一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法

摘要

本发明公开一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，将液位检测装置安装在井下生产套管外壁，后随生产套管一同放至井下目标位置；液位检测装置通过周围环境使电导率变化，将液位检测装置电导率与预设值比较，判断该液位检测装置是否位于溶液中，从而得出溶腔的液位。液位检测装置与井上控制器相连；井上控制器与显示设备或生产控制系统连接，提供井下液位信息。本发明的优点为：可以在生产过程中对溶腔中溶液液位进行实时监测，解决了因溶腔液位控制困难对地质条件复杂的浅层矿床无法开发的问题，填补了国内钾盐生产领域的空白。

权利要求

1.一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：在生产套管外壁上安装n个具有两个电极的检测元件液位检测装置，n≥1；

步骤2：将n个液位检测装置与井上控制器相连，并将控制器与井上显示设备相连，所述显示设备为显示器或指示灯；若显示设备采用显示器，则显示提示信息“液位到达液位检测器位置”；或在显示器中设计溶腔整体高度进度条，则用颜色标示出液位所在高度；若显示设备为指示灯，则指示灯亮起；

步骤3：将n个液位检测装置与生产套管一同放入井下后分别位于设定的目标位置；

步骤4：通过控制器实时采集n个液位检测装置的电导率信号，与预设值进行比较；当电导率信号高于或低于所预设值时，则控制器向显示设备输出到位信号，通过显示设备对液位信息进行显示；若n>1时，每个液位检测装置的电导率信号分别和相应的预设值进行实时比较。

2.如权利要求1所述一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，其特征在于：所述两个电极采用环形电极。

3.如权利要求1所述一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，其特征在于：所述两个电极为钛金属环电极或铂金属环电极。

4.如权利要求1所述一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，其特征在于：所述n>1时，n个液位检测装置在对应的液位信息设定不同的预警级别，由溶腔最上方至最下方的液位检测装置对应的液位信息设定由高到低的预警级别，当液位到达溶腔最上方的液位检测装置时，则通过控制器向井上报警器发送报警信号。

5.如权利要求1所述一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，其特征在于：所述控制器通过通信接口或辅助触点接入生产控制系统。

说明书

一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法

技术领域

[0001] 本发明是一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位测量监视的方法，应用于钻井水溶法开采钾盐固体矿时,对井下矿层溶腔内的钾盐溶液液位的实时测量监视。

背景技术

[0002] 固体钾盐矿分为地表矿，地下矿两种，固体矿床开采方法有旱采和水采。旱采分露天开采与地下开采，水采又分硐室开采与钻井水溶。其中，钻井水溶开采方式通常由的生产套管1进行，如图1所示；生产套管1为由表层套管101与中心管102构成的双层套管结构，中心管102长度长于表层套管101。由此，将生产套管1伸入井下溶腔内，由中心管102与表层套管101间的空腔注入淡水，溶解溶腔矿床中的有益组分成为溶液，并由中心管102返出地面，进行加工。为了防止淡水将溶腔顶部矿物质溶解，造成大面积矿体坍塌，通常会根据采矿工艺向溶腔中通入空气或油性物质，在淡水上表面形成气垫层或油垫层，对溶腔中溶液液位进行控制。钻井水溶开采与一般开采方法相比，主要优点为：可以开采较深的矿床，深度可达1000～2000m，适合于开采可采厚度小、品位低的矿体；采掘建设时间短，劳动强度小，易操作；无井下作业安全问题；可省去采掘运输工序。

[0003] 但是由于井下地质条件复杂，一旦溶腔的液位达到溶腔顶部，则有可能使溶腔顶部矿物质溶解，造成大面积矿体坍塌，因此对溶腔液位进行有效的监测，及时将液位信息提供给生产部门，使之采取必要的手段对液位进行控制，在钻井水溶开采中具有重要意义。一直以来，由于缺乏有效的井下实时液位检测方法，使得钻井水溶开采的方式在实际生产中受到了很大的限制。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提出一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位测量监视的方法，实现对井下液位进行实时监控的目的。

[0005] 本发明一种钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位实时测量监视的方法，通过下述步骤实现：

