高精度地溫梯度自動化測量設備及方法技術

本發明專利技術公開了一種高精度地溫梯度自動化測量設備及方法，其地溫梯度測量設備包括壓力溫度傳感器、測量鋼絲、測繩控制裝置、電動機和電動機固定裝置；電動機固定裝置包括電動機固定裝置旋母和電動機固定裝置支架；壓力傳感器通過測量鋼絲與測繩控制裝置相連；測量鋼絲一端與壓力傳感器相連接，另一端纏繞在可轉動橫桿上；電動機的輸出端通過測繩控制裝置固定旋母與可轉動橫桿相連；自動化控制裝置包括用于為電動機提供電源的自動化控制裝置電源以及用于計時的自動計時裝置。本發明專利技術可快速獲得鉆孔溫度?深度曲線信息；測量時間和測量數據深度間隔控制可以通過改變可伸縮絕緣套覆蓋環形鋼絲的長度來實現。

High precision geothermal gradient automatic measuring equipment and method

The invention discloses a high precision automatic measuring equipment and method of temperature gradient, the temperature gradient measurement device includes a temperature sensor, pressure measurement, wire rope measuring control device, a motor and a motor fixing device; the fixing device comprises a motor motor fixing device nut and fixing device for electric motor bracket; pressure sensor by measuring and measuring steel wire rope the measurement control device; one end of the steel wire is connected with the pressure sensor, the other end is wound on the rotating bar; the output end of the electric motor by measuring rope control device fixed nut and rotating rod connected; automatic control device for motor including power supply and power supply automation control device for automatic timing device of timer. The invention can quickly obtain the borehole temperature depth curve information; measurement time and measurement data of depth interval control retractable insulating sleeve covering the annular steel wire length is achieved by changing the.

【技術實現步驟摘要】
高精度地溫梯度自動化測量設備及方法
本專利技術設計地溫梯度自動化測量，具體地指一種高精度地溫梯度自動化測量設備及方法。
技術介紹
