[实用新型]地下井水位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型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，本实用新型的目的是提供一种采用机械传动跟踪方式的地下井水位测量装置，可以适用于不同温度和水质的地热井水位测量。

以下结合附图对本实用新型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、测井管、步进电机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，测距滑轮轮轴与步进电机连接。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。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

所示附图为本实用新型结构原理图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型做进一步的说明。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、步进电机5以及相应的控制系统6等。金属锤1用钼丝固定。钼丝经过换向滑轮2缠绕于测距滑轮4数圈后钼丝端头与测距滑轮4固定，测距滑轮4轮轴与步进电机5连接。金属锤1为一个电极，与地下水相接触的测井管6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7控制步进电机5的启动、停止及转动方向。换向定滑论2垂直安装在测井管6的上方。测井管是专门用于测试水位，并独立安装到井下的一根直径约20-25mm的金属管。使金属锤1上下移动的机械传动装置固定在绝缘平板也安装在地热井口上。安装时要准确测定金属锤1与地热水井水位的原始距离，并将此数据存入控制系统7。金属锤与测井管两电极之间施加5V直流电源和500欧姆左右采样电阻构成电流回路，采样电阻两端的电压值将作为判断金属锤是否接触水面的信号，该信号由控制系统7接收。控制系统定时检测电流回路信号，如检测信号判断为断路，表示金属锤未与水面接触，控制系统7将启动电机正向旋转放下金属锤1，直至电流回路刚刚导通，表示金属锤已与水面接触。测距滑轮的直径已知，金属锤1与地热井水位的原始距离已知，只要测量钼丝缠绕到测距滑轮的长度，即由感应开关输出的脉冲数量乘以测距滑轮的直径，即可计算出钼丝(金属锤)从起始点位置到水面的相对位移量，由此准确测量水位标高。在前述条件下，也可以自电流回路刚刚导通时，测定步进电机5旋转的步数来准确测量水位标高：即步进电机步进脉冲数量乘以测距滑轮的直径等于钼丝从起始点位置到水面的相对位移量。由于地热井水位变化受多种因素影响，当定时检测信号判断电流回路为接通时，为了准确定位金属锤与液面接触的位置，步进电机将反向旋转上提金属锤，重复下放金属锤步骤，多次测量结果基本一致时，确认出井位液面的标高。

本实用新型的特点是：由于本发明采用机械传动跟踪原理，在低成本投入的前提下，解决了人工及其它测量方法所带来的各种问题。首先不需要在井下安装任何电子测试探头，可有效地解决由于地热水温度高、腐蚀性强、探头密封不严所造成测试探头易损坏的问题。其次，测试过程不需要消耗任何材料，如专用气体等，降低维护成本。该测试系统能达到自动控制，所有测量和控制装置均位于地上，降低了对各部件耐温等要求，维护方便，低成本、易安装要求，可准确测量井下水位。采用此方法对环境不会造成任何影响，在地热利用管理上具有很大的应用推广价值。