确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统，方法包括：在煤炭气化火区上方布设测氡点及测温点，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量；获取所述测氡点的氡值及所述测温点的温度值；根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述氡测温点的氡变化率；根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系；根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。提高了确定煤炭气化火区温度值的准确度。
【专利说明】确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下热源温度场探测技术，尤其涉及一种确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]煤炭气化在地下煤层中进行，依靠煤燃烧产生的热量建立起理想的温度场，来进行可燃气体生成反应，使煤气中的H2、CO、CH4等有效成分增加，因此，通过确定煤炭气化火区温度场，一定程度上可以获知地下煤层的气化反应情况。
[0003]目前，确定煤炭气化火区温度场的方法采用测取煤或围岩温度的温度测定法，将温传感器与相关仪表相结合，把温度传感器通过钻孔布置在待气化的煤层，在煤层气化过程中，根据温度传感器提供的温度来确定高温点的位置、发展变化速度。由于这种方法完全依赖温度传感器，导致需要大量的测温钻孔来专门设置测温传感器。同时，地下煤层燃烧气化时可能产生的冒落、积灰及煤层坍塌，均会阻隔温度传感器与测温区域的直接接触，直接影响测温的准确性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统，以提高确定煤炭气化火区温度场的准确度。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种确定煤炭气化火区温度的方法，包括:
[0007]在煤炭气化火区上方布设测氡点及测温点，所述测温点的数量小于所述测氡点的
数量；
[0008]获取所述测氡点的氡值及所述测温点的温度值；
[0009]根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率；
[0010]根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系；
[0011]根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。
[0012]一种确定煤炭气化火区温度的装置，包括:
[0013]测量值获取模块，用于获取煤炭气化火区上方布设的测氡点的氡值及测温点的温度值，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量；
[0014]变化率获得模块，用于根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率；
[0015]关系确定模块，用于根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系；
[0016]温度确定模块，用于根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。
[0017]一种确定煤炭气化火区温度的系统，包括:氡检测器、温度传感器及上述第一个所述的确定煤炭气化火区温度的装置，所述温度传感器的数量少于所述氡检测器的数量，所述氡检测器和所述温度传感器分别与所述装置相连，所述氡检测器用于检测根据煤炭气化火区上方布设的测氡点析出的氡，所述温度传感器用于检测根据所述煤炭气化火区设置的测温点的温度，所述装置用于获取所述氡检测器检测的氡值及所述温度传感器检测的温度值，并根据获取的氡值及温度值确定氡变化率与温度之间的关系，根据确定的关系得到所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值。
[0018]上述确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统，根据获取的少量位置的温度值及多个测氡点的氡值，确定氡变化率与温度之间的关系，并以此获得所有测氡点下方煤炭气化区域中对应的位置的温度值，从而可以此获得地下煤炭气化区域的温度场，达到了在尽可能少地使用温度测量的方法来确定地下煤炭气化火区的温度场的目的，使得获取地下煤炭气化区温度场更加准确。另外，极大程度的减少了测温钻孔的数量，降低了确定煤炭气化火区温度场所需的成本和现场施工的难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1A为本发明实施例提供的一种确定煤炭气化火区温度的方法的流程图；
[0020]图1B为本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法中一种布设测氡点和测温点的示意图；
[0021]图1C为本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法中另一种布设测氡点和测温点的示意图；
[0022]图2为本发明实施例提供的另一种确定煤炭气化火区温度的方法的流程图；
