CN117703357B - 一种中深层地热井监测设备 - Google Patents
一种中深层地热井监测设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117703357B CN117703357B CN202410161519.1A CN202410161519A CN117703357B CN 117703357 B CN117703357 B CN 117703357B CN 202410161519 A CN202410161519 A CN 202410161519A CN 117703357 B CN117703357 B CN 117703357B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monitoring
- sampling
- sliding block
- box body
- geothermal well
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 163
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 88
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 44
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 12
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000002349 well water Substances 0.000 abstract description 16
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/04—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells operated by fluid means, e.g. actuated by explosion
- E21B23/0411—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells operated by fluid means, e.g. actuated by explosion specially adapted for anchoring tools or the like to the borehole wall or to well tube
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/14—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for displacing a cable or a cable-operated tool, e.g. for logging or perforating operations in deviated wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/04—Measuring depth or liquid level
- E21B47/047—Liquid level
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/09—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/081—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells with down-hole means for trapping a fluid sample
- E21B49/082—Wire-line fluid samplers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明属于地热井监测技术领域，特别提供一种中深层地热井监测设备，包括升降机构和监测系统，所述升降机构包括平衡机构、卷升机构、导向机构，所述监测系统包括监测外表结构和内部监测机构。本发明通过平衡机构，实现升降机构的水平校准，从而保证了升降机构稳定性；利用机架上带有位移传感器的导向套筒能够减小检测系统入井时带给绳索的波动性和测量监测系统的入井深度；温度监测时，膨胀后的每个支撑水囊与井壁接触，可使监测机构稳固于类圆形和直径大小的井中心处，保证监测的准确性；井水取样时，可实现地热井水的分层取样，将大大减少对地热井中深层的监测成本和时间，提高监测的效率。
Description
技术领域
本发明属于地热井监测技术领域，特别提供一种地热井温度、水位监测及地热井水取样设备。
背景技术
地热井，指的是井深3500米左右的地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置，地热分高温、中温和低温三类；高于150℃，以蒸汽形式存在的，属高温地热；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，属中温地热；高于25℃、低于90℃，以温水、温热水、热水等形式存在的，属低温地热，地热井内部需要进行阶段性监测，如中国专利公开号为202310185990.X公开的一种地热井温度监测装置，能够对地热井进行温度的监测，如中国专利公开号为202123156962.0公开的一种地下水监测井分层取样装置，能够对地热井水进行取样，如中国专利公开号为202320244998.4公开的一种地热井水位测量装置，能够对地热井进行水位监测。
