CS268667B2

CS268667B2 - Method of spaces volume determination,especially of underground ones

Info

Publication number: CS268667B2
Application number: CS851971A
Authority: CS
Inventors: Mihaly Ing Megyeri
Original assignee: Koolaj Foldgazbanyaszati
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1985-03-21
Publication date: 1990-04-11
Also published as: DE3510574A1; SU1574182A3; HUT41534A; CS197185A2; ES541610A0; ES8606638A1; BG43697A3; HU197445B; DE3510574C2

Description

(57) Jedná se o způsob zjišťování objemu prostoru, zejména podzemních, jako dutin, kaveren, jeskyní, chodeb a podobně. Podstata spočívá v tom, že se změna objemu homogenního média naplňujícího zkoumaný prostor provádí výbuchem a objem prostoru se vypočte podle vzorce I

V = ---- Δ’ I

c. ó p kde V je objem měřeného prostoru v * c je stlačitelnost média v MPA 1, Δ V je náhlý pokles tlaku a Δ p je způsobená změna tlaku v MPa.

CS 268 667 82

CS 268 667 B2

Vynález se týká způsobu zjištování objemů prostorů, zejména podzemních, například dutin, kaveren_c jeskyní, chodeb a podobné*

Pod zemským povrchem se vytvořily v minulosti přirozenou cestou rozmanité dutiny, jako propadliny, kaverny, jeskyně v horninách a podobně. Zčásti lze tyto prostory zjistit běžnými metodami geologického výzkumu. Na dutiny naplněné vodou nebo uhlovodíkem, ležící převážně ve větších hloubkách, upozorňuje při výzkumu hlubinným vrtáním propad vrtáku, к němuž dochází; popřípadě který je zpozorován. Při těžení pevných nerostných užitkových surovin nasvědčují všeobecně i průtrže vody, že se najelo nebo narazilo na kavernu, popřípadě podzemní dutinu.

I lidskou činností vznikly na mnoha místech podzemní dutiny, například sklepy, důlní chodby nebo průchody, vybrání, vedení a podobně, které byly později ponechány bez základky, takže jejich odstranění, popřípadě likvidace je nutná teprve nyní.

Přirozeně vzniklé nebo uměle vytvořené podzemní dutiny jsou v převážném počtu případů ve spojení s propustnými horninami.

Znalost velikosti podzemních dutin je důležitá například z geologického hlediska, dále má význam protěžení uhlovodíku a pevných hmot, pro způsob dopravy a rubání. Proto se odborníci v příslušném oboru neustále snaží zjistit rozměry, popřípadě obsah těchto dutin.

Jeskyně se například mapují a ze získaných dat a map se zjištuje jejich velikost.

Jinou metodou se usuzuje z propadů vrtáků, к nimž došlo a které byly zjištěny při otvírání těžného pole ropného plynu a z přerušení plavení na existenci kaveren, avšak podle schématu získaných dat se jejich rozměry stanoví jen odhadem.

Známé je též zjištování podzemních dutin, popřípadě kaveren, geofyzikální metodou.

Je znám způsob zjištění objemu vývrtu, při němž se do vývrtu přivádí čerpadlem proplachovací kapalina jiné hustoty a změří se objem obou kapalin. Tohoto způsobu lze použít jen tehdy, je-li možno vývrt zcela naplnit. Nevýhodou je, že podle tohoto způsobu nejde o zjištění objemu dutiny. Mimoto je prakticky nemožné dokonale uzavřít přírodní dutiny . o mnoha tisících m^ a zaplnit je kapalinou. Podzemní dutiny bývají též často spojeny s atmosférou. Prováděné měření je též nepřesné, jelikož se provádí v dynamických poměrech .

Shora uvedenými známými způsoby je však možno rozměry podzemních dutin zjistit jen velmi nepřesně, což neodpovídá novodobým požadavkům, jelikož při výzkumu a mapování dutin musí být rozměry známé, jelikož zkoumaná dutina může být spojena ještě s jinými skrytými dutinami. Z propadu hlubinného vrtáku lze určit jen jeden rozměr kaverny, z něhož však nelze v důsledku velmi složité morfologie kaveren prakticky obecně usuzovat na její skutečnou velikost. U geofyzikálních -metod ovlivňují několikanásobné odrazy nepříznivě' přesnost měření. Nastavení amplitudy vysílacího signálu může vést ke kladnému výsledku jen u dutin s realtivně pravidelnými obrysy.