[0023]图3为本发明实施例提供的一种确定煤炭气化火区温度的装置的结构示意图；
[0024]图4为本发明实施例提供的一种确定煤炭气化火区温度的系统的结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统确定煤炭气化火区温度场的流程图；
[0026]图6为本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统中氡检测器和温度传感器的一种布置不意图；
[0027]图7为地下煤炭气化区域平面二维温度场与氡异常区对应示意图；
[0028]图8为本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统确定的某一时刻的煤炭气化火区温度场；
[0029]图9为本发明实施例提供的另一种确定煤炭气化火区温度的装置的结构示意图；
[0030]图10为本发明实施例提供的另一种确定煤炭气化火区温度的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0032]在煤炭地下气化过程中，在煤层燃烧区产生温度为300?1000°C的高温区，这种高温高压条件并非均匀，从而形成温度和压力梯度，加速煤炭气化区上方底层中的氡气向上迁移，使得在热区(即煤炭气化区)上方与无热区上方出现明显的氡气浓度差异。因此，本发明考虑通过确定地面氡变化与地下燃烧区温度场之间的关系，来获取气化采煤进程中的地下气化炉温度场，从而为稳定控制煤炭气化提供直接的依据。
[0033]图1A为本发明实施例提供的一种确定煤炭气化火区温度的方法的流程图。参见图1A，确定煤炭气化火区温度的方法包括:步骤11至步骤15。
[0034]在步骤11中，在煤炭气化火区上方布设测氡点及测温点，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量。气化开始前，可以根据地下煤炭气化区域也即煤炭气化火区设定测氡点及测温点的位置。
[0035]其中，地下煤炭气化区域可通过从煤炭地下气化炉的进气孔和出气孔来判断，并以此确定氡气的地表探测范围。例如，以煤炭地下气化炉进出气孔之间的连线作为基线，左右各扩展10-15米，确定为氡气探测的地表探测范围。在确定的该地表探测范围内可设置阵列式测氡点，用来探测地表析出的氡气浓度。测温点与测氡点的位置不同，其数量也远小于测氡点的数量，可以是一个也可以是多个。当为多个时，只要保证测温点所在位置的温度不同也即各测温点在同一时刻测得的温度不同即可。如图1B所示，以煤炭地下气化炉进气孔161和出气孔162之间的连线163作为基线，左右扩展后确定氡气探测的地表探测范围17。之后在覆盖地表探测范围17的区域内设置阵列式测氡点18，并在地表探测范围17内钻一孔放置温度传感器，即设置了一个测温点19。再如图1C所示，在地表探测范围17内按照地下煤炭气化方向梯度设置了多个测温点19。
[0036]在步骤12中，获取所述测氡点的氡值及所述测温点的温度值。
[0037]在点火前，可先获取所有测氡点的氡的背景值，先通过测温点设置的温度传感器测量煤层的原始温度。
[0038]土壤层中氡由自然状态下土壤中的氡和由于地下温度、压力等原因由地下迁移到土壤中的氡两部分组成。由于放射性元素在地层里的分布不均匀以及土壤或岩石的结构、风化程度、湿度等因素的影响，在近地表的氡气浓度分布并不均匀。在进行氡气测量时应该知道所测氡值是由背景铀产生的氡，还是由于地下活动引起的氡。为此，首先必须测量土壤中自然状态下的氡浓度，然后与氡气测量结果进行对比，当实测结果超过自然状态下土壤氡的浓度时，说明地下火区引起了氡值异常。
[0039]有试验证明，在相邻两个很近的点，其氡浓度也可能相差很大。所以分辨氡是否异常，首先要知道每个测氡点的氡的背景值，即要知道进行煤炭气化点火前每个测氡点的氡的浓度。
[0040]气化开始后，当测温点的数量如图1B所示小于预设值如3、5等等时，获取所有测氡点在不同时刻的氡值和测温点在所述不同时刻的温度值。
[0041]当地下煤层被点燃开始气化后，会在煤层内部形成一个高温(如300?1300°C )和带压(压力从常压到1.0MPa不等)的环境，且随着时间的推移煤层内部各处的温度也会发生改变，即地下气化炉的平面二维温度场发生变化。随着地下气化炉二维温度场的变化，对应的，上方地层析出的氡的浓度也会随着时间的推移不断变化。因此，要确定氡变化率与温度之间的关系，获取同一地点不同时刻的氡变化率与温度值，可以更准确的确定氡变化率与温度之间的关系。这样，首先需要获取所有测氡点在不同时刻的氡值，以及测温点在所述不同时刻的温度值。例如，假设获取了所有测氡点在9:00的氡值X1A:30的氡值X2、10:OO的氡值X3、10:30的氡值X4、l1:00的氡值X5、lI:30的氡值X6、12:00的氡值X7、12:30的氡值\、13:00的氡值X9、13:30的氡值X1Q、14:00的氡值X11和14:30的氡值X12,则相应获取测温点在9:00的温度值y1、9:30的温度值y2、10:00的温度值y3、10:30的温度值y4、ll:00的温度值y5、ll:30的温度值y6、12:00的温度值y7、12:30的温度值y8、13:00的温度值y9、13:30的温度值71(|、14:00的温度值yn和14:30的温度值y12。需要说明的是，由于测氡点有多个，因此上述氡值X1-X12,分别表示所有测氡点的氡值集合。假设测氡点有η个，则Xi = {Xli； X2i, X3i, -,XnJ, i = 1,2, ".12。类似的，如果测温点有多个，则上述温度值又:至y12，分别表示所有测温点的温度值集合。假设测温点有m个,则Yi = {yli； y2i, "^ymiK其中，m小于上述预设值。