地溫梯度是指地層隨深度增加的變化率，是表征地球內部溫度分布均勻程度的重要參數。在水文地質學領域，地溫梯度不僅能夠用來研究含水層地質構造特征，還能夠示蹤地下水流動過程，是一種低成本、無污染、易操作的物理示蹤參數。地溫梯度與地熱背景、載體巖性、載體熱力學性質和地下水運動有關，因此，實現地溫梯度高精度自動化測量較困難。常規的水文地質鉆井內地溫梯度測量通常通過錳銅或銅等金屬材質的溫度傳感器實現，將溫度傳感器置于特定的深度，通過建立定電壓下傳感器電阻與溫度之間的函數關系，實現對鉆孔溫度的測量。這種方式的地溫測量工作存在測溫需要時間長、數據分辨率低和測量誤差較大等缺點，不能很好的滿足科研工作的需求。鑒于上述問題，本專利技術提出一種基于CompactCTD(conductivity、temperature和depth)測定技術的地溫梯度高精度自動化測量設備及操作方法，不僅能夠實現地溫梯度的高精度測量(精確到0.001℃)，還可以進行數據的自動記錄，并提出相應數據整理方法，快速獲得鉆孔溫度-深度曲線信息。
技術實現思路
本專利技術的第一目的在于提供一種高精度地溫梯度自動化測量設備。本專利技術的第二目的在于提供的一種運用上述高精度地溫梯度自動化測量實現地溫測量的方法。本專利技術的第一目是通過如下技術方案實現的：高精度地溫梯度自動化測量設備，包括地溫梯度測量設備和自動化控制裝置；所述地溫梯度測量設備包括壓力溫度傳感器、測量鋼絲、測繩控制裝置、電動機和電動機固定裝置；所述測繩控制裝置包括測繩控制裝置支架、可轉動橫桿和測繩控制裝置固定旋母；所述電動機固定裝置包括電動機固定裝置旋母和電動機固定裝置支架；所述壓力傳感器通過測量鋼絲與測繩控制裝置相連；所述測量鋼絲一端與所述壓力傳感器相連接，所述測量鋼絲另一端纏繞在所述可轉動橫桿上；所述電動機通過電動機固定旋母固定于電動機固定裝置支架上；所述電動機的輸出端通過測繩控制裝置固定旋母與可轉動橫桿相連；所述自動化控制裝置包括用于為所述電動機提供電源的自動化控制裝置電源以及用于計時的自動計時裝置。進一步地，所述自動化控制裝置還包括電源線，所述自動化控制裝置電源一端通過所述電源線與所述電動機相連接；所述自動計時裝置包括金屬秒針、計時表盤、用于支持所述計時表盤的自動計時裝置支架；所示計時表盤設置有環形軌道，環形軌道設置有限位于環形軌道內滑動的環形鋼絲，所環形鋼絲的一端固定并通過導線與所述自動化控制裝置電源另一端相連接所述金屬秒針的固定端通過導線與所述自動化控制裝置電源相連接，所述金屬秒針還與秒鐘控制電源相連接；所述金屬秒針的活動端通過可滑動金屬扣與環形鋼絲活動連接。進一步地，所述環形鋼絲外部包裹有可伸縮絕緣套。進一步地，所述壓力溫度傳感器外側包裹有防水金屬套。本專利技術的第二目的在于提供一種高精度地溫梯度自動化地溫測量方法，包括如下步驟：步驟一、將地溫梯度測量設備和自動化控制裝置置于測量井附近空曠、平整的地面；步驟二、將壓力溫度傳感器與電腦相連接，設置測量開始時間為5分鐘后，將所述壓力溫度傳感器通過防水金屬套密封后與測量鋼絲連接；步驟三、將所述壓力溫度傳感器放入待測井井口，平穩下放所述測量鋼絲至壓力溫度傳感器達到水面處，使用測繩控制裝置固定旋母將電動機與可轉動橫桿相連，并通過電動機固定裝置旋母固定于電動機固定裝置支架上；步驟四、將自動化控制裝置電源斷開，金屬秒針和可滑動金屬扣置于水平向左的位置，可伸縮絕緣套展開至覆蓋環形鋼絲的75％，連通自動化控制裝置電源；步驟五、當待壓力溫度傳感器開始工作時，打開秒鐘控制電源，金屬指針帶動可滑動金屬扣沿環形鋼絲滑動。