本發(fā)明涉及鹽巖溶腔探測裝置，特別是涉及一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前我國是世界上第一大碳排放國，為了能夠在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，一直在大力推廣風(fēng)能、太陽能、天然氣等清潔能源的使用。但太陽能和風(fēng)能受季節(jié)、天氣、晝夜變化等因素的影響，本身還需要配套的儲(chǔ)能系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)發(fā)電并網(wǎng)和自我調(diào)峰，而天然氣主要依靠對(duì)外進(jìn)口。因此，為了解決新型能源的儲(chǔ)能問題，同時(shí)保障傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備安全，地下儲(chǔ)氣庫的建設(shè)工作刻不容緩。

2、鹽巖由于具有較低的滲透性、較好的流變性、一定的損傷自愈合能力，成為國際公認(rèn)的理想能源儲(chǔ)備場所。我國的鹽巖資源豐富且分布廣泛，已探明的地質(zhì)儲(chǔ)量超過44500億噸，埋深從數(shù)十米到四千米不等，具有建設(shè)能源地下儲(chǔ)庫的良好地質(zhì)條件。為了加快地下鹽巖儲(chǔ)庫建設(shè)，將傳統(tǒng)單井對(duì)流建腔方式改為雙井對(duì)流方式，并充分利用開采鹽礦后遺留下來的大型水平鹽巖溶腔作為儲(chǔ)氣庫。不論是新建水平型溶腔還是水平型鹽巖老腔，在作為儲(chǔ)庫之前必須先探測其形貌，才能判斷其穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，最終給出是否可以充當(dāng)儲(chǔ)氣庫的結(jié)論。但目前的測腔裝置只能實(shí)現(xiàn)垂直型腔體形貌測量，水平型腔體形貌測量還在探索階段。

3、因此，本領(lǐng)域亟需一種水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，以實(shí)現(xiàn)水平型鹽巖溶腔形貌的探測測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置及方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)水平型鹽巖溶腔形貌的探測測量。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，包括探測器和地面監(jiān)控系統(tǒng)，所述地面監(jiān)控系統(tǒng)通過光纜與所述探測器連接并進(jìn)行通信；

4、所述地面監(jiān)控系統(tǒng)包括地面中控臺(tái)和監(jiān)視器，所述地面中控臺(tái)上設(shè)有視頻接口，所述地面中控臺(tái)通過所述視頻接口與所述監(jiān)視器連接；

5、所述探測器包括艙體、推進(jìn)系統(tǒng)、電池組、控制系統(tǒng)、聲吶探測儀、定位系統(tǒng)和避障系統(tǒng)；所述推進(jìn)系統(tǒng)包括安裝在所述艙體上的水平三維矢量推進(jìn)器和垂直推進(jìn)器；所述電池組和所述控制系統(tǒng)安裝于所述艙體內(nèi)，所述電池組為所述推進(jìn)系統(tǒng)、所述控制系統(tǒng)、所述聲吶探測儀、所述定位系統(tǒng)和所述避障系統(tǒng)供電；所述聲吶探測儀安裝于所述艙體的前端；所述定位系統(tǒng)包括所述聲吶探測儀、陀螺儀、深度計(jì)和多普勒測速儀，所述陀螺儀和所述深度計(jì)設(shè)置于所述艙體內(nèi)，所述多普勒測速儀設(shè)置在所述艙體的底部；所述避障系統(tǒng)包括紅外測距傳感器，所述紅外測距傳感器安裝于所述艙體的前端；所述推進(jìn)系統(tǒng)、所述聲吶探測儀、所述定位系統(tǒng)和所述避障系統(tǒng)分別與所述控制系統(tǒng)信號(hào)連接。

6、在一實(shí)施方式中，所述艙體包括鋁合金圓柱空心筒和固定于所述鋁合金圓柱空心筒前后兩端的密封蓋，所述艙體內(nèi)部固定設(shè)有框架，所述電池組和所述控制系統(tǒng)安裝于所述框架上。

7、在一實(shí)施方式中，所述密封蓋焊接固定于所述鋁合金圓柱空心筒上，所述密封蓋上預(yù)留有線路孔，所述線路孔中線路采用密封圈與所述密封蓋密封。

8、在一實(shí)施方式中，所述鋁合金圓柱空心筒外部設(shè)有防水防腐蝕涂層，所述框架為聚丙烯材料。

9、在一實(shí)施方式中，所述鋁合金圓柱空心筒的外徑為120mm，長度為1.2m，壁厚為12mm。

10、在一實(shí)施方式中，所述艙體的前端兩側(cè)和中部各安裝有一個(gè)所述紅外測距傳感器。

11、在一實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)包括主控板和與所述主控板信號(hào)連接的動(dòng)力模塊、供電模塊、避障模塊、測量模塊、定位模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

12、在一實(shí)施方式中，所述電池組采用鋰電池組。

13、在一實(shí)施方式中，所述聲吶探測儀的最大工作壓力為40mpa，最大工作溫度為100℃。

14、本發(fā)明還提供一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測方法，基于以上所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，包括以下步驟：

