專利名稱：地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣資源開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
由于鹽巖具有典型的蠕變特性，使得世界范圍內(nèi)已建成的鹽穴儲氣庫容積隨著運(yùn)行時間增加而不斷減小。鹽穴儲氣庫容積的減少一方面降低了鹽穴儲氣庫調(diào)峰能力，另一方面將會引起鹽穴儲氣庫地表沉降，甚至出現(xiàn)塌陷，成為影響鹽穴儲氣庫安全的重要因素之一?，F(xiàn)階段對地表沉降量測量的方法主要有地表沉降衛(wèi)星觀測法、靜態(tài)液位型地表沉降測量法。通過分析和現(xiàn)場使用發(fā)現(xiàn)以上方法主要存在以下缺點(diǎn)(I)、地表沉降衛(wèi)星觀測法。雖然該方法測量精度較好、自動化水平高，但是整個系統(tǒng)較為龐大，花費(fèi)較高，對于鹽穴儲氣庫地表沉降這種小范圍測量不具備顯著優(yōu)勢。 (2)、靜態(tài)液位型地表沉降測量法。該方法在設(shè)計操作過程中，為了通過聯(lián)測驗(yàn)證其穩(wěn)定性，在一個區(qū)域內(nèi)應(yīng)至少埋設(shè)三個基準(zhǔn)點(diǎn)，從基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)布設(shè)一至二個等級的高程控制網(wǎng)。首級網(wǎng)用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，次級網(wǎng)用低一級的水準(zhǔn)測量，均按一定周期進(jìn)行觀測，并用嚴(yán)密平差方法求得各觀測點(diǎn)的高程。因此，使得該系統(tǒng)中構(gòu)件較多、操作復(fù)雜，對于鹽穴儲氣庫引起的小面積地表沉降測量的經(jīng)濟(jì)性較差。綜上所述，以上兩種方法在鹽穴儲氣庫地表沉降量測量上都存在可以改進(jìn)和提高的地方，才能更好滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種地下鹽穴儲氣庫地表沉降量測量裝置及測量方法，以解決鹽穴儲氣庫地表沉降量測量中存在的難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，包括盛液筒、盛液筒支架、測量筒、測量筒支架、軟管；盛液筒底部有凸出接口，測量筒底部有凸出接口，其特征在于測量筒至少有I個；盛液筒由盛液筒支架支撐，測量筒由測量筒支架支撐；盛液筒上有液位指示器，用于指示盛筒液面變化；測量筒上有刻度，用于指示測量筒液面變化；盛液筒底部的凸出接口和測量筒底部的凸出接口由軟管連通。優(yōu)選地，盛液筒底部凸出接口上安裝有流量控制閥，頂部安裝有頂蓋，盛液筒內(nèi)部液面上安裝有密封浮子。優(yōu)選地，盛液筒為金屬或硬質(zhì)聚氯乙烯材料制成的容器，盛液筒直徑為10 20倍測量筒直徑、高度為I. 5 2m ;頂蓋為雙層結(jié)構(gòu)，帶有通氣孔；液位指示器為透明材料制成，帶有指示液面高度變化的刻度，最小測量精度為0. Icm0優(yōu)選地，測量筒底部凸出接口上安裝有流量控制閥，頂部安裝有頂蓋，測量筒內(nèi)部液面上安裝有密封浮子。
