一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法
2023-04-27 11:46:31 2
一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法
【專利摘要】本發明公開一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，將液位檢測裝置安裝在井下生產套管外壁，後隨生產套管一同放至井下目標位置；液位檢測裝置通過周圍環境使電導率變化，將液位檢測裝置電導率與預設值比較，判斷該液位檢測裝置是否位於溶液中，從而得出溶腔的液位。液位檢測裝置與井上控制器相連；井上控制器與顯示設備或生產控制系統連接，提供井下液位信息。本發明的優點為：可以在生產過程中對溶腔中溶液液位進行實時監測，解決了因溶腔液位控制困難對地質條件複雜的淺層礦床無法開發的問題，填補了國內鉀鹽生產領域的空白。
【專利說明】一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位測量監視的方法，應用於鑽井水溶法開採鉀鹽固體礦時，對井下礦層溶腔內的鉀鹽溶液液位的實時測量監視。
【背景技術】
[0002]固體鉀鹽礦分為地表礦，地下礦兩種，固體礦床開採方法有旱採和水採。旱採分露天開採與地下開採，水採又分硐室開採與鑽井水溶。其中，鑽井水溶開採方式通常由的生產套管I進行，如圖1所示；生產套管為由表層套管與中心管構成的雙層套管結構，中心管長度長於表層套管。由此，將生產套管伸入井下溶腔內，由中心管與表層套管間的空腔注入淡水，溶解溶腔礦床中的有益組分成為溶液，並由中心管返出地面，進行加工。為了防止淡水將溶腔頂部礦物質溶解，造成大面積礦體坍塌，通常會根據採礦工藝向溶腔中通入空氣或油性物質，在淡水上表面形成氣墊層或油墊層，對溶腔中溶液液位進行控制。鑽井水溶開採與一般開採方法相比，主要優點為:可以開採較深的礦床，深度可達1000?2000m，適合於開採可採厚度小、品位低的礦體；採掘建設時間短，勞動強度小，易操作；無井下作業安全問題；可省去採掘運輸工序。
[0003]但是由於井下地質條件複雜，一旦溶腔的液位達到溶腔頂部，則有可能使溶腔頂部礦物質溶解，造成大面積礦體坍塌，因此對溶腔液位進行有效的監測，及時將液位信息提供給生產部門，使之採取必要的手段對液位進行控制，在鑽井水溶開採中具有重要意義。一直以來，由於缺乏有效的井下實時液位檢測方法，使得鑽井水溶開採的方式在實際生產中受到了很大的限制。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提出一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位測量監視的方法，實現對井下液位進行實時監控的目的。
[0005]本發明一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，通過下述步驟實現:
[0006]步驟1:在生產套管外壁上安裝η個具有兩個電極的檢測元件液位檢測裝置，η > I。
[0007]步驟2:將η個液位檢測裝置與井上控制器相連，並將控制器與井上顯示設備相連。
[0008]步驟3:將η個液位檢測裝置與生產套管一同放入井下後分別位於設定的目標位置。
[0009]步驟4:通過控制器實時採集η個液位檢測裝置的電導率信號，與預設值進行比較；當電導率信號高於或低於所預設值時，則控制器向顯示設備輸出到位信號，通過顯示設備對液位信息進行顯示。
[0010]本發明液位測量監視的方法，具體通過下述步驟實現:[0011]本發明的優點為:
[0012]1、本發明液位實時測量監視的方法，對井下液位位置進行實時檢測，並將液位信息傳至井上控制設備進行就地顯示，並可通過將信息傳至生產控制系統中，從而實現對井下液位進行實時監控的目的，且對礦區的生態環境幾乎沒有任何影響；
[0013]2、本發明液位實時測量監視的方法，解決了因溶腔液位控制困難對地質條件複雜的淺層礦床無法開發的問題，填補了國內鉀鹽生產領域的空白。
[0014]3、本發明液位實時測量監視的方法，在實際的鑽井水溶開採中，當需要對更上一層的鉀鹽礦石進行溶解時，可將生產套管根據生產的需要上提，由於液位檢測裝置固定在生產套管上，因此無需對裝置進行重新安裝定位，即可滿足使用要求，極大地方便了生產應用；
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為鑽井水溶開採方式示意圖；
[0016]圖2為本發明液位測量方法流程圖；
[0017]圖3為液位測量裝置結構及安裝方式示意圖。
[0018]圖中:
[0019]1-生產套管 2-溶腔 3-液位檢測裝置 4-控制器
[0020]5-顯示設備 6-報警器 7-生產控制系統 101-表層套管
[0021]102-中心管 301-電極