但是，在上述专利当中，地温监测设备的居中机构较为复杂，制造工艺和成本相对较高，对于非圆形井的居中效果欠缺；地下水监测井分层取样装置的取样过程中，容易导致分层取样的样品不纯净；地热井水位测量装置的浮力块在下井的过程中，如果上表面附有较多的岩屑，会影响测量的准确性，并且每个专利只涉及一种功能的监测，如果可以实现一套设备进行多功能监测，将大大减少对地热井的监测成本和时间，提高监测的效率，为此，特提出一种中深层地热井监测设备。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明的目的在于提供一种中深层地热井监测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明技术方案如下：一种中深层地热井监测设备，其特征在于，包括监测系统；
所述监测系统包括监测外表结构和内部监测机构；
所述监测外表结构包括上端具有开口的监测箱体、多个支撑水囊、多个弹性气囊；所述多个支撑水囊沿周向均布在所述监测箱体外围，能够在充水膨胀后固定于地热井中；所述多个弹性气囊分别位于相邻两个所述支撑水囊之间；
所述内部监测机构包括监测组件和取样组件；
所述监测组件包括测温探头、测压探头、传感装置；所述测温探头、所述测压探头固定在所述监测箱体下方；所述传感装置位于所述监测箱体内部，分别与所述测温探头、所述测压探头电连接；
所述取样组件包括从上至下位于所述监测箱体内部的取样限定板、密封橡胶、取样槽端盖、取样槽，位于所述监测箱体的下方的多个控制阀；所述取样槽包括位于中心位置的容置空间，沿周向分布于所述容置空间外侧的多个腔室；所述容置空间用于容纳所述传感装置；所述多个控制阀与所述多个腔室一一对应，每个所述控制阀贯穿所述监测箱体和对应腔室的下端；所述取样槽端盖上具有多个导流孔，每个所述腔室与一个所述导流孔对准；所述取样限定板和所述密封橡胶固定连接，两者上设置有相互对准的弧形槽口，相邻两个所述导流孔之间的周向间距大于所述槽口的弧长；所述取样限定板可相对于所述取样槽端盖转动，以使所述槽口与对应的导流孔对准或错位。
在一些实施例中，
所述监测外表结构还包括箱体端盖、第二电机、循环泵；
所述箱体端盖与所述监测箱体的上端开口固定连接；
所述第二电机固定在所述箱体端盖的上方，与所述取样限定板连接以驱动所述取样限定板转动；
所述循环泵固定在所述箱体端盖的上方，与所述支撑水囊相连通，以向所述支撑水囊中充水或排水。
在一些实施例中，
所述取样组件还包括主动齿轮、输入轴、多个行星齿轮、带槽齿圈、叶轮；
所述输入轴一端与所述第二电机可转动地连接，另一端与所述主动齿轮固定连接；所述主动齿轮通过所述多个行星齿轮和所述带槽齿圈形成齿轮传动；所述带槽齿圈下方有一个所述叶轮，所述输入轴贯穿于所述带槽齿圈与所述叶轮固定连接；所述取样限定板位于所述叶轮下方，与所述带槽齿圈固定连接。
在一些实施例中，
所述箱体端盖顶部固定安装有过滤网；
所述取样组件还包括过滤组件；
所述过滤组件位于所述监测箱体内部，与所述箱体端盖接触；所述过滤组件包括粗过滤板、双头毛刷、细过滤板；所述粗过滤板与所述箱体端盖接触，并与所述监测箱体固定连接，所述粗过滤板下端接有双头毛刷，所述双头毛刷下端接有细过滤板，所述细过滤板与所述监测箱体固定连接。
在一些实施例中，
所述监测组件还包括塑料滑块、导杆；
所述塑料滑块位于所述测压探头下方，所述导杆固定在所述监测箱体下方；所述塑料滑块与所述导杆滑动连接，能够在水中上浮并与所述测压探头接触；
所述监测箱体底部固定安装有过滤底盖，所述过滤底盖覆盖所述测压探头、所述塑料滑块、所述导杆。
在一些实施例中，
所述一种中深层地热井监测设备还包括升降机构；
所述升降机构包括卷升机构，所述卷升机构通过带轮组和第一电机驱动所述监测系统进行升降。
在一些实施例中，
所述卷升机构还包括固定机架，所述固定机架上安装固定有第一电机，所述第一电机的输出端与所述带轮组的小带轮固定连接，所述带轮组的大带轮的输出端与收卷辊的一端固定连接，绳索上端固定连接在所述收卷辊外壁上；
所述传感装置包括热绝缘外壳，位于所述热绝缘外壳内的信号接收与转换装置、信号调理装置和辅助电源；
所述固定机架的上端固定安装有控制面板和操作面板；所述控制面板与所述信号调理装置电连接，以接收和显示信息；所述操作面板用于开启所述第一电机。
在一些实施例中，
所述升降机构还包括平衡机构；
所述平衡机构包括四个升降角架；每个所述升降角架上有若干个通孔，可与固定机架上的对应通孔通过螺栓和螺母进行紧固连接，所述升降角架的底部可与调节螺栓实现螺旋传动，每个所述升降角架上附有带刻度的连通管组。
在一些实施例中，
所述升降机构还包括导向机构；
所述导向机构包括绳索，所述绳索贯穿于导向套筒，所述导向套筒上、下端分别与上滑块、下滑块固定连接，所述上滑块和下滑块与所述固定机架滑动连接，所述上滑块和下滑块外表分别附有紧定螺钉，两个所述紧定螺钉分别贯穿上滑块和下滑块，使上滑块和下滑块固定在固定机架上，所述导向套筒的内侧含有位移传感器。
在一些实施例中，
所述箱体端盖顶部固定安装有若干个吊钩环，所述吊钩环和平衡加强绳的一端固定连接，所述平衡加强绳的另一端与所述绳索固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.当要监测时，本发明的一种中深层地热井监测设备，利用双向循环泵对支撑水囊注水，支撑水囊注水膨胀后，每个支撑水囊与井壁接触，使监测系统稳定在井的中心，可保证监测的准确性和取样的稳定性，由于支撑水囊有较好的弹性，因此也可适用于类圆形和直径大小的井。
2.每当要取样时，主动齿轮通过行星齿轮驱动带槽齿圈，带槽齿圈连接的取样限定板旋转一定角度后，使取样限定板上的槽口与取样槽端盖的某一个通孔相连通，取样完成后，再次旋转一定角度后，限定板的槽口关闭，以此往复，可实现地热井水的分层取样，将大大减少对地热井中深层的监测成本和时间，提高监测的效率。
3.采用监测箱体上端进水、下端监测的方式，取样槽的外圈腔室分隔取水，内部容置空间用于容纳热绝缘外壳和信号接收与转换装置等，从而节约了空间，压缩了监测系统的高度，使得采用较少的支撑水囊即可将监测系统固定在井内。
4.本发明利用平衡机构的升降角架，使该设备的升降机构初调水平，利用升降角架下的调节螺栓和连通管组，实现升降机构的水平校准，从而保证了升降机构稳定性，确保监测组件能够稳定运行。
5.本发明利用固定机架上的导向套筒能够减小监测系统入井时带给绳索的波动性，并且导向套筒的位移传感器，能够准确的测量监测系统的入井深度。
附图说明
