CN106768472A - 车载式钻机及井下光纤测温测气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供车载式钻机及井下光纤测温测气系统装置，所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统包括载重车、车载钻机、光纤测温测气单元、数据单元、光缆绞车和数据显示单元，所述载重车包括驾驶室和驾驶室后边的载重机构，所述车载钻机安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元缠绕在光缆绞车上，所述光缆绞车可拆卸地安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元一端固定在车载钻机的钻头上，随钻头进入到钻井内，所述光纤测温测气单元另一端连接数据单元，所述数据单元和数据显示单元安装在驾驶室，所述数据单元连接数据显示单元。本发明的车载式钻机及井下光纤测温测气系统可分布式精确采集到地下热能及与热能相关气体、各种物理量、化学量等直接有效信息。
Description
技术领域
本发明涉及地下温度和气体测量技术领域，尤其涉及地热能高效勘探。
背景技术
深层地热能开发利用（特别是干热岩地热能发电）的成功率和成本主要取决于地热资源的勘探及其靶区定位，目前国内外一般采用遥感、地质、地球物理、地球化学的方法间接获取地热资源信息，主要是通过地下电性结构、波速结构、重磁结构推断热结构，存在勘探周期长、经费投入大、可靠性低、机动性较差等问题。
为了解决上述问题，需要一种能够更灵活、快速、直接、高效获取地下温度及与地下异常热活动有关的气体等信息的测温测气系统，以便得到精准的地温梯度和地下三维热结构。再将该系统获得的信息与深部地球物理资料相结合，就能经济地、有效地、准确地优选深部地热能开发利用的靶区。
发明内容
鉴于此，本发明的实施例提供了一套车载式钻机及井下光纤测温测气系统，能高效地直接获取地下不同深度的温度与热流体活动的信息。
本发明提供了一种所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统，其包括载重车、车载钻机、光纤测温测气单元、数据单元、光缆绞车和数据显示单元，所述载重车包括驾驶室和驾驶室后方的载重机构，所述车载钻机安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元缠绕在光缆绞车上，所述光缆绞车可拆卸地安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元包括光纤，所述光纤内设有以一定预设间距分布式封装的若干传感器，所述光纤外层配置高强度耐高温和高压的护套，所述传感器用来采集温度和气体数据信息，所述光纤传递数据，所述护套能够保护传感器和光纤在移动和采集数据时不受外界因素影响，所述光纤一端固定在车载钻机的钻头上，随钻头进入到钻井内，所述光纤另一端连接数据单元，所述数据单元包括光纤测量数据解调仪和连接器，所述连接器连接光纤和光纤测量数据解调仪，所述光纤测量数据解调仪解析光纤传回的温度、气体等数据，所述数据单元和数据显示单元安装在驾驶室，所述数据单元连接数据显示单元。
进一步的，所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括热红外摄像装置，所述热红外摄像装置安装于所述载重车的驾驶室顶部，所述热红外摄像装置获取地面温度，为制作地面温度分布图服务。
进一步的，所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构尾部的液压支腿，所述液压支腿可单独调节高度。
进一步的，所述光纤上相邻的传感器之间的距离在10厘米至100厘米之间，所述光纤为拉曼光纤或光栅阵列光纤。
进一步的，所述光纤还可封装用于测量电、磁、形变、水位、放射性等物理化学参量的传感器。
进一步的，所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构上方的照明系统，所述照明系统满足夜间工作照明需求。
本发明提供的车载式钻机及井下光纤测温测气系统的光纤还可在不与车载钻机连接的情况下独立工作，在所述车载钻机完成钻井工作取钻后，所述光缆绞车由液压驱动，光纤的一端在重物牵引下进入到钻井内采集温度和气体数据信息，光纤的另一端连接数据单元。
本发明的车载式钻机及井下光纤测温测气系统具有测试参量多、机动性高，可操作性强，施工时间短、抗干扰能力强等优点，特别是能够一次性获得不同深度多个温度的精确数据，从根本上颠覆了原有的地下热能间接勘探方法。本系统可直接将封装有传感器的光纤传送到钻井下，排除高温、高压等环境干扰，精确采集到地下温度及与地热能有关的气体等直接信息，得到精准的地温梯度和不同尺度的三维热结构，结合深部地球物理资料，能够有效地、准确地优选深部地热能开发利用的靶区。