[0006] 步骤1：在生产套管外壁上安装n个具有两个电极的检测元件液位检测装置，n≥1。

[0007] 步骤2：将n个液位检测装置与井上控制器相连，并将控制器与井上显示设备相连。

[0008] 步骤3：将n个液位检测装置与生产套管一同放入井下后分别位于设定的目标位置。

[0009] 步骤4：通过控制器实时采集n个液位检测装置的电导率信号，与预设值进行比较；当电导率信号高于或低于所预设值时，则控制器向显示设备输出到位信号，通过显示设备对液位信息进行显示。

[0010] 本发明液位测量监视的方法，具体通过下述步骤实现：

[0011] 本发明的优点为：

[0012] 1、本发明液位实时测量监视的方法，对井下液位位置进行实时检测，并将液位信息传至井上控制设备进行就地显示，并可通过将信息传至生产控制系统中，从而实现对井下液位进行实时监控的目的，且对矿区的生态环境几乎没有任何影响；

[0013] 2、本发明液位实时测量监视的方法，解决了因溶腔液位控制困难对地质条件复杂的浅层矿床无法开发的问题，填补了国内钾盐生产领域的空白。

[0014] 3、本发明液位实时测量监视的方法，在实际的钻井水溶开采中，当需要对更上一层的钾盐矿石进行溶解时，可将生产套管根据生产的需要上提，由于液位检测装置固定在生产套管上，因此无需对装置进行重新安装定位，即可满足使用要求，极大地方便了生产应用；

附图说明

[0015] 图1为钻井水溶开采方式示意图；

[0016] 图2为本发明液位测量方法流程图；

[0017] 图3为液位测量装置结构及安装方式示意图。

[0018] 图中：

[0019] 1-生产套管         2-溶腔         3-液位检测装置       4-控制器[0020] 5-显示设备         6-报警器       7-生产控制系统       101-表层套管[0021] 102-中心管         301-电极

[0022] 具体实施方法

[0023] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0024] 本发明钾盐固体矿钻井水溶法溶腔液位测量监视的方法，如图1所示，通过下述步骤实现：

[0025] 步骤1：在生产套管1外壁上安装n个液位检测装置3，n≥1，如图2所示；液位检测装置3采用电极套环的形式，具有两片环形电极301的检测元件，通过两片环形电极301构成一个电极对，便于在生产套管1上的安装。环形电极301通常采用钛金属环电极或铂金属环电极；且液位检测装置3耐腐蚀性强。

[0026] 步骤2：将液位检测装置3与井上控制器4相连，并将控制器4与井上显示设备5相连。

[0027] 步骤3：调节液位检测装置3在生产套管1上的位置，使液位检测装置3与生产套管1一同放入井下后分别位于设定的目标位置。

[0028] 步骤4：当液位检测器3中两片电极301间的物质由钾盐溶液(空气)转变为空气(钾盐溶液)时，或由钾盐溶液(油性物质)转变为油性物质(钾盐溶液)时，两片电极301间的电导率会发生变化；通过控制器4实时采集两片电极301间电导率信号，与预设值进行比较，当电导率信号高于或低于所对应的预设值时，则钾盐溶液已到达到液位检测装置3所在位置；此时，则控制器4向显示设备5输出到位信号，通过显示设备5对液位信息进行显示。上述显示设备5可为显示器或指示灯，若显示设备5采用显示器，则显示提示信息“液位到达液位检测器位置”；或在显示器中设计溶腔整体高度进度条，则用颜色标示出液位所在高度。若显示设备5为指示灯，则指示灯亮起。

[0029] 上述步骤1中，通过在生产套管1上安装一个以上液位检测装置3后，可得到更多的液位信息，便于生产操作人员更准确地控制井下液位；且可对各液位检测装置3对应的液位信息设定不同的预警级别，由溶腔2最上方至最下方的液位检测装置3对应的液位信息设定由高到低的预警级别，当液位到达溶腔2最上方的液位检测装置3时，则通过控制器4向井上报警器6发送报警信号。

[0030] 上述步骤2中，控制器4可以接入单个液位检测装置3，也可以同时接入多个液位检测装置3；每个液位检测装置3的电导率信号分别和相应的预设值进行实时比较，用以满足不同地区由于矿层成分的不同造成溶腔中矿石溶液电导率的不同。

[0031] 上述控制器4还可通过通信接口或辅助触点接入生产控制系统7(如：PLC或DCS系统)中，使生产操作人员就可以通过远程上位机对井下液位进行实时监控和报警。