图1为本发明提出的一种中深层地热井监测设备的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中的平衡和导向机构的结构示意图；
图3为图2中平衡机构局部放大的结构示意图；
图4为图2中导向机构局部放大的结构示意图；
图5为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中卷升机构的结构示意图；
图6为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中监测外表结构的结构示意图；
图7为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中监测外表结构的底部爆炸示意图；
图8为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中内部取样机构的爆炸示意图；
图9为本发明提出的一种中深层地热井监测设备中热绝缘外壳及其传感器元器件全剖视图。
图中：1-升降机构、101-升降角架、102-螺栓、103-螺母、104-调节螺栓、105-连通管组、111-固定机架、112-第一电机、113-带轮组、114-收卷辊、115-绳索、116-控制面板、117-操作面板、118-滚动轴承、121-导向套筒、122-上滑块、123-下滑块、124-紧定螺钉、125-位移传感器、2-监测系统、301-监测箱体、302-箱体端盖、303-吊钩环、304-过滤网、305-平衡加强绳、306-第二电机、307-循环泵、308-连接管、309-支撑水囊、310-弹性气囊、311-过滤底盖、401-测温探头、402-测压探头、403-塑料滑块、404-导杆、405-热绝缘外壳、406-信号接收与转换装置、407-信号调理装置、408-辅助电源、409-导线、411-主动齿轮、412-输入轴、413-行星齿轮、414-带槽齿圈、415-叶轮、416-取样限定板、417-密封橡胶、418-取样槽端盖、419-取样槽、420-控制阀、421-粗过滤板、422-双头毛刷、423-细过滤板。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
通过本领域人员，将本发明中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器以及编码器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不再对电气控制做说明。(通过本领域人员，将本案中的零部件依次进行连接，具体连接以及操作顺序，应参考下述工作原理，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程。)
请参阅图1-图9，对本申请实施例中的技术方案进行以下描述：一种中深层地热井监测设备，包括升降机构1和监测系统2，升降机构1包括平衡机构、卷升机构、导向机构，卷升机构通过带轮组113和第一电机112传递动力，使卷升机构一端连接的绳索115驱动监测系统2进行升降，监测系统2包括监测外表结构和内部监测机构，监测外表结构能够实现监测系统2稳定于地热井的中心处，对监测的地热井水进行过滤，能够保护内部监测机构不受较大岩屑的破坏，内部监测机构包括监测组件和取样组件，监测组件可以实现对温度、水位的监测，取样组件可以实现地热井水的分层取样。
平衡机构包括四个升降角架101，每个升降角架101上有若干个通孔，可与固定机架111上的对应通孔通过螺栓102和螺母103进行紧固连接，升降角架101的底部可与调节螺栓104实现螺旋传动，固定机架111的四周附有一套带有刻度的连通管组105。四个连通管组105彼此连通，内部具有液体。旋转调节螺栓104，使固定机架111上的四个升降角架101上的连通管组105的液体刻度值一致，来实现升降机构水平。
卷升机构包括固定机架111，固定机架111上安装有固定第一电机112，第一电机112的输出端与带轮组113的小带轮固定连接，带轮组113的大带轮的输出端与收卷辊114的一端固定连接，收卷辊114与固定机架111之间有滚动轴承118，绳索115上端固定连接在收卷辊114外壁上，固定机架111的上端固定安装有控制面板116和操作面板117，第一电机112具有自锁的功能，当其转子不转动的情况下，即便受到外力转子也不会转动，可以实现监测系统2稳定处于目标位置。
导向机构包括绳索115，绳索115贯穿于导向套筒121，导向套筒121上、下端分别与上滑块122、下滑块123固定连接，上滑块122和下滑块123与固定机架111滑动连接，上滑块122和下滑块123外表分别附有紧定螺钉124，两个紧定螺钉124分别贯穿上滑块122和下滑块123，使上滑块122和下滑块123固定在固定机架111上，导向套筒121的内侧含有位移传感器125。移动导向机构于井口上方的合理位置后，拧紧紧定螺钉124使得绳索115平稳的穿过导向套筒121，进一步地保证监测系统2的稳定性。绳索115在导向套筒121内部移动时，位移传感器125会产生电信号反馈到控制面板116上，收到电信号的控制面板116能够准确测量绳索115的放置长度，从而获得监测系统2深入地热井的深度。
监测外表结构包括监测箱体301、箱体端盖302、吊钩环303、过滤网304、平衡加强绳305、第二电机306、循环泵307、连接管308、支撑水囊309、弹性气囊310、过滤底盖311。监测箱体301的上端具有开口，开口与箱体端盖302的下端具有螺纹固定连接，箱体端盖302顶部固定安装有若干个吊钩环303和过滤网304，过滤网304能够过滤较大的岩块，吊钩环303和平衡加强绳305的一端固定连接，平衡加强绳305的另一端与绳索115固定连接，平衡加强绳305由几个等长的绳索组成，如果监测系统2在升降的过程中偏移的话，平衡加强绳305能够把监测系统2调整成水平。箱体端盖302上方固定有第二电机306和循环泵307。监测箱体301外围沿周向均布有多个支撑水囊309。循环泵307通过连接管308与支撑水囊309相连通，双向循环泵307的另一端与箱体端盖302连通。支撑水囊309充水后发生膨胀，每个支撑水囊309与井壁接触，使监测系统2稳定在井的中心，可保证监测的准确性和取样的稳定性。由于支撑水囊309有较好的弹性，因此监测系统2也可适用于类圆形和直径大小的地热井中。监测箱体301外围在相邻两个支撑水囊309之间装有弹性气囊310，主要用来保护监测系统2。监测箱体301底部固定安装有过滤底盖311，用来过滤地热井水，防止沙泥影响探头监测的准确性。