Cílem vynálezu je odstranění shora uvedených nedostatků vypracováním tak přesné měřicí metody, které je možno použít všeobecně к měření velikosti podzemních dutin.

Je tedy úkolem vynálezu vypracovat způsob zjištování objemu podzemních dutin, podle něhož je možno zjistit velikost podzemní dutiny nezávisle na jejím tvaru a plošném obrysu podstatně přesněji než použitím jiných metod.

Tento úkol řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že se změna objemu homogenního média naplňujícího zkoumaný prostor provádí výbuchem a objem prostoru se vypočte podle vzorce

Δ v ^{V =} c . Δ P kde V je objem měřeného prostoru v c je stlačítelnost média v MPa ¹,βν je náhlý pokles tlaku а Д p je způsobená změna tlaku v MPa.

CS 268 667 B2

Nejdůležitější výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom* že jeho aplikací je možno určit objem prostorů jakéhokoli objemu a jakékoli morfologie* například u podzemních dutin, podstatně přesněji* než tomu bylo podle dosud známých způsobů. Měřicí zařízení, jichž je třeba к provedení způsobu podle vynálezu* zvyšují poměrně nepatrně pořizovací náklad. Kohout s poloviční otáčkou* uváděný v příkladech* je možno v případě potřeby nahradit jakýmkoli známým ventilem* vhodným pro daný ůCel. Změnu objemu podle vynálezu je možno* jak vyplývá z uvedených příkladů* ovládat rovněž jednoduše a s malým nákladem na provoz.

Vynález je podrobněji vyložen na dále uvedených příkladech.

Příklad 1

Na ropném poli byla provedena sonda zapažená do hloubky 208 m pažnicí o vnitřním průměru 0.115 mm, načež však byla sonda dále hloubena. Dalším vrtáním dosáhl hlubinný vrták hloubky 2187 m krasového vápence, načež došlo ke ztrátě výplachové kapaliny. Tato sonda nemohla být podle dnešního stupně technického rozvoje dokončena a vypažena a byla proto opuštěna. .

Později však vyžadovalo těžení na ropném poli zdokonalení a znovu uvedení sondy do provozu. Avšak ani injektáží 231 m^ cementu, gelu a jiného základkového materiálu se vybavit nepodařilo sondu podle potřeby a dokončit její provedení. Proto se stalo zjištění velikosti prostoru kaveren a systému dutin spojených se sondou opět aktuálním a bylo tentokrát provedené způsobem podle vynálezu.

Na hlavu sondy bylo umístěno zařízení pro měření tlaku s velkou ukazovací přesností, které bylo schopno, informovat o změnách v tlaku o velikosti 1 Pa. Zařízení pro vyhodnocování tlaku s tak přesnou stupnicí je známo a je ho možno použít к tomuto účelu.

Dále bylo na hlavě sondy ummístěno zařízení, známé v praxi pod označením kohout s poloviční otáčkou, jehož zvláštnost spočívá v tom, že při jednom otočení otvíracího mechanismu se kohout otvírá jen na krátkou dobu, na okamžik nebo na několik okamžiků a ihned se zase zavře. Současně se v sondě změřil okamžitý stav kapaliny zjištěný v hloubce 132 m vývrtu.

Poté se působilo na hlavu sondy tlakem 0,536 MPa vyvíjeným pneumatickým kompresorem, což byl první krok přípravných operací. Hodnoty tlaku udávané na měřicím zařízeny byly zaznamenávány. Podle velikosti tlaku udané hodnoty působící na hlavu sondy, klesl tlak vody v sondě. Hladina vody v sondě poklesla přibližně o 50 m.

Objem příslušné dutiny byl v popisovaném případu podle vynálezu zjištěn tak, že otevřením kohoutu s poloviční otáčkou došlo náhle a jen na krátkou dobu к vypuštění vzduchu. V důsledku vypuštění vzduchu klesl tlak na hlavě sondy o 927 Pa a tato hodnota byla zaznamenána měřícím zařízením. Část objemu vypuštěného vzduchu vyplnila voda vzniklá do sondy infiltrací, přičemž tlak na hlavu sondy se ve srovnání s výstupním tlakem ustálil na hodnotě nižší o 541 Pa.