當可滑動金屬扣位于環形鋼絲未被可伸縮絕緣套覆蓋部位時，電動機開始工作，可轉動橫桿逆時針轉動，測量鋼絲勻速下放；當可滑動金屬扣位于環形鋼絲被可伸縮絕緣套覆蓋部位時，電動機停止工作，可轉動橫桿停止轉動，測量鋼絲靜止不動，壓力溫度傳感器自動測量該深度的地溫；步驟六、待壓力溫度傳感器到達井底時，關閉秒鐘控制電源，擰掉測繩控制裝置固定旋母，將電動機移至測繩控制裝置另一側，使用測繩控制裝置固定旋母將電動機與可轉動橫桿另一邊相連；步驟七、打開秒鐘控制電源，金屬指針帶動可滑動金屬扣沿環形鋼絲滑動，當可滑動金屬扣位于環形鋼絲未被可伸縮絕緣套覆蓋部位時，電動機開始工作，可轉動橫桿順時針轉動，測量鋼絲勻速上拉；當可滑動金屬扣位于環形鋼絲被可伸縮絕緣套覆蓋部位時，電動機停止工作，可轉動橫桿停止轉動，測量鋼絲靜止不動，壓力溫度傳感器自動測量該深度的地溫。待壓力溫度傳感器離開水面，關閉秒鐘控制電源，斷開自動化控制裝置電源，完成測量工作；步驟八、將壓力溫度傳感器中的測量數據通過數據線導出，整理后得到溫度梯度數據；所述高精度地溫梯度自動化地溫測量方法，還包括地溫數據修正程序，通過公式(1)計算得出不同深度溫度值T：Ti＝(Tup+Tdown)/2(1)其中Ti為深度i米處的溫度值，Tup和Tdown分別為下放和上拉鋼絲測繩時測量得到的溫度值。測量方法還包括調節測量時間和測量數據深度間隔的方法：當可伸縮絕緣套覆蓋環形鋼絲n％時，分別通過公式(2)和(3)計算單個地溫數據測量時間t和測量數據深度間隔L：t＝0.6*n(2)L＝(100-n)*0.04(3)其中t和L單位分別為秒和米。本專利技術利用上述的高精度地溫梯度自動化測量設備實現鉆孔或觀測井井溫的測量，快速獲得鉆孔溫度-深度曲線信息；應用范圍廣，CompactCTD壓力溫度傳感器可實現對1000m深度以上的鉆孔或觀測井溫度進行測量；儀器便于攜帶，操作自動化程度高，便于推廣，單個地溫數據測量時間和測量數據深度間隔控制可以通過改變可伸縮絕緣套覆蓋環形鋼絲的長度來實現。附圖說明圖1為本專利技術一種高精度地溫梯度自動化測量設備的結構示意圖。圖2為本專利技術測繩控制裝置結構俯視圖。圖3為本專利技術自動計時裝置結構俯視圖。圖中：地溫梯度測量設備A；自動化控制裝置B；壓力溫度傳感器A1；測量鋼絲A2；測繩控制裝置支架A3.1，可轉動橫桿A3.2，測繩控制裝置固定旋母A3.3；電動機A4；電動機固定裝置旋母A5.1，電動機固定裝置支架A5.2；自動化控制裝置電源B1；電源線B2；金屬秒針B3.1，秒鐘控制電源B3.2，可滑動金屬扣B3.3，環形鋼絲B3.4，可伸縮絕緣套B3.5和自動計時裝置支架B3.6。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本專利技術作進一步地詳細描述，但該實施例不應該理解為對本專利技術的限制，僅作舉例而已，同時通過說明本專利技術的優點將變得更加清楚和容易理解。如附圖所示，高精度地溫梯度自動化測量設備，包括地溫梯度測量設備A和自動化控制裝置B；地溫梯度測量設備A包括壓力溫度傳感器A1、測量鋼絲A2、測繩控制裝置A3、電動機A4和電動機固定裝置A5；測繩控制裝置A3包括測繩控制裝置支架A3.1、可轉動橫桿A3.2和測繩控制裝置固定旋母A3.3；電動機固定裝置A5包括電動機固定裝置旋母A5.1和電動機固定裝置支架A5.2；壓力傳感器A1通過測量鋼絲A2與測繩控制裝置A3相連；電動機A4通過測繩控制裝置固定旋母A3.3與可轉動橫桿A3.2相連；電動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高精度地溫梯度自動化測量設備，其特征在于：包括地溫梯度測量設備(A)和自動化控制裝置(B)；所述地溫梯度測量設備(A)包括壓力溫度傳感器(A1)、測量鋼絲(A2)、測繩控制裝置(A3)、電動機(A4)和電動機固定裝置(A5)；所述測繩控制裝置(A3)包括測繩控制裝置支架(A3.1)、可轉動橫桿(A3.2)和測繩控制裝置固定旋母(A3.3)；所述電動機固定裝置(A5)包括電動機固定裝置旋母(A5.1)和電動機固定裝置支架(A5.2)；所