监测组件包括测温探头401、测压探头402、塑料滑块403、导杆404、传感装置。测温探头401均匀固定在监测箱体301的下方，测压探头402固定在监测箱体301的下方中心位置处，测压探头402下方位置有塑料滑块403。塑料滑块403与固定在监测箱体301下方的导杆404滑动连接，能够在水中上浮并与测压探头402接触。过滤底盖311覆盖测压探头402、塑料滑块403、导杆404。传感装置固定在监测箱体301内部，位于监测箱体301底面中心的位置。当需要监测地热井水位时，监测箱体301的塑料滑块403遇水产生较大的浮力，沿着导杆404与测压探头402接触后,测压探头402将产生的响应电信号反馈到传感装置中，需要对某一位置测温时，测温探头401同样将产生响应信号反馈到传感装置中。
传感装置包括热绝缘外壳405、信号接收与转换装置406、信号调理装置407、辅助电源408、导线409。监测箱体301内部中心与传感装置的真空热绝缘外壳405固定连接，热绝缘外壳405内部容纳了信号接收与转换装置406、信号调理装置407、辅助电源408以及实现各个装置、电源之间电连接的导线409。热绝缘外壳405还通过导线409与外部连接，具体地，导线409穿透真空热绝缘外壳405与测温探头401和测压探头402接电，监测产生的响应信号通过信号接收与转换装置406转化成可传输和测量的电信号，由于探头的输出信号一般微小，因此得到的电信号需要信号调理装置407进行运算与调制，将处理好的电信号反馈到控制面板116上，收到电信号的控制面板116能够准确测量监测系统2监测的水位及温度。
取样组件包括过滤组件、主动齿轮411、输入轴412、行星齿轮413、带槽齿圈414、叶轮415、取样限定板416、密封橡胶417、取样槽端盖418、取样槽419、控制阀420。过滤组件在监测箱体301内部，与箱体端盖302接触，过滤组件42下方有一个主动齿轮411。输入轴412贯穿于过滤组件，一端与第二电机306可转动地连接，另一端与主动齿轮411固定连接。第二电机306具有自锁的功能，当其转子不转动的情况下，即便受到外力转子也不会转动，可以实现第二电机306输出的主动齿轮411旋转稳定，主动齿轮411与多个行星齿轮413形成齿轮传动，行星齿轮413固定在带槽齿圈414的支柱上，可与支柱形成旋转副，并与带槽齿圈414形成齿轮传动，带槽齿圈414下方有一个叶轮415，输入轴412贯穿于带槽齿圈414与叶轮415固定连接，叶轮415用来加快取样的速度，叶轮415随着带槽齿圈414转动而转动，其他时候固定，且叶轮415的角速度比带槽齿圈414大，叶轮415下方有一个取样限定板416，取样限定板416与带槽齿圈414固定连接。取样限定板416下端固定连接有密封橡胶417，两者上设置有相互对准的弧形槽口。取样槽端盖418位于密封橡胶417的下端。取样槽端盖418的外侧与监测箱体301的内壁固定连接，取样槽端盖418的下端与取样槽419固定连接。取样槽端盖418上具有沿周向分布的多个导流孔，相邻两个导流孔之间的周向间距大于取样限定板416和密封橡胶417上的槽口的弧长。取样限定板416和密封橡胶417可相对取样槽端盖418转动，以使槽口与导流孔对准或错位。取样槽419包括容置空间和多个腔室。容置空间位于取样槽419的中心位置，用于容纳传感装置的热绝缘外壳405，可以节约内部空间，压缩监测系统2的高度，采用较少的支撑水囊309即可将监测系统2固定在井内。多个腔室沿周向分布于容置空间的外侧，多个腔室的外壁与监测箱体301的内壁固定连接，每个腔室与取样槽端盖418上的一个导流孔对准。多个控制阀420固定于监测箱体301的下方，与多个腔室一一对应。每个控制阀420贯穿监测箱体301和取样槽419的对应腔室的下端，能够使该腔室与监测箱体301外部连通，当取样完成后，可通过控制阀420取出每个腔室内的地热水。
过滤组件包括粗过滤板421、双头毛刷422、细过滤板423。粗过滤板421与箱体端盖302接触，并与监测箱体301固定连接，粗过滤板421下端接有双头毛刷422，双头毛刷422下端接有细过滤板423，双头毛刷422与输入轴412固定连接，细过滤板423与监测箱体301固定连接，输入轴412贯穿粗过滤板421和细过滤板423，过滤组件保证了地热水的纯净性，防止内部监测机构被堵塞。
本发明的工作原理是：
首先，在使用之前，移动升降机构1至井口的正上方，利用平衡机构的升降角架101，使该设备的升降机构1初调水平，利用升降角架101下的调节螺栓104和连通管组105，通过旋转调节螺栓104，使固定机架111上四个支撑脚上的连通管组105上的刻度值一致，来实现升降机构1水平校准。升降机构1水平之后，使绕在收卷辊114的绳索115穿过导向套筒121，通过固定机架上滑块122和下滑块123，使绳索115处于井口的中心位置处，位置确定好后，用紧定螺钉124锁紧上滑块122和下滑块123，通过导向套筒121内部的位移传感器125产生的电信号反馈到控制面板116上，收到电信号的控制面板116能够准确测量监测系统2的深入地热井的深度。
通过操作面板117，开启第一电机112，第一电机112带动带轮组113转动，驱动的大带轮使固定机架111上的收卷辊114开始工作，原先绕在收卷辊114上的绳索115，开始带动监测系统2深入地热井中。当监测箱体301下的塑料滑块403淹没水中时，塑料滑块403受到的浮力大于重力，因此塑料滑块403会顺着导杆404上浮并与压力传感器的测压探头402接触。测压探头402受压产生响应信号，与测压探头402连接的导线409穿过监测箱体301以及热绝缘外壳405。热绝缘外壳405可以防止高温的热水导致内部元器件的损坏。测压探头402把响应信号反映到热绝缘外壳405内部元器件，响应信号经处理后的电信号反馈到控制面板116上，收到电信号的控制面板116通过连在导向套筒121中的位移传感器125，可记录此时的位置为水位位置。