Po provedení těchto úkonů, popřípadě měření, byly pro výpočet rozměrů kaverny vzaty v úvahu jednak účinky adiabatických změn teploty v systému, jímž se rozumí měřicí přístroj spolu se sondou, jelikož v důsledku rychlosti změny tlaku lze pokládat proces za adiabatický, jednak skutečnost, že v sondě se hydrostatické poměry nemění, jelikož část vypuštěného vzduchu v sondě zaujímá voda přitékající z vrstvy. Zjištěné změny tlaku byly v popisovaném případě průběžně zaznamenávány.

Podle postupu, jak byl shora popsán, byla zjištěna velikost kaverny 2600 .

Příklad 2 ‘

Ropa mezi jednou tankovací stanicí na ropném poli a hlavní sběrnou stanicí se dopravovala ocelovým potrubím-v délce 6868,25,m, s vnitřním průměrem 95,4 mm a tlouštkou stěny 6,3 mm. Podél potrubního vedení byla uspořádána vysoce přesná měřicí zařízení popsaná

CS 268 667 B2 v souvislosti s popisem příkladu 1 s jemnou stupnicí a sice tak, že napájecí místa byla od tankovací stanice vzdálena 1 680 m, 3 670 m a 6 870 m. Měření objemu podle vynálezu bylo v tomto případě nutné proto, že zařízení, jehož se používá к čištění potrubí, v úseku mezi místy měření 3 670 m a 6 860 m, Často uvázlo. Za účelem přesného zjištění místa, kde došlo к přerušení činnosti zařízení, bylo třeba zjištění objemu.

К provedení způsobu podle vynálezu byla v místě napájení potrubí v tankovací stanici zapojena mimo kohoutu s poloviční otáčkou, o němž se stala zmínka v souvislosti s popisem příkladu 1, známá odběrná nádoba o objemu 288 cm¹.

Na výstupu byl nejprve změřen tlak v potrubí. Poté byl otevřením kohoutu s poloviční otáčkou náhle vypuštěna ropa z potrubí do odběrné nádoby až do jejího dokonalého naplnění. V důsledku náhlého vypuštění klesl tlak ropy v potrubním vedení o 13,963 KPa, což se projevilo zúžením pružného potrubního vedení. Bylo zjištěno smrštění o 47,5 cm¹.

Změna tlaku bylá též zaznamenána po vypuštění ropy. Vzhledem к známému faktoru stla-4 -1 čitelnosti ropy 4,7 x 10 MPa bylo zjištěno, že z celkového objemu potrubního vedení, to je 49,1 m3 na dráze mezi zastavením čističe potrubí a místem napájení, ubylo 38,5 m¹potrubního objemu. Z těchto dat bylo možno vypočítat vzdálenost čističe potrubí od napájecího místa, které bylo vzdáleno 5 380 m.

Příklad 3

U sklepa neznámého objektu, který je svým vnějším povrchem spojen jen omezeně, například přes zavřené dveře, by bylo možno zjistit jeho objem naplněním základkou.

Způsob podle vynálezu se v tomto případě provádí tak, že se v prostoru sklepa umístí vysoce citlivé zařízení pro měření tlaku, jak bylo popsáno v souvislosti s popisem provedení způsobu podle vynálezu na příkladu 1. Zvětšení objemu vzduchu v prostoru sklepa bylo způsobeno náhlým otevřením shora zmíněného kohoutu s poloviční otáčkou, působícím jako výbuch láhve na plyn obsahující 0,078 m¹ dusíku o tlaku 0,65 MPa. V důsledku detonace se zvýšil v zkoumaném sklepním prostoru tlak o 530 Pa, který se likvidoval tlakem vnější atmosféry.

Způsobem podle vynálezu se tlak vzduchu ve sklepě před výbuchem a poté průběžně po výbuchu měřil a zaznamenával jako změna tlaku. Z těchto dat bylo možno vypočítat objem sklepa, který činil 950 m¹.

Vynález je možno využít zvláště při těžení ropy a ropného plynu.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Způsob zjištování objemu prostorů, zejména podzemních, jako dutin, kaveren, chodeb a podobných přírodních výtvorů, změnou zjištovaného objemu média naplňujícího zkoumaný prostor, podle něhož·se odměřují hodnoty tlaku před změnou objemu a po změně objemu homogenního média v zkoumaném prostoru a podle naměřených hodnot se zjištuje jeho objem, vyznačující se tím, že se změna objemu homogenního média naplňujícího zkoumaný prostor provádí výbuchem aobjem prostoru se vypočte podle vzorce ' . c . Δ p kde V je objem měřeného prostoru v m¹, c je stlačítelnost média v MPa je náhlý pokles tlaku а Д p je způsobená změna tlaku v MPa.