[0022]具體實施方法
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0024]本發明鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位測量監視的方法，如圖1所示，通過下述步驟實現:
[0025]步驟1:在生產套管I外壁上安裝η個液位檢測裝置3,η > I,如圖2所示；液位檢測裝置3採用電極套環的形式，具有兩片環形電極301的檢測元件，通過兩片環形電極301構成一個電極對，便於在生產套管I上的安裝。環形電極301通常採用鈦金屬環電極或鉬金屬環電極；且液位檢測裝置3耐腐蝕性強。
[0026]步驟2:將液位檢測裝置3與井上控制器4相連，並將控制器4與井上顯示設備5相連。
[0027]步驟3:調節液位檢測裝置3在生產套管I上的位置，使液位檢測裝置3與生產套管I一同放入井下後分別位於設定的目標位置。
[0028]步驟4:當液位檢測器3中兩片電極301間的物質由鉀鹽溶液(空氣)轉變為空氣(鉀鹽溶液)時，或由鉀鹽溶液(油性物質)轉變為油性物質(鉀鹽溶液)時，兩片電極301間的電導率會發生變化；通過控制器4實時採集兩片電極301間電導率信號，與預設值進行比較，當電導率信號高於或低於所對應的預設值時，則鉀鹽溶液已到達到液位檢測裝置3所在位置；此時，則控制器4向顯示設備5輸出到位信號，通過顯示設備5對液位信息進行顯示。上述顯示設備5可為顯示器或指示燈，若顯示設備5採用顯示器，則顯示提示信息「液位到達液位檢測器位置」；或在顯示器中設計溶腔整體高度進度條，則用顏色標示出液位所在高度。若顯示設備5為指示燈，則指示燈亮起。[0029]上述步驟I中，通過在生產套管I上安裝一個以上液位檢測裝置3後，可得到更多的液位信息，便於生產操作人員更準確地控制井下液位；且可對各液位檢測裝置3對應的液位信息設定不同的預警級別，由溶腔2最上方至最下方的液位檢測裝置3對應的液位信息設定由高到低的預警級別，當液位到達溶腔2最上方的液位檢測裝置3時，則通過控制器4向井上報警器6發送報警信號。
[0030]上述步驟2中，控制器4可以接入單個液位檢測裝置3，也可以同時接入多個液位檢測裝置3 ;每個液位檢測裝置3的電導率信號分別和相應的預設值進行實時比較，用以滿足不同地區由於礦層成分的不同造成溶腔中礦石溶液電導率的不同。
[0031]上述控制器4還可通過通信接口或輔助觸點接入生產控制系統7 (如:PLC或DCS系統)中，使生產操作人員就可以通過遠程上位機對井下液位進行實時監控和報警。
【權利要求】
1.一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:通過下述步驟實現: 步驟1:在生產套管外壁上安裝η個具有兩個電極的檢測元件液位檢測裝置，n^l； 步驟2:將η個液位檢測裝置與井上控制器相連，並將控制器與井上顯示設備相連； 步驟3:將η個液位檢測裝置與生產套管一同放入井下後分別位於設定的目標位置； 步驟4:通過控制器實時採集η個液位檢測裝置的電導率信號，與預設值進行比較；當電導率信號高於或低於所預設值時，則控制器向顯示設備輸出到位信號，通過顯示設備對液位信息進行顯示。
2.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述兩個電極採用環形電極。
3.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述兩個電極為鈦金屬環電極或鉬金屬環電極。
4.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述η>1時，η個液位檢測裝置在對應的液位信息設定不同的預警級別，由溶腔最上方至最下方的液位檢測裝置對應的液位信息設定由高到低的預警級別，當液位到達溶腔最上方的液位檢測裝置時，則通過控制器向井上報警器發送報警信號。
5.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述顯示設備為顯示器或指示燈。
6.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述步驟2中，控制器接入一個以上液位檢測裝置；每個液位檢測裝置的電導率信號分別和相應的預設值進行實時比較。
7.如權利要求1所述一種鉀鹽固體礦鑽井水溶法溶腔液位實時測量監視的方法，其特徵在於:所述控制器通過通信接口或輔助觸點接入生產控制系統。
【文檔編號】E21B47/047GK103615235SQ201310629135
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】殷久昌, 趙明智, 曾令國 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司