附图说明
图1是本发明车载式钻机及井下光纤测温测气系统的示意图。
图2是本发明车载式钻机及井下光纤测温测气系统的光纤测温测气单元和数据单元的示意图。
图3是本发明车载式钻机及井下光纤测温测气系统的光纤测温测气单元和数据单元的另一示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一套车载式钻机及井下光纤测温测气系统，所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统包括载重车10、车载钻机20、光纤测温测气单元30、数据单元40、光缆绞车50和数据显示单元60，所述载重车10包括驾驶室11和驾驶室后方的载重机构12，所述车载钻机20安装在载重机构12上，所述光纤测温测气单元30缠绕在光缆绞车50上，所述光缆绞车50可拆卸地安装在载重机构12上，所述光纤测温测气单元30一端固定在车载钻机20的钻头21上，随钻头21进入到钻井内，所述光纤测温测气单元30另一端连接数据单元40，所述数据单元40和数据显示单元60安装在驾驶室11，所述数据单元40连接数据显示单元60。
所述载重车10选择载重底盘车或将载重底盘车改装，所述载重车10负载车载钻机20和测温测气光纤30在待测区域移动。
所述车载钻机20根据实际需要在待测量区域按一定比例尺布网钻出多个所需钻井。所述车载钻机20选择钻探井深为350米至1100米的钻机，所述钻机的配套系统包括发动机、空压机、泥浆泵、冷却器、钻具、动力头、井架、液压油箱、操控台、光缆绞车等。根据勘查目的、地质结构（如基岩软硬、盖层厚度、岩石结构、构造变形等）和施工需要，设计和生产一系列钻井深度不同(如350m、500m、650m、800m、950m、1100m)的钻井光纤测温测气车，基本车型（也即标配车型）的钻井深度为350米。基本车型的钻头直径为114mm，钻杆为76×4500mm。此外，还有不同尺寸的钻头和钻杆（直径从34mm至200mm），还可配置其它系列型号。
请参考图2和图3，所述光纤测温测气单元30包括光纤31，所述光纤31以一定预设间距分布式封装有传感器32，所述光纤31外层配置高强度抗拉伸耐高温和高压的护套33，所述传感器32采集温度和气体数据信息，所述光纤31传递数据，所述护套33保护传感器32和光纤31在采集数据时不受外界因素影响。
所述光缆绞车50被液压驱动转动而传送光纤31，所述光纤31的一端固定在车载钻机20的钻头上，所述光纤31随车载钻机20的钻头21到钻井下采集温度和气体数据信息，所述光纤31的另一端连接数据单元40。
所述光纤31的长度大于相应的钻孔深度100米，另外备用4000－6000米长的光纤用于深井测量。
所述光纤31上相邻的传感器32的间距在10厘米至100厘米之间，所述光纤31为拉曼光纤或光栅阵列光纤，所述传感器32包括温度传感器和气体传感器，气体传感器包括采集CO2、H2、CH4、He、CO等气体的传感器。
所述数据单元40包括光纤测量数据解调仪41和连接器42，所述连接器42连接光纤31和光纤测量数据解调仪41，所述光纤测量数据解调仪41解析光纤31传回的温度和气体数据。
所述数据单元40接收光纤测温测气单元30传回的检测数据，并将检测数据进行解析和存储。
所述数据显示单元60与数据单元40连接，多个钻井的温度和气体数据在数据显示单元60上形成井内温度、气体深度分布图，便于实时检验和分析数据质量。
在另一实施例中，所述光纤31不与车载钻机20连接，在所述车载钻机20完成钻井工作取钻后，所述光缆绞车50由液压驱动传送有重物牵引的光纤31的一端进入到钻井内采集温度和气体数据信息，光纤31的另一端连接数据单元40。
请参考图1，所述载重车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括热红外摄像装置70，所述热红外摄像装置70安装在所述载重车10的驾驶室11顶部，可全方位旋转，所述热红外摄像装置70拍摄地面温度结构图传送给数据显示单元60为制作地面温度分布图服务，所述数据显示单元60显示地面温度结构。
所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构12上方的照明系统80，所述照明系统用于夜间工作需要。
所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构12尾部的液压支腿90，所述液压支腿90可单独调节高度，增强钻机钻井时车的稳定性。