優(yōu)選地，測量筒為透明聚氯乙烯材料制成的容器，最小測量精度為0. Icm ;測量筒外直徑為10cm、高度為I. 5 2m ;頂蓋為雙層結(jié)構(gòu)，帶有通氣孔。優(yōu)選地，盛液筒支架和測量筒支架均有四條腿，均勻分布；每條腿都具有獨(dú)立伸縮性，可以通過腿上的螺栓對腿長進(jìn)行調(diào)節(jié)；支架腿底部為尖錐狀，可以插入地表下20cm。優(yōu)選地，盛液筒支架上有圓形托盤為金屬制成，托盤直徑為I. 2倍盛液筒直徑、厚度為1cm，托盤中心位置處有直徑為5cm的貫穿圓孔，托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為50cm ;測量筒支架上有圓形托盤為金屬制成，托盤直徑為I. 2倍測量筒直徑、厚度為1cm，托盤中心位置處有直徑為5cm的貫穿圓孔，托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為50cm，欄桿內(nèi)側(cè)有橡膠支座，用于固定測量筒。地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量方法，其特征在于包含以下步驟(I)、根據(jù)沉降測量區(qū)大小和位置，確定盛液筒位置、測量筒位置和測量筒數(shù)量；安裝支架并根據(jù)地形調(diào)整支架高度，將盛液筒、測量筒分別放在支架上并固定好；盛液筒、測量筒底部凸出接口通過托盤圓孔，并關(guān)閉流量控制閥門；采用軟管將盛液筒和各個測量筒·連接起來；(2)、打開盛液筒頂蓋注入含有染色劑的液體，在液面上安裝密封浮子，蓋上盛液筒頂蓋；依次打開盛液筒的流量控制閥門和測量筒的流量控制閥門，使得各個測量筒中都有一定量的液體，確保測量筒內(nèi)的密封浮子位于液面上；(3)、等液面穩(wěn)定后，通過調(diào)整支架腿上的螺栓調(diào)節(jié)支架高度使得各個測量筒中液面高度與盛液筒中的液面高度保持一致；靜置2小時后再進(jìn)行支架高度調(diào)整，使得液面與地平面水平；(4)、靜置2小時后記錄下盛液筒和各個測量筒中液面高度初始值；監(jiān)測液面變化，并記錄下液面變化數(shù)據(jù)。優(yōu)選地,注入盛液筒中的液體含有紅色、粉紅色或藍(lán)色的染色劑。優(yōu)選地，盛液筒、測量筒的初始液面高度為最大刻度的30% 40%;測量筒的初始液面高度與盛液筒的初始液面高度誤差小于10% ;測試過程中，支架和容器與地平面保持水平。本發(fā)明適用于鹽穴儲氣庫、衰竭油氣藏、含水層型、廢棄礦洞型等儲氣庫地表沉降量測量，同時也適用于于油氣開采引起的地表沉降等測量；該測試裝置構(gòu)造簡單，造價低廉，可靠性高；具體實(shí)施步驟簡潔、易于現(xiàn)場操作、對工人技術(shù)水平要求低，有利于現(xiàn)場推廣和使用。


圖I是地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置示意圖；圖2是盛液筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是測量筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是盛液筒支架示意圖；圖5是測量筒支架示意圖；圖中1、盛液筒，2、密封浮子，3、盛液筒支架，4、欄桿，5、托盤，6、支架腿，7、螺栓，
8、流量控制閥門，9、凸出接口，10、軟管，11、頂蓋，12、通氣孔，13、液位指示器，14、液體，20、第一測量筒，21、測量筒支架，22、橡膠支座，23、第二測量筒，24、第三測量筒。
具體實(shí)施例方式我國某鹽穴儲氣庫在造腔過程中，地表出現(xiàn)了沉降，在不同位置處形成了大小不一的水泡子，沉降區(qū)范圍大約為以鹽穴中心地表為圓心的300m圓形區(qū)域，圓形區(qū)域外基本不受沉降影響。為了對該沉降區(qū)域的地表沉降量進(jìn)行監(jiān)測，一共選擇了三個測量點(diǎn)。如圖I所示，地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，包括盛液筒I、盛液筒支架3、第一測量筒20、第二測量筒23、第三測量筒24、測量筒支架21、軟管10 ;盛液筒底部有凸出接口 9，測量筒底部有凸出接口 10。