[0042]在步骤13中，根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率。
[0043]以上述步骤12给出的氡值为例，根据所有测氡点的氡的背景值以及在12个时刻获取的η个测氡点的氡值X1-X12，得到煤炭气化火区在该12个时刻的氡变化率，并以此得到煤炭气化火区在该12个时刻的氡变化率等值线。假设η个测氡点的氡的背景值为Xtl ={Χ10,Χ20,Χ30,…，XntJ，初始时刻即点火时刻为h，则η个测氡点中的测氡点i在时刻j的氡变化率= (XijAi0) + (j-t0)。然后将各个时刻变化率相同的测氡点进行连接，得到各时刻的变化率等值线。
[0044]当测温点的数量如图1C所示大于或等于预设值如3、5等等时，获取某一时刻所有测氡点的氡值和测温点的温度值，并根据该时刻所有测氡点的氡值与之前测得的背景氡值得到该时刻所有测氡点的氡变化率，以此得到煤炭气化火区的氡变化率等值线。
[0045]其中，氡变化率等值线可以采用适当的插值方法，用surfer、matlab等软件绘制。
[0046]某一时刻得到的某一氡变化率等值线经过某一测温点时，该测温点在该时刻的氡变化率即为该氡变化率等值线的值；该测温点位于该氡变化率等值线与另一变化率等值线之间时，可以再次绘制这两条等值线之间经过该测温点的等值线，或者直接估计这两条等值线之间该测温点位置可能的氡变化率。
[0047]在步骤14中，根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系。
[0048]当测温点的数量小于上述预设值时，所述测温点的氡变化率和温度值，可为同一测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值，或者可为不同测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值。
[0049]当测温点的数量大于或等于上述预设值时，所述测温点的氡变化率和温度值，可为不同测温点同一时刻的氡变化率及对应的温度值。
[0050]在步骤15中，根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。
[0051]当氡变化率与温度值的关系确定后，根据煤炭气化火区上方的氡变化率即可获知对应位置的温度值，从而可以确定所有测氡点下方的煤炭气化区域对应的位置在某一时刻的温度值。
[0052]进而，可采用适当的插值方法，绘制地下煤炭气化区域在不同时刻的温度等值线，也即二维温度场。也就是说，本步骤之后还可包括:[0053]根据所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，获得所述煤炭气化火区的二维温度场。
[0054]上述实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法，根据获取的少量位置的温度值及多个测氡点的氡值，确定氡变化率与温度之间的关系，并以此获得所有测氡点下方煤炭气化区域中对应的位置的温度值，从而可以此获得地下煤炭气化区域的温度场，达到了在尽可能少地使用温度测量的方法来确定地下煤炭气化火区的温度场的目的，使得获取地下煤炭气化区温度场更加准确。并且，有效地减少了测温钻孔的数量，降低了确定煤炭气化火区温度场所需的成本和现场施工的难度。例如，由一个或几个测温点获取的温度值对地面氡变化率进行标定后，反演温度场，解决了现有地下测温成本高，现场难以实现的问题。并且，根据获取的少量位置的温度值及多个测氡点的氡值，确定氡变化率与温度之间的关系，并以此获得所有测氡点下方煤炭气化区域中对应的位置的温度值，进而获得地下煤炭气化区域的温度场，达到了在尽可能少地使用温度测量的方法来确定地下煤炭气化火区的温度场的目的。
[0055]示例性的，上述得到的氡变化率与温度之间的关系函数可为:
[0056]f (x, y) = O
[0057]其中，y为温度值，X为氡变化率。
[0058]由于相同地质条件下，氡变化率与温度之间的关系相同，因此，相同地质条件下的不同煤炭气化场地，只需进行一次氡变化率与温度之间的关系确定，也即只需进行一次少量的钻孔测温操作，便可根据测量的氡值获取煤炭气化区域的温度场，有效地降低了在煤炭气化现场测量温度导致的成本增加的问题。
[0059]图2为本发明实施例提供的另一种确定煤炭气化火区温度的方法的流程图。本实施例提供的方法所应用的煤炭气化地点与上述方法实施例提供的方法所应用的煤炭气化地点地质条件相同，因此本实施例提供的方法无需再测量温度，只需使用上述方法实施例中确定的氡变化率与温度之间的关系即可。
[0060]参见图2，确定煤炭气化火区温度的方法包括:步骤21至步骤24。
[0061]在步骤21中，获取煤炭气化火区上方布设的测氡点的氡值，所述所有测氡点的位置根据煤炭气化范围设定，具体参见上述步骤11中给出的说明。
[0062]在步骤22中，根据所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系及所述煤炭气化火区上方布设的测氡点测得的氡值，得到所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，具体参见上述步骤14中给出的说明。其中，所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系通过与所述所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系具有相同地质条件的煤炭气化地的测温点的氡变化率与温度值确定，所述测温点的氡变化率通过所述煤炭气化地获得的经过所述测温点的氡变化率等值线得到，所述测温点的数量小于所述煤炭气化地的测氡点的总数，具体参见上述步骤11中给出的说明。