当需要地热井水取样时，启动第一电机112，使监测系统2下移至地热井目标位置处，关闭第一电机112，驱动循环泵307，利用双向循环泵307对支撑水囊309注水，支撑水囊309注水膨胀后，稳定在井的中心，监测系统2稳定之后，第二电机306启用，第二电机306通过输入轴412与双头毛刷422、主动齿轮411和叶轮415固定连接，地热井水通过箱体端盖302上的过滤网304，进入腔体内，首先要经过粗过滤板421，再经过细过滤板423，粗过滤板421和细过滤板423之间有双头毛刷422，双头毛刷422随着主动齿轮411旋转而转动，从而防止内部监测机构被堵塞，驱动的主动齿轮411通过行星齿轮413驱动带槽齿圈414，带槽齿圈414固定连接的取样限定板416旋转一定角度后，使取样限定板416上的槽口与取样槽端盖418的导流孔相连通，由于相邻两个导流孔之间的周向间距大于取样限定板416和密封橡胶417上的槽口的弧长，因此，槽口一次只能与一个导流孔连通，其中间的密封橡胶417保证了取样的纯净性，此时，地热井水进入取样槽419中对应的一个腔室，取样完成后，再次旋转一定角度后，取样限定板416的槽口转至相邻的两个导流孔之间从而关闭，至此，第一次取样结束，此时，利用双向循环泵307把支撑水囊309里面的水排出，监测系统2可继续升降，实现多次的取样和监测。
当需要地热井水温度监测时，使监测系统2下移至地热井目标位置处，利用双向循环泵307对支撑水囊309注水，支撑水囊309注水膨胀后，稳定在井的中心，监测系统2稳定之后，地热井水与测温探头401接触，产生响应信号，与测温探头401连接的导线409穿过监测箱体301以及热绝缘外壳405，把测温探头401产生的响应信号反映到内部元器件，处理好的电信号反馈到控制面板116上，可监测目标位置的温度。
监测完毕时，启动第一电机112，使监测系统2回到地面，通过操作控制阀420，排出所取的地热井水，在对箱体端盖302下面的过滤网304、粗过滤板421、双头毛刷422及细过滤板423进行清洗，也需要对底部的传感器探头进行清扫，以便下次使用。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种中深层地热井监测设备，其特征在于，包括监测系统(2)；
所述监测系统(2)包括监测外表结构和内部监测机构；
所述监测外表结构包括上端具有开口的监测箱体(301)、多个支撑水囊(309)、多个弹性气囊(310)；所述多个支撑水囊(309)沿周向均布在所述监测箱体(301)外围，能够在充水膨胀后固定于地热井中；所述多个弹性气囊(310)分别位于相邻两个所述支撑水囊(309)之间；
所述内部监测机构包括监测组件和取样组件；
所述监测组件包括测温探头(401)、测压探头(402)、传感装置；所述测温探头(401)、所述测压探头(402)固定在所述监测箱体(301)下方；所述传感装置位于所述监测箱体(301)内部，分别与所述测温探头(401)、所述测压探头(402)电连接；
所述取样组件包括从上至下位于所述监测箱体(301)内部的取样限定板(416)、密封橡胶(417)、取样槽端盖(418)、取样槽(419)，位于所述监测箱体(301)的下方的多个控制阀(420)；所述取样槽(419)包括位于中心位置的容置空间，沿周向分布于所述容置空间外侧的多个腔室；所述容置空间用于容纳所述传感装置；所述多个控制阀(420)与所述多个腔室一一对应，每个所述控制阀(420)贯穿所述监测箱体(301)和对应腔室的下端；所述取样槽端盖(418)上具有多个导流孔，每个所述腔室与一个所述导流孔对准；所述取样限定板(416)和所述密封橡胶(417)固定连接，两者上设置有相互对准的弧形槽口，相邻两个所述导流孔之间的周向间距大于所述槽口的弧长；所述取样限定板(416)可相对于所述取样槽端盖(418)转动，以使所述槽口与对应的导流孔对准或错位；
所述监测外表结构还包括箱体端盖(302)、第二电机(306)、循环泵(307)；
所述箱体端盖(302)与所述监测箱体(301)的上端开口固定连接；
所述第二电机(306)固定在所述箱体端盖(302)的上方，与所述取样限定板(416)连接以驱动所述取样限定板(416)转动；
所述循环泵(307)固定在所述箱体端盖(302)的上方，与所述支撑水囊(309)相连通，以向所述支撑水囊(309)中充水或排水；
所述取样组件还包括主动齿轮(411)、输入轴(412)、多个行星齿轮(413)、带槽齿圈(414)、叶轮(415)；
所述输入轴(412)一端与所述第二电机(306)可转动地连接，另一端与所述主动齿轮(411)固定连接；所述主动齿轮(411)通过所述多个行星齿轮(413)和所述带槽齿圈(414)形成齿轮传动；所述带槽齿圈(414)下方有一个所述叶轮(415)，所述输入轴(412)贯穿于所述带槽齿圈(414)与所述叶轮(415)固定连接；所述取样限定板(416)位于所述叶轮(415)下方，与所述带槽齿圈(414)固定连接。
2.如权利要求1所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述箱体端盖(302)顶部固定安装有过滤网(304)；
所述取样组件还包括过滤组件；
所述过滤组件位于所述监测箱体(301)内部，与所述箱体端盖(302)接触；所述过滤组件包括粗过滤板(421)、双头毛刷(422)、细过滤板(423)；所述粗过滤板(421)与所述箱体端盖(302)接触，并与所述监测箱体(301)连接，所述粗过滤板(421)下端接有双头毛刷(422)，所述双头毛刷(422)下端接有细过滤板(423)，所述细过滤板(423)与所述监测箱体(301)连接。
3.如权利要求1所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述监测组件还包括塑料滑块(403)、导杆(404)；
所述塑料滑块(403)位于所述测压探头(402)下方，所述导杆(404)固定在所述监测箱体(301)下方；所述塑料滑块(403)与所述导杆(404)滑动连接，能够在水中上浮并与所述测压探头(402)接触；
