本發(fā)明涉及地下采空區(qū)腔體形狀測量，具體涉及一種聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)和測腔方法。

背景技術(shù)：

1、對于鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體形狀和體積的相關(guān)信息獲取，是鹽穴儲(chǔ)氣庫建設(shè)的基礎(chǔ)，當(dāng)前國內(nèi)外鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體測量主要采用聲吶技術(shù)，在鹽穴儲(chǔ)氣庫建設(shè)過程中聲吶測腔主要應(yīng)用于三個(gè)方面：新井造腔過程中測量腔體形狀，通過測量結(jié)果及時(shí)調(diào)整溶腔工藝；測量已建老腔形狀，通過測量結(jié)果篩選及改造腔體；測量投入注采運(yùn)行后的腔體，了解腔體變化，及時(shí)采取相關(guān)措施保證鹽穴儲(chǔ)氣庫的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明人在長期的測腔過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的聲吶測腔技術(shù)主要存在兩個(gè)缺點(diǎn)，一是由于聲波在氣體中衰減比液體大得多，導(dǎo)致氣腔測量難度大，精度低，同時(shí)測量距離無法滿足大尺寸腔體需求，以目前國內(nèi)市場上最有代表性的德國socon公司bsf2型聲吶儀器為例，其在不低于15mpa的天然氣中量程最大為80米，而國內(nèi)很多腔體半徑已經(jīng)超過100米，而且隨著壓力降低，測量精度及量程也進(jìn)一步降低。另一方面，由于聲吶在近距離反射干擾大，因此對腔體脖頸等較小空間無法直接檢測，需要增加一個(gè)反射管，來人為的延長聲波信號反射距離，因此在施工過程中需要在腔體測量完畢以后將儀器起出到地面，單獨(dú)加裝配件再入井測量，大大增加了現(xiàn)場工作量，尤其是在氣腔的測量過程中由于需要加裝防噴裝置進(jìn)行帶壓作業(yè)，每多一道起下的工序，都大大增加了施工風(fēng)險(xiǎn)及成本。

2、為了解決鹽穴儲(chǔ)氣庫氣腔測量精度及距離受限、腔體脖頸等小空間測量工序復(fù)雜的問題，本發(fā)明提出了一種聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)和測腔方法，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高精度腔體測量。

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，包括地面控制裝置和地下測量裝置；

4、所述地下測量裝置包括動(dòng)力單元和探頭短節(jié)，所述探頭短節(jié)的底部安裝有第一聲吶探頭，側(cè)面安裝有第二聲吶探頭和激光探頭，所述動(dòng)力單元用于在所述地面控制裝置的控制下實(shí)現(xiàn)所述探頭短節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)；

5、所述地面控制裝置，還用于接收所述地下測量裝置探測到的電信號；

6、所述地面控制裝置與所述地下測量裝置之間連接有電纜，所述電纜用于實(shí)現(xiàn)所述地下測量裝置的收放及電信號的傳輸。

7、在一些實(shí)施例中，所述動(dòng)力單元包括電機(jī)及曲臂，所述曲臂與所述探頭短節(jié)固定連接；

8、所述地面控制裝置，用于控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述曲臂與探頭短節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

9、在一些實(shí)施例中，所述探頭短節(jié)與所述曲臂可拆卸連接。

10、在一些實(shí)施例中，所述探頭短節(jié)的側(cè)面上部安裝有所述激光探頭，下部安裝有所述第二聲吶探頭。

11、在一些實(shí)施例中，所述地下測量裝置還包括方位及穩(wěn)定單元，用于所述地下測量裝置的穩(wěn)定，確定所述探頭短節(jié)中探頭的測量方位。

12、在一些實(shí)施例中，所述地下測量裝置還包括輔助測量單元，用于溫度、壓力、磁定位和自然伽瑪中至少一個(gè)參數(shù)的測量。

13、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，包括上述任一聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量地下腔體。

14、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鹽穴儲(chǔ)氣庫聲吶激光一體化測腔方法，包括利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫，所述聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)為上述任一聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)。

15、在一些實(shí)施例中，所述利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫，包括執(zhí)行下述至少一項(xiàng)：

16、利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的激光探頭，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體半徑小于第一設(shè)定半徑的部分；

17、利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的激光探頭，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體含氣的部分；