[0063]本实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法通过相同地质条件下确定的氡变化率与温度之间的关系，只需测量地表的氡值，无需测量煤炭气化火区中的温度，便可获得地下煤炭气化火区的温度场，进一步提高了确定的煤炭气化火区温度场的准确性，降低了确定煤炭气化火区温度场的成本。
[0064]以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如:计算机中的硬盘、计算机只读存储器、光盘或软盘等。
[0065]本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置可用于实现图1A所示的方法，该装置可为具有通信和数据处理能力的设备，如计算机等。如图3所示，本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置可包括:测量值获取模块31、变化率获得模块32、关系确定模块33和温度确定模块34。
[0066]测量值获取模块31用于获取煤炭气化火区上方布设的测氡点的氡值及测温点的温度值，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量。
[0067]变化率获得模块32用于根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率。
[0068]关系确定模块33用于根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系。
[0069]温度确定模块34用于根据确定的所述关系及所述测氡点测得的氡值，得到所述测氡点的温度值。
[0070]示例性的，本发明提供的装置还可包括:
[0071]温度场确定模块，用于根据所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，获得所述煤炭气化火区的二维温度场。
[0072]示例性的，所述关系确定模块33
[0073]确定关系所依据的所述测温点的氡变化率和温度值，可为同一测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值，
[0074]或者可为不同测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值，
[0075]或者可为不同测温点同一时刻的氡变化率及对应的温度值。
[0076]示例性的，所述关系确定模块得到的所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系函数可为:
[0077]f (x, y) = O
[0078]其中，y为温度值，X为氡变化率。
[0079]上述实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置，通过关系确定模块根据获取的少量位置的温度值及多个测氡点的氡值，确定氡变化率与温度之间的关系，并通过温度场确定模块以此获得所有测氡点下方煤炭气化区域中对应的位置的温度值，从而可以此获得地下煤炭气化区域的温度场，达到了在尽可能少地使用温度测量的方法来确定地下煤炭气化火区的温度场的目的，使得获取地下煤炭气化区温度场更加准确，另外，有效地减少了测温钻孔的数量，降低了确定煤炭气化火区温度场所需的成本和现场施工的难度，例如，由一个或几个测温点获取的温度值对地面氡变化率进行标定后，反演温度场，解决了现有地下测温成本高，现场难以实现的问题。并且，关系确定模块根据获取的少量位置的温度值及多个测氡点的氡值，确定氡变化率与温度之间的关系，并通过温度场确定模块据此关系获得所有测氡点下方煤炭气化区域中对应的位置的温度值，进而获得地下煤炭气化区域的温度场，达到了在尽可能少地使用温度测量的方法来确定地下煤炭气化火区的温度场的目的。
[0080]与上述装置实施例相对应的，本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统如图4所示，包括:氡检测器41、温度传感器42及温度确定装置43。其中，温度确定装置43可为上述装置实施例提供的任一种确定煤炭气化火区温度的装置，所述温度传感器42的数量少于所述氡检测器41的数量，所述氡检测器41和所述温度传感器42分别与温度确定装置43相连，所述氡检测器41用于检测根据煤炭气化火区上方布设的测氡点析出的氡，所述温度传感器42用于检测根据所述煤炭气化火区设置的测温点的温度，温度确定装置43用于获取所述氡检测器41检测的氡值及所述温度传感器42检测的温度值，并根据获取的氡值及温度值确定氡变化率与温度之间的关系，根据确定的关系得到所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值。
[0081]利用本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统确定煤炭气化火区温度场的流程可如图5所示，包括步骤51至步骤57。