所述监测箱体(301)底部固定安装有过滤底盖(311)，所述过滤底盖(311)覆盖所述测压探头(402)、所述塑料滑块(403)、所述导杆(404)。
4.如权利要求1所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述一种中深层地热井监测设备还包括升降机构(1)；
所述升降机构(1)包括卷升机构，所述卷升机构通过带轮组(113)和第一电机(112)驱动所述监测系统(2)进行升降。
5.如权利要求4所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述卷升机构还包括固定机架(111)，所述固定机架(111)上安装固定有第一电机(112)，所述第一电机(112)的输出端与所述带轮组(113)的小带轮固定连接，所述带轮组(113)的大带轮的输出端与收卷辊(114)的一端固定连接，绳索(115)上端固定连接在所述收卷辊(114)外壁上；
所述传感装置包括热绝缘外壳(405)，位于所述热绝缘外壳(405)内的信号接收与转换装置(406)、信号调理装置(407)和辅助电源(408)；
所述固定机架(111)的上端固定安装有控制面板(116)和操作面板(117)；所述控制面板(116)与所述信号调理装置(407)电连接，以接收和显示信息；所述操作面板(117)用于开启所述第一电机(112)。
6.如权利要求5所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述升降机构(1)还包括平衡机构；
所述平衡机构包括四个升降角架(101)；每个所述升降角架(101)上有若干个通孔，可与固定机架(111)上的对应通孔通过螺栓(102)和螺母(103)进行紧固连接，所述升降角架(101)的底部可与调节螺栓(104)实现螺旋传动，每个所述升降角架(101)上附有带刻度的连通管组(105)。
7.如权利要求5所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述升降机构(1)还包括导向机构；
所述导向机构包括绳索(115)，所述绳索(115)贯穿于导向套筒(121)，所述导向套筒(121)上、下端分别与上滑块(122)、下滑块(123)固定连接，所述上滑块(122)和下滑块(123)与所述固定机架(111)滑动连接，所述上滑块(122)和下滑块(123)外表分别附有紧定螺钉(124)，两个所述紧定螺钉(124)分别贯穿上滑块(122)和下滑块(123)，使上滑块(122)和下滑块(123)固定在固定机架(111)上，所述导向套筒(121)的内侧含有位移传感器(125)。
8.如权利要求5所述的一种中深层地热井监测设备，其特征在于，
所述箱体端盖(302)顶部固定安装有若干个吊钩环(303)，所述吊钩环(303)和平衡加强绳(305)的一端固定连接，所述平衡加强绳(305)的另一端与所述绳索(115)固定连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410161519.1A CN117703357B (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种中深层地热井监测设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410161519.1A CN117703357B (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种中深层地热井监测设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117703357A CN117703357A (zh) | 2024-03-15 |
| CN117703357B true CN117703357B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=90162776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410161519.1A Active CN117703357B (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种中深层地热井监测设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117703357B (zh) |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766955A (en) * | 1987-04-10 | 1988-08-30 | Atlantic Richfield Company | Wellbore fluid sampling apparatus |
| FR2652160A1 (fr) * | 1989-09-20 | 1991-03-22 | Clot Andre | Dispositif permettant de faire penetrer une sonde a l'interieur d'un volume de matiere pouvant etre confinee dans une enceinte fermee eventuellement sous pression ou stockee a l'air libre, d'y effectuer des mesures et de prelever des echantillons. |
| US6029744A (en) * | 1997-05-02 | 2000-02-29 | Baird; Jeffrey D. | Method and apparatus for retrieving fluid samples during drill stem tests |