述壓力傳感器(A1)通過測量鋼絲(A2)與測繩控制裝置(A3)相連；所述測量鋼絲(A2)一端與所述壓力傳感器(A1)相連接，所述測量鋼絲(A2)另一端纏繞在所述可轉動橫桿(A3.2)上；所述電動機(A4)通過電動機固定旋母(A5.1)固定于電動機固定裝置支架(A5.2)上；所述電動機(A4)的輸出端通過測繩控制裝置固定旋母(A3.3)與可轉動橫桿(A3.2)相連；所述自動化控制裝置(B)包括用于為所述電動機(A4)提供電源的自動化控制裝置電源(B1)以及用于計時的自動計時裝置(B3)。

【技術特征摘要】
1.高精度地溫梯度自動化測量設備，其特征在于：包括地溫梯度測量設備(A)和自動化控制裝置(B)；所述地溫梯度測量設備(A)包括壓力溫度傳感器(A1)、測量鋼絲(A2)、測繩控制裝置(A3)、電動機(A4)和電動機固定裝置(A5)；所述測繩控制裝置(A3)包括測繩控制裝置支架(A3.1)、可轉動橫桿(A3.2)和測繩控制裝置固定旋母(A3.3)；所述電動機固定裝置(A5)包括電動機固定裝置旋母(A5.1)和電動機固定裝置支架(A5.2)；所述壓力傳感器(A1)通過測量鋼絲(A2)與測繩控制裝置(A3)相連；所述測量鋼絲(A2)一端與所述壓力傳感器(A1)相連接，所述測量鋼絲(A2)另一端纏繞在所述可轉動橫桿(A3.2)上；所述電動機(A4)通過電動機固定旋母(A5.1)固定于電動機固定裝置支架(A5.2)上；所述電動機(A4)的輸出端通過測繩控制裝置固定旋母(A3.3)與可轉動橫桿(A3.2)相連；所述自動化控制裝置(B)包括用于為所述電動機(A4)提供電源的自動化控制裝置電源(B1)以及用于計時的自動計時裝置(B3)。2.根據權利要求1所述的高精度地溫梯度自動化測量設備，其特征在于：所述自動化控制裝置(B)還包括電源線(B2)，所述自動化控制裝置電源(B1)一端通過所述電源線(B2)與所述電動機(A4)相連接；所述自動計時裝置(B3)包括金屬秒針(B3.1)、計時表盤、用于支持所述計時表盤的自動計時裝置支架(B3.6)；所示計時表盤設置有環形軌道，環形軌道設置有限位于環形軌道內滑動的環形鋼絲(B3.4)，所環形鋼絲(B3.4)的一端固定并通過導線與所述自動化控制裝置電源(B1)另一端相連接所述金屬秒針(B3.1)的固定端通過導線與所述自動化控制裝置電源(B1)相連接，所述金屬秒針(B3.1)還與秒鐘控制電源(B3.2)相連接；所述金屬秒針(B3.1)的活動端通過可滑動金屬扣(B3.3)與環形鋼絲(B3.4)活動連接。3.根據權利要求2所述的高精度地溫梯度自動化測量設備，其特征在于：所述環形鋼絲(B3.4)外部包裹有可伸縮絕緣套(B3.5)。4.根據權利要求1所述的高精度地溫梯度自動化測量設備，其特征在于：所述壓力溫度傳感器(A1)外側包裹有防水金屬套。5.應用權利要求2～4所述的高精度地溫梯度自動化地溫測量方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、將地溫梯度測量設備(A)和自動化控制裝置(B)置于測量井附近空曠、平整的地面；步驟二、將壓力溫度傳感器(A1)與電腦相連接，設置測量開始時間為5分鐘后，將所述壓力溫度傳感器(A1)通過防水金屬套密封后與測量鋼絲(A2)連接；步驟三、將所述壓力溫度傳感器(A1)放入待測井井口，平穩下放所述測量鋼絲(A2)至壓力溫度傳感器(A1)達到水面處，使用測繩控制裝置固定旋母(A3.3)將電動機(A4)與可...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張平倉，董林垚，王一峰，王志剛，胡波，喻志強，任洪玉，
申請(專利權)人：長江水利委員會長江科學院，
類型：發明
國別省市：湖北,42