[发明专利]地热井下水位测量系统

说明书

技术领域

本发明属于机电一体化检测技术，具体涉及到地热井井下动、静水位测量装置。 

背景技术

目前，地热资源的利用是一项重要节能技术。但在地热资源开发和利用中，地热井水位的测量方法较为落后。比如目前采用的人工测试测量方法：用约8毫米的铁棰(探头)，一侧由导线连接，沿测井管或井筒下沉接触到水位，导线的另一端与电流表相接，当金属探头接触到水位液面时电流表接通，然后通过测量导线长度得出地热水位的深度。该方法操作虽然简单，但需要耗费人力恶劣天气无法测量，而且测试技术较为落后。其他常用的测量方法有：在井下固定压力传感器，将压力信号通过导线传递到地面接收仪器，由压力信号计算出地热井的动、静水位。该方法虽解决了人工现场测量的问题，但由于探头需要于长期置于地热水中，所以对探头的耐温、耐腐蚀、密封、抗磁场干扰等要求很高，因此价格昂贵，目前国内产品还不能满足要求。还有的采用充气测试法，即向地热井中充入氮气。该方法虽然不需要在井下放置探头，但多数井口密封不理想，气体泄漏非常快，需要经常更换气瓶，维护较困难。而且当需要进行井口设备维护时需要拆卸充气管，这样将使提升、下降泵的工作时间延长，使用者难以接受。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种采用机械传动跟踪方式的地热井下水位测量系统，可以适用于不同温度和水质的地热井水位测量。 

以下结合附图对本发明的技术原理进行说明。地下井水位测量装置具有：金属锤、换向滑轮、绕线滑轮、测距滑轮、减速器、步进电机、测井管、以及相应的控制系统等。金属锤用钼丝固定，为使钼丝由垂直方向改为水平方向装有换向滑轮，钼丝经过换向滑轮缠绕于绕线滑轮数圈后钼丝端头与测距滑轮固定。在测距滑轮与步进电机之间加装了一个减速器，其目的是：遇有断电的情况时，金属锤会依靠其自重而向下滑移浸入水中，减速器与测距滑轮连接将使测距滑轮产生一个力矩，这样断电时金属锤的位置将保持不变。减速器与步进电机轴连接。信号识别过程为：金属锤为一个电极，与地下水相接触的测井管为另一个电极，保证两电极在安装结构上绝缘。两个电极之间施加电压和采样电阻，因为钼丝与金属锤相连接，所以当金属锤与水面接触时电路接通，控制系统可接 收到采样电阻两端信号，以此控制步进电机的启动、停止及转动方向。测距滑轮上装有感应开关，感应开关输出的脉冲数量与测距滑轮的旋转圈数成正比，由测距滑轮的直径和感应开关输出的脉冲数量可计算出钼丝相对的位移量，由此可以准确测量水位标高。也可以检测步进电机旋转的步数来准确测量水位标高。测量及控制仪器安装在地面进行自动控制，对设备耐温、耐腐蚀及密封要求较低。 

附图说明

所示附图为本发明结构原理图。 

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明做进一步的说明。地下井水位测量装置，具有金属锤1、换向滑轮2、绕线滑轮3、测距滑轮4、减速器5、步进电机6、测井管7以及相应的控制系统8等。金属锤1用钼丝固定。钼丝经过换向滑轮2缠绕于绕线滑轮3数圈后钼丝端头与测距滑轮4固定。测距滑轮4轮轴与减速器5连接，步进电机6与减速器5轴连接。金属锤1作为一个电极，与地下水相接触的测井管7作为另一个电极，两个电极之间施加电压和采样电阻，由控制系统8控制步进电机6的启动、停止及转动方向。当某种原因造成系统断电，如果没有保护措施，由于步进电机没有锁定功能，金属锤自重产生的转矩会带动步进电机旋转，则金属锤会向下运动。造成系统恢复供电后无法确定金属锤的位置，这样将无法恢复系统的测试功能。所以在测距滑轮4与步进电机6之间接入一个大减速比的减速器5。即使某种原因造成系统断电，金属锤自重产生的转矩不会带动步进电机旋转，可保证金属锤的稳定位置。