本发明提供的车载式钻机及井下光纤测温测气系统，由具有良好越野性能的载重底盘车和车载钻机、测温测气光纤装置构成，钻机和监测仪器可根据流动勘查和监测的需要，根据相应的服务目标、勘探方案、动态范围、勘查深度、观测精度和施工要求，合理配置，从而使得钻孔、测量和监测具有明确的针对性和有效性。而且勘探和监测密度也可根据实际工作需要进行调整，主要为地热能勘查、选区评价和地壳三维热结构调查与研究服务，还能应用到城市地下空间勘查、油气和矿床勘查、自然灾害监测、环境监测、极端气候事件监测与预报、工程稳定性评价、地下水勘查、地气耦合调查与研究等广泛领域。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中的位置以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一套车载式钻机及井下光纤测温测气系统装置，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统包括载重车、车载钻机、光纤测温测气单元、数据单元、光缆绞车和数据显示单元，所述载重车包括驾驶室和驾驶室后边的载重机构，所述车载钻机安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元缠绕在光缆绞车上，所述光缆绞车可拆卸地安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元包括光纤，所述光纤上设有以一定预设间距分布式封装的若干传感器，所述光纤外层配置耐高温和高压的护套，所述传感器采集温度和气体数据信息，所述光纤传递数据，所述护套保护传感器和光纤在采集数据时不受高温、高压影响，所述光纤一端固定在车载钻机的钻头上，随钻头进入到钻井内，所述光纤另一端连接数据单元，所述数据单元包括光纤测量数据解调仪和连接器，所述连接器连接光纤和光纤测量数据解调仪，所述光纤测量数据解调仪解析光纤传回的温度和气体数据，所述数据单元和数据显示单元安装在驾驶室，所述数据单元连接数据显示单元。
2.如权利要求1所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括热红外摄像装置，所述热红外摄像装置安装于所述驾驶室顶部，所述热红外摄像装置拍摄地面温度分布状态。
3.如权利要求1所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构尾部的液压支腿，所述液压支腿可单独调节高度。
4.如权利要求1所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述光纤上相邻的传感器的之间的距离在10厘米至100厘米之间，所述光纤为拉曼光纤或光栅阵列光纤。
5.如权利要求1所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构上方的照明系统，所述照明系统满足夜间工作照明需求。
6.一种车载式钻机及井下光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统包括载重车、车载钻机、光纤测温测气单元、数据单元、光缆绞车和数据显示单元，所述载重车包括驾驶室和驾驶室后边的载重机构，所述车载钻机安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元缠绕在光缆绞车上，所述光缆绞车可拆卸地安装在载重机构上，所述光纤测温测气单元包括光纤，所述光纤上设有以一定预设间距分布式封装的若干传感器，所述光纤外层配置耐高温和高压的护套，所述传感器采集温度和气体数据信息，所述光纤传递数据，所述护套保护传感器和光纤在采集数据时不受高温、高压影响，在钻井完成取钻后所述光缆绞车传送有重物牵引的光纤一端到钻井下采集温度和气体数据信息，所述光纤另一端连接数据单元，所述数据单元包括光纤测量数据解调仪和连接器，所述连接器连接光纤和光纤测量数据解调仪，所述光纤测量数据解调仪解析光纤传回的温度和气体数据，所述数据单元和数据显示单元安装在驾驶室，所述数据接收、处理和储存单元连接数据显示单元。
7.如权利要求6所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括热红外摄像装置，所述热红外摄像装置安装于所述驾驶室顶部，所述热红外摄像装置拍摄地面温度结构图。
8.如权利要求7所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构尾部的液压支腿，所述液压支腿可调节高度。
9.如权利要求8所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述光纤上相邻的传感器之间的距离在10厘米至100厘米之间，所述光纤为拉曼光纤或光栅阵列光纤。
10.如权利要求9所述的车载式钻机及光纤测温测气系统，其特征在于：所述车载式钻机及井下光纤测温测气系统还包括安装在载重机构上方的照明系统，所述照明系统满足夜间工作照明需求。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
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