技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下溫度和氣體測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及地?zé)崮芨咝Э碧健?/p>

背景技術(shù)：

深層地?zé)崮荛_發(fā)利用（特別是干熱巖地?zé)崮馨l(fā)電）的成功率和成本主要取決于地?zé)豳Y源的勘探及其靶區(qū)定位，目前國內(nèi)外一般采用遙感、地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)的方法間接獲取地?zé)豳Y源信息，主要是通過地下電性結(jié)構(gòu)、波速結(jié)構(gòu)、重磁結(jié)構(gòu)推斷熱結(jié)構(gòu)，存在勘探周期長、經(jīng)費(fèi)投入大、可靠性低、機(jī)動(dòng)性較差等問題。

為了解決上述問題，需要一種能夠更靈活、快速、直接、高效獲取地下溫度及與地下異常熱活動(dòng)有關(guān)的氣體等信息的測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)，以便得到精準(zhǔn)的地溫梯度和地下三維熱結(jié)構(gòu)。再將該系統(tǒng)獲得的信息與深部地球物理資料相結(jié)合，就能經(jīng)濟(jì)地、有效地、準(zhǔn)確地優(yōu)選深部地?zé)崮荛_發(fā)利用的靶區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一套車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)，能高效地直接獲取地下不同深度的溫度與熱流體活動(dòng)的信息。

本發(fā)明提供了一種所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)，其包括載重車、車載鉆機(jī)、光纖測(cè)溫測(cè)氣單元、數(shù)據(jù)單元、光纜絞車和數(shù)據(jù)顯示單元，所述載重車包括駕駛室和駕駛室后方的載重機(jī)構(gòu)，所述車載鉆機(jī)安裝在載重機(jī)構(gòu)上，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元纏繞在光纜絞車上，所述光纜絞車可拆卸地安裝在載重機(jī)構(gòu)上，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元包括光纖，所述光纖內(nèi)設(shè)有以一定預(yù)設(shè)間距分布式封裝的若干傳感器，所述光纖外層配置高強(qiáng)度耐高溫和高壓的護(hù)套，所述傳感器用來采集溫度和氣體數(shù)據(jù)信息，所述光纖傳遞數(shù)據(jù)，所述護(hù)套能夠保護(hù)傳感器和光纖在移動(dòng)和采集數(shù)據(jù)時(shí)不受外界因素影響，所述光纖一端固定在車載鉆機(jī)的鉆頭上，隨鉆頭進(jìn)入到鉆井內(nèi)，所述光纖另一端連接數(shù)據(jù)單元，所述數(shù)據(jù)單元包括光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀和連接器，所述連接器連接光纖和光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀，所述光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀解析光纖傳回的溫度、氣體等數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)顯示單元安裝在駕駛室，所述數(shù)據(jù)單元連接數(shù)據(jù)顯示單元。

進(jìn)一步的，所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括熱紅外攝像裝置，所述熱紅外攝像裝置安裝于所述載重車的駕駛室頂部，所述熱紅外攝像裝置獲取地面溫度，為制作地面溫度分布圖服務(wù)。

進(jìn)一步的，所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括安裝在載重機(jī)構(gòu)尾部的液壓支腿，所述液壓支腿可單獨(dú)調(diào)節(jié)高度。

進(jìn)一步的，所述光纖上相鄰的傳感器之間的距離在10厘米至100厘米之間，所述光纖為拉曼光纖或光柵陣列光纖。

進(jìn)一步的，所述光纖還可封裝用于測(cè)量電、磁、形變、水位、放射性等物理化學(xué)參量的傳感器。

進(jìn)一步的，所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括安裝在載重機(jī)構(gòu)上方的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)滿足夜間工作照明需求。

本發(fā)明提供的車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)的光纖還可在不與車載鉆機(jī)連接的情況下獨(dú)立工作，在所述車載鉆機(jī)完成鉆井工作取鉆后，所述光纜絞車由液壓驅(qū)動(dòng)，光纖的一端在重物牽引下進(jìn)入到鉆井內(nèi)采集溫度和氣體數(shù)據(jù)信息，光纖的另一端連接數(shù)據(jù)單元。