盛液筒放在盛液筒支架上，盛液筒上有液位指示器13，用于指示盛筒液面變化；盛液筒底部的凸出接口和第一測量筒、第二測量筒、第三測量筒底部的凸出接口由軟管連通。如圖2所示，盛液筒為不銹鋼制成的圓柱形容器，容器壁厚為3. 5mm，可以保證盛液筒在整個測量工程中不發(fā)生變形；盛液筒直徑為I. 5m、高度為2m。頂蓋為硬質(zhì)聚氯乙烯材料制成、雙層結(jié)構(gòu)，在下層結(jié)構(gòu)上有通氣孔12，用于保持盛液筒內(nèi)壓力與大氣壓力相同； 液位指示器為透明聚氯乙烯材料制成，帶有指示液面高度變化的刻度，刻度從下到上為0和I. 8m，最小測量精度為0. Icm0盛液筒底部凸出接口上安裝有流量控制閥8 ;凸出接口長度為5cm，外徑為2cm、內(nèi)徑I. 4cm，為金屬制成；頂部安裝有頂蓋11，盛液筒內(nèi)部液面上安裝有密封浮子2。密封浮子為硅膠泡沫制成，主要用于分隔液面和空氣，防止液體揮發(fā)，密封浮子為圓形，直徑為
I.49m、厚度為5cm，可以隨著液面升降而自由移動；盛液筒內(nèi)液體14為清水，帶有紅色染色齊U，以方便讀數(shù)。流量控制閥用于控制盛液筒內(nèi)流體流出；盛液筒內(nèi)部液面上部的密封浮子用于防止盛液筒內(nèi)液體蒸發(fā)，降低測量誤差。如圖3所示，測量筒為透明的有機(jī)玻璃制成的圓柱形容器，圓柱體高度為2. 0m、直徑為10cm，高度刻度從上到下標(biāo)注為0和I. 8m，最小測量精度為0. Icm0測量筒底部都有凸出接口，凸出接口外徑為2cm、內(nèi)徑為I. 4cm、長度為3. 5cm,凸出接口上安裝有流量控制閥門。測量筒頂部安裝有頂蓋，防止測量過程中雨水流入。測量筒內(nèi)部液面上面安裝有密封浮子，密封浮子為硅膠泡沫制成，主要用于分隔液面和空氣，防止液體揮發(fā)，密封浮子為圓形，直徑為9. 9cm、厚度為2cm，可以隨著液面升降而自由移動。如圖4所示，盛液筒支架3包括欄桿4、托盤5、支架退6、螺栓7。盛液筒支架高度為0. Sm，支架腿底端為圓錐狀，可以插入地面20cm;支架有四條腿，均勻分布；每條腿都具有獨(dú)立伸縮性，通過調(diào)整每條腿上的螺栓來調(diào)整腿長，使得托盤與地平面水平；盛液筒支架上部帶有一個直徑為I. Sm的圓形托盤，托盤為鋁合金制成，厚度為2cm，托盤中間有直徑為5cm的貫穿圓孔用于放置容器的凸出接口 ；托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為50cm，欄桿采用直徑為4_鋼筋制成，以防止容器滑落。如圖5所示，測量筒支架21包括欄桿4、橡膠支座22、托盤5、支架退6、螺栓7。測量筒架高度為0. Sm，支架腿底端為圓錐狀，可以插入地面20cm;支架有四條腿，均勻分布；每條腿都具有獨(dú)立伸縮性，通過調(diào)整每條腿上的螺栓來調(diào)整腿長，使得托盤與地平面水平；測量筒支架上部帶有一個直徑為12cm的圓形托盤，托盤為鋁合金制成，厚度為2cm，托盤中間有直徑為5cm的貫穿圓孔用于放置容器的凸出接口 ；托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為50cm，欄桿采用直徑為4_鋼筋制成，以防止容器滑落。測量筒支架的支架內(nèi)側(cè)帶有4個橡膠支座用于固定測量筒。圖I所示的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量方法實(shí)施過程如下(I)、根據(jù)該鹽穴儲氣庫沉降區(qū)面積，將盛液筒放置在距離鹽穴地表沉降中心點(diǎn)400m位置處，該位置受鹽穴地表沉降量影響較小，基本上可以認(rèn)為不受影響；放置盛液筒支架，調(diào)整支架腿的長度，使得托盤與地平面水平；將盛液筒放置在支架上；盛液筒底部凸出接口通過圓形托盤底部的貫穿圓孔，關(guān)閉流量控制閥門，在凸出接口上安裝聚氯乙烯材料的軟管，并保證軟管