| CA2599827A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-18 | Schlumberger Canada Limited | Method and apparatus for sampling high viscosity formation fluids |
| CA2714692A1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-16 | Carl E. Keller | Monitoring the water tables in multi-level ground water sampling systems |
| AU2020104219A4 (en) * | 2020-02-24 | 2021-03-11 | Jiangsu Jhs Environment Technologis Co., Ltd | Water quality detection device for water pollution control |
| CN212722158U (zh) * | 2020-06-15 | 2021-03-16 | 深圳市水净科技有限公司 | 一种新型的水质采样装置 |
| CN113073975A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-07-06 | 中国地质科学院岩溶地质研究所 | 一种钻孔内定深水样采集装置及方法 |
| CN217384876U (zh) * | 2021-12-01 | 2022-09-06 | 安徽中青环保工程有限公司 | 一种水质监测分时取样装置 |
| CN217819490U (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-15 | 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 | 一种基于地下水检测试验用分层取样装置 |
| CN217930450U (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-29 | 南京丹溪环保科技有限公司 | 一种具有压力式传感器的管网液位监测装置 |
| CN115753219A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 江苏经纬环境集团有限公司 | 一种工业废水过滤取样检测装置及其使用方法 |
| CN116104490A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-05-12 | 中国矿业大学 | 一种地下水循环监测井分层采样设备 |
| CN219158975U (zh) * | 2023-02-24 | 2023-06-09 | 中国地质调查局军民融合地质调查中心 | 一种地热井中深层地温监测设备 |
| CN116624140A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-22 | 山东省地质测绘院 | 地热井液位测量装置及测量方法 |
| CN116878967A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-13 | 青岛海洋地质工程勘察院有限公司 | 一种用于勘察水质的海水取样装置及其取样方法 |
| CN117192061A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-12-08 | 山东昊润自动化技术有限公司 | 具有电源管理功能的极寒环境地下水监测仪 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9777572B2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-10-03 | Baker Hughes Incorporated | Multi-probe reservoir sampling device |
-
2024
- 2024-02-05 CN CN202410161519.1A patent/CN117703357B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766955A (en) * | 1987-04-10 | 1988-08-30 | Atlantic Richfield Company | Wellbore fluid sampling apparatus |
| FR2652160A1 (fr) * | 1989-09-20 | 1991-03-22 | Clot Andre | Dispositif permettant de faire penetrer une sonde a l'interieur d'un volume de matiere pouvant etre confinee dans une enceinte fermee eventuellement sous pression ou stockee a l'air libre, d'y effectuer des mesures et de prelever des echantillons. |
| US6029744A (en) * | 1997-05-02 | 2000-02-29 | Baird; Jeffrey D. | Method and apparatus for retrieving fluid samples during drill stem tests |
| CA2599827A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-18 | Schlumberger Canada Limited | Method and apparatus for sampling high viscosity formation fluids |