[0082]在步骤51中，在需要监测的区域布置测氡点和至少一个测温孔，如图6所示，采用网格布点法，将监测区域地面划分成若干均匀网状格，采样点即测氡点设在两条直线的交点处。氡检测器41即设置在采样点处。每个格可为矩形，可在地图上均匀描绘。矩形实地面积视所测区域大小、气化火区的分布、探测的精度和监测力量而定。例如，采用4X4米均匀的网格布置测点，测温孔周围10米的范围内2X2米布置。其中，60为预设的气化火区，61和62为地下煤炭气化区域的进出气孔，温度传感器42设置于预设的气化火区，放置温度传感器42的钻孔在地表的位置位于放置氡检测器41的测氡点之间。其中，需要监测的区域由地下气化的进出气孔61和62的位置进行判定，在地表判断气化火区的位置。在探测区布置至少一个测温孔，是为了实现火区温度对地面氡异常的标定，探测区内根据煤炭地下气化的经验，气化通道扩展宽度为15-20米左右，所以测温孔要布置在基线63两侧10米范围内。测温孔中温度传感器如热电偶布设在预设燃烧的煤层中。
[0083]在点火进行地下煤炭气化之前，可将氡检测器41和温度传感器42作如上布设后，再将氡检测器41和温度传感器42分别与温度确定装置43进行通信连接。
[0084]在步骤52中，气化开始之前，先获得测区的氡值背景场和煤层原始温度。其中，氡值背景场即测区所有测氡点的氡的背景值。
[0085]气化开始后，连续监测每个测点的氡值和测温点的煤层温度。即执行步骤53和步骤55。
[0086]在步骤53中，获得氡值平面分布场，即点火后，对测区进行连续测量，获得不同时间的氡值数据。
[0087]在步骤54中，获得氡异常平面分布图，即将同一测点不同时刻的氡值数据与氡的背景值进行比较，计算不同时刻的氡值相对于背景值的变化率，采取适当的插值方法，绘制氡变化率等值线图，即获得不同时刻的氡异常平面分布图。
[0088]在步骤55中，获得火区温度，即点火后，连续观测煤层温度的变化，并获得不同时刻的温度值如yu y2...等。
[0089]在步骤56中，获得氡异常与温度关系数学模型(或标定)。
[0090]当煤层被燃烧气化后，如图7所示，会在煤层内部形成一个高温(300?1300°C )和带压(压力从常压到1.0MPa不等)的环境，在温度梯度和压力梯度的双重作用下，存在地层中氡气的析出量增大，在地面形成与原始背景场相比明显的氡浓度差异区。这样，如果获得氡变化率与地下温度之间的函数关系，就可以利用地面氡变化量反演地下气化火区的温度场。[0091]在火区发展过程中，温度传感器如热电偶测得的温度会经历由原始温度至煤燃烧的最高温度(如20度-1200度)，在温度变化过程中，持续监测地面氡值变化，将温度与通过其上氡值变化拟合值进行比较，拟合成方程(线性或是指数形式)。也即将所有时刻得到的煤层火区温度与地面对应点的氡变化率等值线值进行比较，得到拟合方程。
[0092]假设与煤层某一位置火区温度对应的地面一测氡点在η个时刻的氡变化率为:
X1, X2, X3, X4, X5, X6......Xn ;该位置火区在η个时刻的温度为-.y” y2, y3, y4, y5, y6......yn ;得到拟
合方程如:
[0093]f (x, y) = 0
[0094]其中，y为温度值，X为氡变化率。
[0095]在步骤57中，反演平面二维温度场。具体地，得到数学模型如步骤56中给出的拟合方程后，利用拟合方程，输入测区的氡变化率，即将每次根据测量得到的氡变化率输入到拟合方程中，计算得到不同测点在不同时刻的温度值，得到整个测区的温度表，然后通过适当的插值方法绘制得到温度等值线，即地下煤炭气化区域不同时刻的二维温度场。如图8所示，可以看到某一时刻地下煤炭气化火区的1000°C温度等值线(即1000°C的气化火区)、800°C温度等值线、600°C温度等值线、400°C温度等值线、200°C温度等值线和100°C温度等值线。根据这些温度等值线即可获知该时刻对应气化火区的相应温度，也即得到该时刻地下煤炭气化区域不同时刻的二维温度场。
[0096]本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置还可用于实现图2所示的方法。如图9所示，本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置可包括:氡值获取模块91和温度确定模块92。
[0097]氡值获取模块91用于获取煤炭气化火区上方布设的所有测氡点的氡的背景值；
[0098]温度确定模块92用于根据所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系及所述煤炭气化火区上方布设的测氡点测得的氡值所述所有测氡点在不同时刻的氡变化率以及氡变化率与温度之间的关系，得到所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系所述氡变化率与温度之间的关系通过与所述所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系地下煤炭气化区域具有相同地质条件的煤炭气化地的测温点的氡变化率与地表中，所有测氡点在不同时刻的氡变化率及测温点的温度值确定，所述测温点的氡变化率通过所述煤炭气化地获得的经过所述测温点的氡变化率等值线得到，所述测温点的数量小于所述煤炭气化地的所有测氡点的总数。
[0099]本实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置，通过相同地质条件下确定的氡变化率与温度之间的关系，只需测量地表的氡值，无需测量煤炭气化火区中的温度，便可获得地下煤炭气化火区的温度场，进一步降低了确定煤炭气化火区温度场的成本。
