式I。
权利要求
1.一种地下水平盐岩溶腔的检测方法，其特征在于是一种主要采用根据声纳原理设计的、能够边运动边测量、在地下深部废弃水平盐岩溶腔溶液中测量地下废弃水平盐岩老腔的几何特征并将测量信息及时反馈地面的自动控制前行的检测装置的检测方法该方法根据盐岩老腔地质赋存条件，选择满足基本地质条件的水平老腔进行测量；在对水平老腔实施测量之前，首先需要对连通水平老腔的连通直井与造斜井进行铣井作业并将水平老腔注满水；将研制的特殊检测装置，从连通水平老腔的斜井井口下放至井底溶腔内；启动检测装置，装置在水溶液中可以按设定行进速度，向垂直井底目标方向自动前进，并可自动识别绕开腔底障碍物，同时对水平老腔四周进行环状检测，并将检测信号实时传输至地面控制系统；通过检测反馈系统，在地面可对地下检测装置进行实时监控，保障水平盐岩老腔的完整检测，检测完成之后，撤回检测装置，根据检测数据绘制地下盐岩溶腔的真实形状尺寸， 以供溶腔储库的可用性评判及稳定性分析，其具体实施的步骤为I.根据盐岩矿床地质资料及区域盐矿开采历史，确定满足地质条件基本要求选择的检测目标为地下盐矿床中水平赋存、直径为5(Γ150米、长度30(Γ500米的水平型盐岩老腔；II.在I所选择的水平型盐岩老腔的垂直井与造斜井，分别下套铣工具进行铣井，并做必要修井以满足本发明检测装置下放与其他测腔基本需求；III.对水平型盐岩老腔实施注水作业，保障腔体内充满溶液，并溢出井口；IV.从水平型盐岩老腔的斜井中，下放溶腔检测装置至井底溶腔中部，进行装置定位；V.启动检测装置，检测装置按设定速度朝目标井方向行进并进行全方位测量与信息反馈；VI.通过地面实时监控系统，根据装置运行及检测结果，适时调整装置行走速度与方向，保障检测结果的有效性与可靠性；νπ.水平溶腔全程检测完后，从斜井撤回检测装置，对获取的检测数据进行处理，获得测量溶腔的真实形状尺寸，本溶腔检测完成。
全文摘要
一种地下水平盐岩溶腔的检测方法，属于地下深部特殊空间检测利用范畴。其特征在于是一种主要采用根据声纳原理设计的、能够边运动边测量、在地下深部废弃水平盐岩溶腔溶液中测量地下废弃水平盐岩老腔的几何特征并将测量信息及时反馈地面的自动控制前行的检测装置的方法，本发明不仅是地下盐岩溶腔检测装置与方法的重要革新，更为重要的为地下充水空间灾害控制及生命财物救援提供了一种全新的安全保障装置与方法。利用新研制的水中自行运移装置，对废弃水平型盐岩溶腔进行形状与尺寸的全息测量，克服了现有检测装置尺寸大、不能进行水平溶腔测量的缺点与不足，对地下数千米深处以浅的所有充水空间均可进行实时在线检测。
文档编号G01B17/06GK102607480SQ20121004670
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者徐宝财, 徐素国, 李文英, 李更新, 杨海军, 梁卫国, 赵阳升 申请人:太原理工大学