本發(fā)明的車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)具有測(cè)試參量多、機(jī)動(dòng)性高，可操作性強(qiáng)，施工時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別是能夠一次性獲得不同深度多個(gè)溫度的精確數(shù)據(jù)，從根本上顛覆了原有的地下熱能間接勘探方法。本系統(tǒng)可直接將封裝有傳感器的光纖傳送到鉆井下，排除高溫、高壓等環(huán)境干擾，精確采集到地下溫度及與地?zé)崮苡嘘P(guān)的氣體等直接信息，得到精準(zhǔn)的地溫梯度和不同尺度的三維熱結(jié)構(gòu)，結(jié)合深部地球物理資料，能夠有效地、準(zhǔn)確地優(yōu)選深部地?zé)崮荛_發(fā)利用的靶區(qū)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本發(fā)明車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)的光纖測(cè)溫測(cè)氣單元和數(shù)據(jù)單元的示意圖。

圖3是本發(fā)明車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)的光纖測(cè)溫測(cè)氣單元和數(shù)據(jù)單元的另一示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一套車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)，所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)包括載重車10、車載鉆機(jī)20、光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30、數(shù)據(jù)單元40、光纜絞車50和數(shù)據(jù)顯示單元60，所述載重車10包括駕駛室11和駕駛室后方的載重機(jī)構(gòu)12，所述車載鉆機(jī)20安裝在載重機(jī)構(gòu)12上，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30纏繞在光纜絞車50上，所述光纜絞車50可拆卸地安裝在載重機(jī)構(gòu)12上，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30一端固定在車載鉆機(jī)20的鉆頭21上，隨鉆頭21進(jìn)入到鉆井內(nèi)，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30另一端連接數(shù)據(jù)單元40，所述數(shù)據(jù)單元40和數(shù)據(jù)顯示單元60安裝在駕駛室11，所述數(shù)據(jù)單元40連接數(shù)據(jù)顯示單元60。

所述載重車10選擇載重底盤車或?qū)⑤d重底盤車改裝，所述載重車10負(fù)載車載鉆機(jī)20和測(cè)溫測(cè)氣光纖30在待測(cè)區(qū)域移動(dòng)。

所述車載鉆機(jī)20根據(jù)實(shí)際需要在待測(cè)量區(qū)域按一定比例尺布網(wǎng)鉆出多個(gè)所需鉆井。所述車載鉆機(jī)20選擇鉆探井深為350米至1100米的鉆機(jī)，所述鉆機(jī)的配套系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)、泥漿泵、冷卻器、鉆具、動(dòng)力頭、井架、液壓油箱、操控臺(tái)、光纜絞車等。根據(jù)勘查目的、地質(zhì)結(jié)構(gòu)（如基巖軟硬、蓋層厚度、巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變形等）和施工需要，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一系列鉆井深度不同(如350m、500m、650m、800m、950m、1100m)的鉆井光纖測(cè)溫測(cè)氣車，基本車型（也即標(biāo)配車型）的鉆井深度為350米。基本車型的鉆頭直徑為114mm，鉆桿為76×4500mm。此外，還有不同尺寸的鉆頭和鉆桿（直徑從34mm至200mm），還可配置其它系列型號(hào)。

請(qǐng)參考圖2和圖3，所述光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30包括光纖31，所述光纖31以一定預(yù)設(shè)間距分布式封裝有傳感器32，所述光纖31外層配置高強(qiáng)度抗拉伸耐高溫和高壓的護(hù)套33，所述傳感器32采集溫度和氣體數(shù)據(jù)信息，所述光纖31傳遞數(shù)據(jù)，所述護(hù)套33保護(hù)傳感器32和光纖31在采集數(shù)據(jù)時(shí)不受外界因素影響。