15、s1：根據(jù)鹽礦開采和造腔地質(zhì)資料，選擇要探測的水平型鹽巖溶腔；

16、s2：對(duì)水平型鹽巖溶腔的豎井進(jìn)行修井工作，并將水平型鹽巖溶腔注滿水，保證所述探測器能夠順利下放、腔內(nèi)行走和回收；

17、s3：將所述探測器從豎井中下放，下放過程中打開所述地面監(jiān)控系統(tǒng)和所述定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測下放位置；

18、s4：所述探測器下放到水平型鹽巖溶腔后，打開所述推進(jìn)系統(tǒng)、所述聲吶探測儀和所述避障系統(tǒng)，所述探測器在水平型鹽巖溶腔行進(jìn)時(shí)，利用所述聲吶探測儀掃描水平溶腔形貌，通過所述光纜將實(shí)時(shí)探測數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龅孛嬷锌嘏_(tái)，進(jìn)行三維重構(gòu)，得到溶腔形貌；

19、s5：完成探測之后，關(guān)閉所述聲吶探測儀，利用步驟s4得到的水平溶腔形貌圖和所述定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，規(guī)劃最佳返回路徑，通過所述地面中控臺(tái)下達(dá)指令，控制所述探測器返回到豎井處；

20、s6：通過所述地面中控臺(tái)分配所述推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力，調(diào)整所述探測器的姿態(tài)，使所述探測器與豎井方向平行，利用所述光纜將所述探測器從豎井中取出。

21、s7：將所述地面中控臺(tái)中儲(chǔ)存的信息進(jìn)行處理分析，獲得水平型鹽巖溶腔的形狀尺寸和容積，探測工作完成。

22、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

23、本發(fā)明通過豎井將探測器下放到水平型鹽巖溶腔，根據(jù)探測器中的定位系統(tǒng)反饋?zhàn)约旱奈恢茫猛七M(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)探測器在溶腔中的自由行走，并通過避障系統(tǒng)和聲吶探測儀完成自動(dòng)避障及腔體形貌掃描，探測掃描數(shù)據(jù)由光纜傳輸?shù)降孛嬷锌嘏_(tái)，進(jìn)行三維重構(gòu)，得到溶腔形貌，將地面中控臺(tái)中儲(chǔ)存的信息進(jìn)行處理分析，獲得水平型鹽巖溶腔的形狀尺寸和容積，實(shí)現(xiàn)水平型鹽巖溶腔形貌的探測測量。

技術(shù)特征：

1.一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：包括探測器和地面監(jiān)控系統(tǒng)，所述地面監(jiān)控系統(tǒng)通過光纜與所述探測器連接并進(jìn)行通信；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述艙體包括鋁合金圓柱空心筒和固定于所述鋁合金圓柱空心筒前后兩端的密封蓋，所述艙體內(nèi)部固定設(shè)有框架，所述電池組和所述控制系統(tǒng)安裝于所述框架上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述密封蓋焊接固定于所述鋁合金圓柱空心筒上，所述密封蓋上預(yù)留有線路孔，所述線路孔中線路采用密封圈與所述密封蓋密封。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述鋁合金圓柱空心筒外部設(shè)有防水防腐蝕涂層，所述框架為聚丙烯材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述鋁合金圓柱空心筒的外徑為120mm，長度為1.2m，壁厚為12mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述艙體的前端兩側(cè)和中部各安裝有一個(gè)所述紅外測距傳感器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括主控板和與所述主控板信號(hào)連接的動(dòng)力模塊、供電模塊、避障模塊、測量模塊、定位模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述電池組采用鋰電池組。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，其特征在于：所述聲吶探測儀的最大工作壓力為40mpa，最大工作溫度為100℃。

10.一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種地下深部水平型鹽巖溶腔形貌探測裝置及方法，涉及鹽巖溶腔探測裝置技術(shù)領(lǐng)域，探測裝置包括探測器和地面監(jiān)控系統(tǒng)，地面監(jiān)控系統(tǒng)通過光纜與探測器連接并進(jìn)行通信；地面監(jiān)控系統(tǒng)包括地面中控臺(tái)和監(jiān)視器，地面中控臺(tái)通過視頻接口與監(jiān)視器連接；探測器包括艙體、推進(jìn)系統(tǒng)、電池組、控制系統(tǒng)、聲吶探測儀、定位系統(tǒng)和避障系統(tǒng)；電池組和控制系統(tǒng)安裝于艙體內(nèi)；聲吶探測儀安裝于艙體的前端；定位系統(tǒng)包括聲吶探測儀、陀螺儀、深度計(jì)和多普勒測速儀；避障系統(tǒng)包括紅外測距傳感器，紅外測距傳感器安裝于艙體的前端；推進(jìn)系統(tǒng)、聲吶探測儀、定位系統(tǒng)和避障系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)信號(hào)連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)水平型鹽巖溶腔形貌的探測測量。

技術(shù)研發(fā)人員：張勝利,梁衛(wèi)國,肖寧,向祖依,徐素國,李靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28