連接的可靠性；第一測量筒安裝位置選在距離鹽穴地表沉降中心300m位置處；放置第一測量筒支架，調(diào)整支架腿的長度，使得托盤與地平面水平；將第一測量筒放置在支架上；第一測量筒底部凸出接口通過圓形托盤底部的貫穿圓孔，關(guān)閉流量控制閥門，在凸出接口上安裝聚氯乙烯材料的軟管，并保證軟管連接的可靠性；同理，依次在距離鹽穴地表沉降中心IOOm位置處和鹽穴地表沉降中心安裝第二和第三測量筒；采用聚氯乙烯材料的軟管將盛液筒和各個測量筒連接起來； (2)、打開盛液筒頂蓋注入帶有紅色染色劑的水至液位指示器0. Sm位置處，蓋上頂蓋；依次打開盛液筒、第一、第二、第三測量筒底部的流量控制閥門；(3)、靜置12小時后，通過調(diào)整盛液筒和測量筒支架上螺栓來調(diào)節(jié)支架腿長度使得各個測量筒液面高度與盛液筒液面高度誤差在10%以內(nèi)，并保證液面與地平面水平；(4)、液面水平度調(diào)節(jié)完成后，靜置2小時，記錄下盛液筒和各個測量筒中液面高度初始值；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)每一周記錄一次液面變化數(shù)據(jù)，記錄55個周。記錄結(jié)果顯示盛液筒和三個測量筒中液面高度初始值分別為0. 786m、0. 784m、
0.782m、0. 788m，盛液筒和三個測量筒的初始液面高度誤差均在10%以內(nèi)。55周后主盛液筒和三個子測量筒中液面高度分別為0. 785m、0. 793m、0. 799m、0. 818m，可以計算得到盛液筒液面降低值為1mm，第一、第二、第三測量筒液面分別升高了 9mm、17mm和30mm。通過將盛液筒液面降低值分別與第一、第二、第三測量筒液面的升高值進(jìn)行加和，即可得到第一、第二、第三測量點(diǎn)地表沉降量分別為10mm、18mm、31mm。本發(fā)明適用于鹽穴儲氣庫、衰竭油氣藏、含水層型、廢棄礦洞型等儲氣庫地表沉降量測量，同時也適用于于油氣開采引起的地表沉降等測量。
權(quán)利要求
1.地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，包括盛液筒、盛液筒支架、測量筒、測量筒支架、軟管；盛液筒底部有凸出接口，測量筒底部有凸出接口，其特征在于測量筒至少有I個；盛液筒由盛液筒支架支撐，測量筒由測量筒支架支撐；盛液筒上有液位指示器，用于指示盛筒液面變化；測量筒上有刻度，用于指示測量筒液面變化；盛液筒底部的凸出接口和測量筒底部的凸出接口由軟管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于盛液筒底部凸出接口上安裝有流量控制閥，頂部安裝有頂蓋，盛液筒內(nèi)部液面上安裝有密封浮子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于盛液筒為金屬或硬質(zhì)聚氯乙烯材料制成的容器，盛液筒直徑為10 20倍測量筒直徑、高度為I.5 2m ;頂蓋為雙層結(jié)構(gòu)，帶有通氣孔；液位指示器為透明材料制成，帶有指示液面高度變化的刻度，最小測量精度為0. Icm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于測量筒底部凸出接口上安裝有流量控制閥，頂部安裝有頂蓋，測量筒內(nèi)部液面上安裝有密封浮子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于測量筒為透明聚氯乙烯材料制成的容器，最小測量精度為0. Icm ;測量筒外直徑為10cm、高度為I.5 2m ;頂蓋為雙層結(jié)構(gòu)，帶有通氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于盛液筒支架和測量筒支架均有四條腿，均勻分布；每條腿都具有獨(dú)立伸縮性，可以通過腿上的螺栓對腿長進(jìn)行調(diào)節(jié)；支架腿底部為尖錐狀，可以插入地表下20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置，其特征在于盛液筒支架上有圓形托盤為金屬制成，托盤直徑為I. 