18、利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的第二聲吶探頭，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體半徑不小于第一設(shè)定半徑的含鹵水部分；

19、利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的第一聲吶探頭，探測鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的底部位置；

20、利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的第一聲吶探頭，探測鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的氣水分界面位置。

21、在一些實(shí)施例中，若所述鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為鹵水腔，所述利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫，包括:

22、通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用所述激光探頭開始所述鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至當(dāng)前探測到的半徑不小于第一設(shè)定半徑；

23、通過所述地面控制裝置關(guān)閉所述激光探頭，打開第二聲吶探頭，繼續(xù)所述鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到所述腔體的底部位置，所述底部位置根據(jù)所述第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。

24、在一些實(shí)施例中，若所述鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為氣腔，所述利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫，包括:

25、通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用所述激光探頭開始所述鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到所述腔體的底部位置，所述底部位置根據(jù)所述第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。

26、在一些實(shí)施例中，若所述鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為底部含有鹵水的氣腔，所述利用聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，測量鹽穴儲(chǔ)氣庫，包括:

27、通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用所述激光探頭開始所述鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到所述腔體的氣水分界面位置，所述氣水分界面位置根據(jù)所述第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定；

28、通過所述地面控制裝置關(guān)閉所述激光探頭，打開第二聲吶探頭，繼續(xù)所述鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到所述腔體的底部位置，所述底部位置根據(jù)所述第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。

29、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

30、(1)本發(fā)明實(shí)施例提供的聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，其地下測量裝置的探頭短節(jié)，底部安裝有第一聲吶探頭，側(cè)面安裝有第二聲吶探頭和激光探頭。該系統(tǒng)將聲吶、激光兩種探頭集成到探頭短節(jié)，將激光測距與聲波測距結(jié)合，可依據(jù)測量介質(zhì)及測量距離的不同，選取激光、聲吶或者兩者結(jié)合的方式進(jìn)行測量，解決氣腔測量精度及距離受限、腔體脖頸等小空間測量工序復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高精度腔體測量。

31、(2)本發(fā)明實(shí)施例提供的聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)，其地下測量裝置的探頭短節(jié)底部安裝有第一聲吶探頭，可以用于腔體底部和氣水分界面等位置的探測。

32、(3)本發(fā)明實(shí)施例提供的鹽穴儲(chǔ)氣庫聲吶激光一體化測腔方法，若鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為鹵水腔，通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用激光探頭開始鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至當(dāng)前探測到的半徑不小于第一設(shè)定半徑；通過地面控制裝置關(guān)閉激光探頭，打開第二聲吶探頭，繼續(xù)鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到腔體的底部位置，底部位置根據(jù)第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。在腔體脖頸區(qū)域采用激光測量，解決了小空間聲吶測量工序復(fù)雜的問題；將激光測量切換為聲吶測量，繼續(xù)其他區(qū)域的測量，使得鹵水腔的測量精度更高。

33、(4)本發(fā)明實(shí)施例提供的鹽穴儲(chǔ)氣庫聲吶激光一體化測腔方法，若鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為氣腔，通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用激光探頭開始鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到腔體的底部位置，底部位置根據(jù)第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。激光測量提高了氣腔的測量精度，同時(shí)解決了小空間聲吶測量工序復(fù)雜的問題。

34、(5)本發(fā)明實(shí)施例提供的鹽穴儲(chǔ)氣庫聲吶激光一體化測腔方法，若鹽穴儲(chǔ)氣庫的腔體為底部含有鹵水的氣腔，通過聲吶激光一體化測腔系統(tǒng)的地面控制裝置，打開第一聲吶探頭和激光探頭，利用激光探頭開始鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到腔體的氣水分界面位置，氣水分界面位置根據(jù)第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定；通過地面控制裝置關(guān)閉激光探頭，打開第二聲吶探頭，繼續(xù)鹽穴儲(chǔ)氣庫腔體的半徑探測，直至探測到腔體的底部位置，底部位置根據(jù)第一聲吶探頭的探測數(shù)據(jù)確定。在腔體脖頸區(qū)域采用激光測量，解決了小空間聲吶測量工序復(fù)雜的問題；繼續(xù)激光測量直至氣水分界面，將激光測量切換為聲吶測量，提高了腔體測量精度。

35、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

36、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。