所述光纜絞車50被液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)而傳送光纖31，所述光纖31的一端固定在車載鉆機(jī)20的鉆頭上，所述光纖31隨車載鉆機(jī)20的鉆頭21到鉆井下采集溫度和氣體數(shù)據(jù)信息，所述光纖31的另一端連接數(shù)據(jù)單元40。

所述光纖31的長度大于相應(yīng)的鉆孔深度100米，另外備用4000－6000米長的光纖用于深井測(cè)量。

所述光纖31上相鄰的傳感器32的間距在10厘米至100厘米之間，所述光纖31為拉曼光纖或光柵陣列光纖，所述傳感器32包括溫度傳感器和氣體傳感器，氣體傳感器包括采集CO₂、H₂、CH₄、He、CO等氣體的傳感器。

所述數(shù)據(jù)單元40包括光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀41和連接器42，所述連接器42連接光纖31和光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀41，所述光纖測(cè)量數(shù)據(jù)解調(diào)儀41解析光纖31傳回的溫度和氣體數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)單元40接收光纖測(cè)溫測(cè)氣單元30傳回的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和存儲(chǔ)。

所述數(shù)據(jù)顯示單元60與數(shù)據(jù)單元40連接，多個(gè)鉆井的溫度和氣體數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)顯示單元60上形成井內(nèi)溫度、氣體深度分布圖，便于實(shí)時(shí)檢驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)質(zhì)量。

在另一實(shí)施例中，所述光纖31不與車載鉆機(jī)20連接，在所述車載鉆機(jī)20完成鉆井工作取鉆后，所述光纜絞車50由液壓驅(qū)動(dòng)傳送有重物牽引的光纖31的一端進(jìn)入到鉆井內(nèi)采集溫度和氣體數(shù)據(jù)信息，光纖31的另一端連接數(shù)據(jù)單元40。

請(qǐng)參考圖1，所述載重車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括熱紅外攝像裝置70，所述熱紅外攝像裝置70安裝在所述載重車10的駕駛室11頂部，可全方位旋轉(zhuǎn)，所述熱紅外攝像裝置70拍攝地面溫度結(jié)構(gòu)圖傳送給數(shù)據(jù)顯示單元60為制作地面溫度分布圖服務(wù)，所述數(shù)據(jù)顯示單元60顯示地面溫度結(jié)構(gòu)。

所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括安裝在載重機(jī)構(gòu)12上方的照明系統(tǒng)80，所述照明系統(tǒng)用于夜間工作需要。

所述車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)還包括安裝在載重機(jī)構(gòu)12尾部的液壓支腿90，所述液壓支腿90可單獨(dú)調(diào)節(jié)高度，增強(qiáng)鉆機(jī)鉆井時(shí)車的穩(wěn)定性。

本發(fā)明提供的車載式鉆機(jī)及井下光纖測(cè)溫測(cè)氣系統(tǒng)，由具有良好越野性能的載重底盤車和車載鉆機(jī)、測(cè)溫測(cè)氣光纖裝置構(gòu)成，鉆機(jī)和監(jiān)測(cè)儀器可根據(jù)流動(dòng)勘查和監(jiān)測(cè)的需要，根據(jù)相應(yīng)的服務(wù)目標(biāo)、勘探方案、動(dòng)態(tài)范圍、勘查深度、觀測(cè)精度和施工要求，合理配置，從而使得鉆孔、測(cè)量和監(jiān)測(cè)具有明確的針對(duì)性和有效性。而且勘探和監(jiān)測(cè)密度也可根據(jù)實(shí)際工作需要進(jìn)行調(diào)整，主要為地?zé)崮芸辈?、選區(qū)評(píng)價(jià)和地殼三維熱結(jié)構(gòu)調(diào)查與研究服務(wù)，還能應(yīng)用到城市地下空間勘查、油氣和礦床勘查、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、極端氣候事件監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地下水勘查、地氣耦合調(diào)查與研究等廣泛領(lǐng)域。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中的位置以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。