[0100]与上述图9所示装置实施例相对应的，本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的系统还可如图10所示，包括:氡检测器101及温度确定装置102。其中，温度确定装置102可为图9所示实施例提供的确定煤炭气化火区温度的装置。
[0101]所述氡检测器101有多个，可成阵列式排布在煤炭气化火区上方的地表，分别与温度确定装置102相连，所述氡检测器101用于检测根据煤炭气化火区设置的测氡点析出的氡，温度确定装置102用于获取所述氡检测器101检测的氡值，并根据氡变化率与温度之间的关系得到煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值。[0102]上述实施例中确定煤炭气化火区温度的装置可使用Surfer、CAD、Matlab等计算机软件绘图。
[0103]本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统，只需要一个或几个测温孔测得的温度值对氡变化率进行标定，取得数学关系模型后，反演温度场，为地下气化稳定控制提供直接的依据，相对于现有技术全部采用测温孔测温，有效地降低了成本，且技术上易于实现。本发明实施例提供的确定煤炭气化火区温度的方法、装置及系统适用范围较广，可以用于到稠油热采、煤层气或是页岩气热采温度场。
[0104]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1.一种确定煤炭气化火区温度的方法，其特征在于，包括: 在煤炭气化火区上方布设测氡点及测温点，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量; 获取所述测氡点的氡值及所述测温点的温度值； 根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率，； 根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系; 根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 根据所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，获得所述煤炭气化火区的二维温度场。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测温点的氡变化率和温度值，为同一测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值， 或者为不同测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值， 或者为不同测温点同一时刻的氡变化率及对应的温度值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述氡变化率与温度之间的关系为:
f(x, y) = O 其中，y为温度值，X为氡变化率。
5.一种确定煤炭气化火区温度的装置，其特征在于，包括: 测量值获取模块，用于获取煤炭气化火区上方布设的测氡点的氡值及测温点的温度值，所述测温点的数量小于所述测氡点的数量； 变化率获得模块，用于根据所述测氡点的氡值确定经过所述测温点的氡变化率等值线，得到所述测温点的氡变化率； 关系确定模块，用于根据所述测温点的氡变化率与温度值，确定所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系； 温度确定模块，用于根据确定的所述关系及所述测氡点的氡值，得到所述测氡点的温度值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括: 温度场确定模块，用于根据所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值，获得所述煤炭气化火区的二维温度场。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述关系确定模块确定关系所依据的所述测温点的氡变化率和温度值，为同一测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值， 或者为不同测温点不同时刻的氡变化率及对应的温度值， 或者为不同测温点同一时刻的氡变化率及对应的温度值。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述关系确定模块确定的所述煤炭气化火区的氡变化率与温度之间的关系为:
f(x,y) = O其中，y为温度值，X为氡变化率。
9.一种确定煤炭气化火区温度的系统，其特征在于，包括:氡检测器、温度传感器及上述权利要求5-8任一项所述的确定煤炭气化火区温度的装置，所述温度传感器的数量少于所述氡检测器的数量，所述氡检测器和所述温度传感器分别与所述装置相连，所述氡检测器用于检测 根据煤炭气化火区上方布设的测氡点析出的氡，所述温度传感器用于检测根据所述煤炭气化火区设置的测温点的温度，所述装置用于获取所述氡检测器检测的氡值及所述温度传感器检测的温度值，并根据获取的氡值及温度值确定氡变化率与温度之间的关系，根据确定的关系得到所述煤炭气化火区上方布设的测氡点的温度值。
【文档编号】E21B43/295GK104018825SQ201410263874
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】梁桂玲, 刘鸿福 申请人:新奥气化采煤有限公司