2倍盛液筒直徑、厚度為1cm，托盤中心位置處有直徑為5cm的貫穿圓孔，托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為.50cm ;測量筒支架上有圓形托盤為金屬制成，托盤直徑為I. 2倍測量筒直徑、厚度為1cm，托盤中心位置處有直徑為5cm的貫穿圓孔，托盤高度方向上有欄桿，欄桿與托盤邊緣連接，欄桿高度為50cm，欄桿內(nèi)側(cè)有橡膠支座，用于固定測量筒。
8.地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量方法，采用權(quán)利要求1-7所述的測量裝置，其特征在于包含以下步驟 (1)、根據(jù)沉降測量區(qū)大小和位置，確定盛液筒位置、測量筒位置和測量筒數(shù)量；安裝支架并根據(jù)地形調(diào)整支架高度，將盛液筒、測量筒分別放在支架上并固定好；盛液筒、測量筒底部凸出接口通過托盤圓孔，并關(guān)閉流量控制閥門；采用軟管將盛液筒和各個測量筒連接起來； (2)、打開盛液筒頂蓋注入含有染色劑的液體，在液面上安裝密封浮子，蓋上盛液筒頂蓋；依次打開盛液筒的流量控制閥門和測量筒的流量控制閥門，使得各個測量筒中都有一定量的液體，確保測量筒內(nèi)的密封浮子位于液面上； (3)、等液面穩(wěn)定后，通過調(diào)整支架腿上的螺栓調(diào)節(jié)支架高度使得各個測量筒中液面高度與盛液筒中的液面高度保持一致；靜置2小時后再進(jìn)行支架高度調(diào)整，使得液面與地平面水平； (4)、靜置2小時后記錄下盛液筒和各個測量筒中液面高度初始值；監(jiān)測液面變化，并記錄下液面變化數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量方法，其特征在于注入盛液筒中的液體含有紅色、粉紅色或藍(lán)色的染色劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8-9所述的地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量方法，其特征在于盛液筒、測量筒的初始液面高度為最大刻度的30% 40% ;測量筒的初始液面高度與盛液筒的初始液面高度誤差小于10% ;測試過程中，支架和容器與地平面保持水平。
全文摘要
本發(fā)明屬于油氣資源開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種地下鹽穴儲氣庫地表沉降測量裝置及測量方法。測量裝置包括盛液筒、盛液筒支架、測量筒、測量筒支架、軟管；盛液筒底部有凸出接口，測量筒底部有凸出接口，其特征在于盛液筒由盛液筒支架支撐，測量筒由測量筒支架支撐；盛液筒上有液位指示器，用于指示盛筒液面變化；測量筒上有刻度，用于指示測量筒液面變化；盛液筒底部的凸出接口和測量筒底部的凸出接口由軟管連通。測量方法實(shí)施過程包括步驟安裝盛液筒、測量筒；注入液體；調(diào)整液面水平度；沉降量測量。本發(fā)明構(gòu)造簡單，造價低廉，可靠性高，有利于現(xiàn)場推廣和使用；本發(fā)明也適用于衰竭油氣藏、含水層型、廢棄礦洞型等儲氣庫地表沉降量測量。
文檔編號G01C5/04GK102721407SQ20121023297
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者姜婷婷, 楊秀娟, 王同濤, 閆怡飛, 閆相禎 申請人:中國石油大學(xué)(華東)