| CA2714692A1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-16 | Carl E. Keller | Monitoring the water tables in multi-level ground water sampling systems |
| AU2020104219A4 (en) * | 2020-02-24 | 2021-03-11 | Jiangsu Jhs Environment Technologis Co., Ltd | Water quality detection device for water pollution control |
| CN212722158U (zh) * | 2020-06-15 | 2021-03-16 | 深圳市水净科技有限公司 | 一种新型的水质采样装置 |
| CN113073975A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-07-06 | 中国地质科学院岩溶地质研究所 | 一种钻孔内定深水样采集装置及方法 |
| CN217384876U (zh) * | 2021-12-01 | 2022-09-06 | 安徽中青环保工程有限公司 | 一种水质监测分时取样装置 |
| CN217819490U (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-15 | 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 | 一种基于地下水检测试验用分层取样装置 |
| CN217930450U (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-29 | 南京丹溪环保科技有限公司 | 一种具有压力式传感器的管网液位监测装置 |
| CN115753219A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 江苏经纬环境集团有限公司 | 一种工业废水过滤取样检测装置及其使用方法 |
| CN116104490A (zh) * | 2022-12-31 | 2023-05-12 | 中国矿业大学 | 一种地下水循环监测井分层采样设备 |
| CN219158975U (zh) * | 2023-02-24 | 2023-06-09 | 中国地质调查局军民融合地质调查中心 | 一种地热井中深层地温监测设备 |
| CN116878967A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-13 | 青岛海洋地质工程勘察院有限公司 | 一种用于勘察水质的海水取样装置及其取样方法 |
| CN116624140A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-22 | 山东省地质测绘院 | 地热井液位测量装置及测量方法 |
| CN117192061A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-12-08 | 山东昊润自动化技术有限公司 | 具有电源管理功能的极寒环境地下水监测仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117703357A (zh) | 2024-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110376345A (zh) | 一种环境监测用水质检测装置及其检测方法 | |
| CN102418504A (zh) | 智能化井下配水控制装置 | |
| CN117703357B (zh) | 一种中深层地热井监测设备 | |
| CN114061649B (zh) | 地下水水质水位同步自动化快速在线监测设备 | |
| CN207689928U (zh) | 一种钻孔压力调节装置及具有该钻孔压力调节装置的井下超声波成像装置 | |
| CN114167015A (zh) | 一种用于易结冰环境下的水质检测装置 | |
| CN102966338A (zh) | 可测流量、压力的同井采注水工艺系统 | |
| CN111103512B (zh) | 一种变压器套管监测试验平台 | |
| CN114352228B (zh) | 一种波码通讯电动测封一体化智能分注仪 | |
| CN205027324U (zh) | 一种连通盐穴腔体形状和体积的测量工具 | |
| CN116558891A (zh) | 一种水质剖面无扰动自动采样装置 | |
| CN107830961B (zh) | 一种井下水压致裂诱发裂隙超声波动态成像装置及系统 | |
| CN115230884B (zh) | 一种便捷式水文水资源勘测装置及勘测方法 | |
| CN113669052B (zh) | 一种纵向距离检测系统及其孔深测量方法 | |
| CN114674993A (zh) | 一种污水处理检测方法 | |
| CN107923386B (zh) | 油井钻井泵装置 | |
| CN211478304U (zh) | 一种土壤墒情监测站 | |
| CN112211810B (zh) | 一种无减速箱式电机直驱装置及运行控制方法 | |
| CN113568052A (zh) | 一种滑体预制磁场快速布设系统与布设方法 | |
| CN211900488U (zh) | 一种具有深度测量结构的钻杆机构 | |
| CN213748429U (zh) | 一种潮汐水位监测装置 | |
| CN210774831U (zh) | 可测水位的取水装置 | |
| CN217765643U (zh) | 一种高度可调的油气开采用监测装置 | |
| CN209311465U (zh) | 一种移动式水质监测装置 | |
| CN221925222U (zh) | 无线压力扭矩倾角传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |