CN113358188B - 基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明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_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。本发明利用中心管特性阻抗远大于盐水特性阻抗的性质实现对盐穴储气库气液界面的测量，不易受油污环境和声波传播衰减的影响；本发明提供的测量系统具有可回收性，对盐穴储气库的使用干扰较小，工作稳定性好，有效减少井下设备的更换次数。

Description

基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法和系统

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

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，在本发明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。

在本发明的一些实施例中，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。

在本发明的一些实施例中，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。

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：

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。

在上述的实施例中，所述低频电流信号的频率为100Hz－100kHz。

本发明的第二方面，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。

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。

优选的，所述激励源包括井下电流源或井下电压源。

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。

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。

本发明的第三方面，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发明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。

本发明的第四方面，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发明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。

本发明的有益效果是：

1.本发明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；

2.本发明提供一种基于低频电信号下特性阻抗的盐穴储气库气液界面测量系统，其使用的电流测量设备具有可回收性，对盐穴储气库的使用干扰较小。设备使用寿命较长，工作稳定性好，有效减少井下设备的更换次数。

附图说明

图1为本发明的一些实施例中的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量方法的基本流程示意图；

图2本发明的一些实施例中的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统的基本结构示意图；

图3本发明的一些实施例中的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统的等效电路图；

图4本发明的一些实施例中的组成下端阻抗的结构示意图；

图5本发明的一些实施例中的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统的下端阻抗的等效电路图；

图6本发明的一些实施例中的基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统的电压测量装置的装置图；

图7为电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

参考图1，在本发明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：S100.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；S200.激励源对中心管施加低频电流信号；S300.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；S400.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；S500.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。

需要说明的是，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(一节一节)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。为了方便绝缘短节的固定或安装，将绝缘短节安装在两段中心管的连接处，该两段中心管应位于气液界面最高高度以上。

为了适应井下作业环境，激励源为采用井下电流源2。参考图2，示意性地，在本实施例中，用于测量的装置、设备或系统包括绝缘短节1、井下电流源2、电压测量装置3、储存的气体4、气液界面5、卤水6、地层7、中心管8、中心管外壁9、中心管省略部分10。

具体地，盐穴储气库由地层7所包围，中心管8安装在土质层以下，气液界面5上方充有储存的气体(高压天然气)4，气液界面5下方充有卤水6。绝缘短节1放置在两段中心管8连接处；井下电流源2安装在绝缘短节1外壁处，且其正负两极分别连接在绝缘短节1上下端中心管外壁9处；电压测量装置3放置在绝缘短节1下方中心管外壁9处，且均位于气液界面5最高高度以上。

由此，井下电流源2能够在中心管8上施加电流信号，当此交流信号频率符合所需条件时，中心管8与大地间的漏电流可忽略不计，电流经中心管外壁9、卤水6和地层7形成回流。根据图3中所示回流电路图，电流回流过程由于中心管8阻抗会产生上端电压和下端电压，下端电压可被电压测量装置3检测。需要说明的是，中心管8的下端电压亦近似等于绝缘短节1下端与大地(地层7)之间的电压。

基于上述配置的硬件，在本发明的基于特性阻抗的盐穴储气库气液界面测量方法一个实施例中，其步骤包括：

S201.井下电流源2对中心管8施加低频电流信号；优选地，所述井下电流源2通过直接驱动的方式向中心管8注入有效值和频率恒定的电流信号；此电流信号经中心管8、地层7和卤水6形成回流，并且由于中心管8自身特性阻抗而产生电压。优选地，所述井下电流源2正负极采用绝缘丝扣连接在绝缘短节1上下端。

S301.电压测量装置3测量绝缘短节1下部中心管8电压，并根据测量结果计算出绝缘短节1下端阻抗；

S401.计算井下电流源2所提供频率下所用中心管8阻抗与绝缘短节1距离的函数关系；

优选地，中心管8由各节金属传输管经丝扣连接，在井下电流源2所提供的交流频率下，中心管8阻抗与绝缘短节1距离之间的函数图像(关系)呈正方波状。

S501.根据绝缘短节1下端阻抗和上述函数关系计算出气液界面5距绝缘短节1的高度。

需要说明的是，上述实施例是以井下电流源2装设在绝缘短节1外壁上，电压测量装置3装设在绝缘短节1下方中心管外壁9上，且均位于气液界面5最高高度以上时为例说明本发明的测量原理。

参考图4，由于卤水6和地层7的阻抗可以忽略不计，下端阻抗仅来源于绝缘短节1与气液界面5之间长度为H的中心管8的阻抗，同时下端阻抗可由绝缘短节1下端与地层7的电压与中心管8电流计算得出，若中心管8电流已知，则测得绝缘短节1下端与地层7的电压即可求出绝缘短节1距气液界面5的高度。

可以理解，下端阻抗是指绝缘短节1下方中心管8阻抗的简称，或称绝缘短节1下端阻抗Z_下。下端阻抗与地层之间的阻抗通过测量绝缘短节1以下中心管的电压得到。

因此，在本发明的一些实施例的S400中，所述根据低频电流信号和绝缘短节1下端阻抗Z_下，确定绝缘短节1与气液界面5的距离H的计算方程包括如下步骤：

根据低频电流信号和绝缘短节1下端阻抗Z_下确定绝缘短节1在h处的电感函数L_f(h)；

根据低频电流信号和绝缘短节1下端阻抗Z_下确定电压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1与气液界面5的距离H的计算方程。

进一步的，所述绝缘短节1与气液界面5的距离H的计算方程为：

其中，U_下为电压测量装置3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1在h处的电感函数，H为绝缘短节1与气液界面5的距离。

参考图5，将中心管8视为无损传输线的去线，将地层7视为无损传输线的回线，则图4所展示的绝缘短节1下端与气液界面5之间的中心管8可以等效为如图5所示的电路图。因此，上述绝缘短节1与气液界面5的距离H的计算方程通过如下步骤推导：

首先，中心管8与地层7间的漏电导和电容接近于0。

则下端阻抗Z_下＝R_下+jωL_下 (1)；

当频率设置在预设范围内，中心管8自身电感远大于自身电阻，且侧路的电导G_下和电容C_下可以忽略。

因此，下端阻抗Z_下＝jωL_下 (2)；

其中ω＝2πf (3)；

通过理论计算得出输入频率为f的交流电时距绝缘短节1为h处的电感函数L_f(h)。

则：

忽视中心管8与地层7间的漏电流、中心管8内部的磁滞损耗和涡流损耗，则：U_下＝I|Z_下| (5)；

通过联立方程(2)、(3)、(4)、(5)可得：

上述方程的解H即为地表主机计算的距离值。

其中，U_下为电压测量装置3测得的电压；I为井下电流源2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1在h处的电感函数。

需要说明的是，绝缘短节1与地表的距离是已知的，在整个测量过程中都是以测得的距离H作为气液界面5深度判断的依据。

在本发明的一些实施例中，为准确测量下中心管8的电压，所述测量下中心管8的电压包括如下步骤：将环形电极同轴环绕在中心管外壁9上，且使环形电极内侧与中心管外壁9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1下端与地层7的电压。

在上述的实施例中，所述低频电流信号的频率为100Hz－100kHz。

实施例2

本发明的第二方面，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。

具体地，参考图2，该系统包括：绝缘短节1、井下电流源2、电压测量装置3和地表主机；绝缘短节1安装在两段中心管8的连接处，井下电流源2装设在绝缘短节1外壁上，且其正负两极分别连接在绝缘短节1上下端的中心管外壁9上；电压测量装置3装设在绝缘短节1下方中心管外壁9上，且位于气液界面5最高高度以上。井下电流源2向中心管8提供有效值和频率恒定的电流信号；电压测量装置3用于测量绝缘短节1下端与地层7的电压；地表主机位于地表之上，通过无线通讯装置接收电流测量装置和电压测量装置3测得的电流和电压，并根据中心管8阻抗，确定绝缘短节1与气液界面5的距离H。

优选地，绝缘短节1用于使上下中心管8电路开路，但保持中心管8物理上连接，防止井下电流源2正负极短接。

优选地，如图6所示，电压测量装置3包括环形电极11、放大器12、电压表13与数据转换装置，其测量原理如下：环形电极11同轴环绕在中心管外壁9上，且环形电极11内侧与中心管外壁9绝缘，电路结构上仅由电极下端导线与中心管外壁9连接；此环形电极11与大地之间形成等效电容，在外加交流信号后，环形电极11上会感应出变化的电荷，导线中则产生交变的电流，此电流经放大器放大为电压信号，并由电压表13测量得到。数据转换装置可根据测量得到的电压计算出环形电极11与中心管8之间的电流，再根据

计算出绝缘短节1下端与地层7的电压。

优选地，所述井下电流源2可替换为井下电压源。采用所述电压源时需使用交流电流表测量出中心管8上电流有效值。

优选地，所述系统可在绝缘短节1下端中心管外壁9处每隔相同距离环绕设置相同电感的线圈，以提高特性阻抗。优选地，此时输出的高度H呈阶梯状分布。

实施例3

本发明的第三方面，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发明第一方面提供的方法。

具体地，参考图7，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

通常以下装置可以连接至I/O接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图7示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图7中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从ROM502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD－ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、Python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

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 (7)

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；所述中心管采用一段一段的管道连续向下伸入安装的方法安装；

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：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；所述绝缘短节下端阻抗Z_下源于绝缘短节与气液界面之间长度为H的中心管的阻抗；

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；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为绝缘短节与气液界面的距离；

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，所述低频电流信号的频率为100Hz－100kHz。

3.基于低频电信号的盐穴储气库气液界面测量系统，其特征在于，包括：中心管、绝缘短节、激励源、电压测量装置和计算装置，

所述中心管采用一段一段的管道连续向下伸入安装的方法安装；

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：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；所述绝缘短节下端阻抗Z_下源于绝缘短节与气液界面之间长度为H的中心管的阻抗；

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：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；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：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为绝缘短节与气液界面的距离。

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系统，其特征在于，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。

5.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系统，其特征在于，所述激励源包括井下电流源或井下电压源。

6.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系统，其特征在于，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。

7.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系统，其特征在于，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。

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