盐储存洞穴中的液位测量技术及现场实际应用处理

石油及相关产品的地下储存正变得越来越流行，主要是因为存储高挥发性和易燃液体的安全系数（与地上储存相比）增加。而且，与地面储存容器相比，对于地下洞穴而言，初始成本和维护都有很大的节省。从盐丘或盐层中冲出或浸出的洞穴特别适合储存液化石油气（LPG）。洞穴通常位于表面下方数百个进料处，因此可以承受较易挥发的产品的蒸气压。
这种洞穴通常用于所谓的湿储存，其中（密度较小的）产品储存在盐水层（盐水）上方的层中，并且洞穴始终用液体保持填充。在填充洞穴时，将产品泵入，并将排出的盐水倾倒或储存。当移除产品时，将等体积的盐水（或水）放回洞穴中。
没有先前的商业仪器可用于测量洞穴。库存通常是在进出基础上确定的。较好的一次可以在洞穴上进行可靠的库存检查是在所有产品都被移除之后。
本公布的一个目的是提供一种用于测量盐储存洞穴中底层（盐水）和上层（产品）之间界面水平的新型装置。
阀门同时从内管密封腔室，横向通道进入腔室另一个目的是提供一种新型装置，用于测量盐水管道内盐水管道内外压力差异。
另一个目的是提供一种用于测量盐储存洞穴中的界面水平的新颖装置，该装置能够在任何时间使用，即使在洞穴被填充或清空时也是如此。利用本公布的装置，必须在井和洞穴中的电缆和齿轮不会干扰正常的泵送操作。7
以下面的方式简要地完成了本公布的目的。 - 已完成并准备存放的盐储存室具有相对大直径的井套管（在使用洞穴时，通过其泵送碳氢化合物或其他待储存的液体）从地表向下延伸至洞穴顶部并且在该壳体内部具有较小直径的盐水管（在使用洞穴期间通过其泵送盐水）从表面基本上延伸到洞穴的底部。在一个优选实施例中，盐水管的特殊部分安装在洞穴顶部附近，该特殊管段具有连接盐水管内部与其外部的横向孔或通道（即，其内部具有空间）。井套管但在内部盐水管外面）。弹簧加载的阀门安装在该通道中，以便通常关闭它。其中安装有差压液位计的内部构件下降到内部尖头内部。该构件构造成与管的特殊部分配合，以便打开上述然后打开。换能器布置成测量内管内部（不包括密封的0E部分或腔室）与内管的外部（现在与上述腔室连通）之间的压差，该压差为与洞穴顶部的洞穴界面深度成正比。将测量的压差转换为与压差量的值成比例的电阻。
在另一个实施例中，在洞穴中包括电阻丝的装置用于产生与洞穴中的界面水平的位置成比例的电阻; 在表面测量该电阻的值，并通过经验获得的校准曲线再次转换为体积测量值。

下面结合附图详细说明本公布，其中：

图1是表示根据本公布的一个实施例的用于定位接口电平的原理的示意图。

图2和3示出了在盐储存洞穴中安装垂直（测量）电阻丝的一种安排;

图4和5示出了用于在盐储存洞穴中安装垂直（测量）电阻丝的另一种布置;和
图6是用于测量盐储存洞穴中的液位（界面水平）的改进的，通常优选的布置的详细（部分）视图。
根据本公布的一个实施例，界面检测器基本上由两个平行的电导体组成，这两个电导体垂直悬挂在前述类型的盐储存洞穴中，采用湿储存。至少一根导线应具有与连接导线相比较高的电阻。首先参考图1，盐储存洞穴1（为了方便，在该图中显示为矩形棱柱）在盐水层上方填充有一层烃（HC）。电阻丝2示出为位于导电管3的内部，导电管3在两端开口，使得该管内部的界面水平与外部相同。与电阻丝2相比，管3具有非常低的电阻。
'盐水是导电液体，而碳氢化合物是绝缘液体。当洞穴充满盐水时，电阻丝2在顶部与管3短路，并且测得的电阻R是引线的电阻。7当碳氢化合物界面位于洞穴顶部下方的距离d时（如图1所示），测得的电阻R变为：
R = R + dK（1）其中K是电阻的每单位长度的电阻。线2.然后，由于R和K是已知的或先前已经确定，因此通过电桥测量的电阻R的值如图4所示，较好的地确定'烃 - 盐水界面的深度d（在洞穴顶部下方）。然后可以通过等式1的rneans容易地求解距离d。
尽管通过如上所述测量电阻R来确定界面位置距离dma，但是不必实际计算该距离d。在测量洞穴时，我们经常感兴趣的是确定其中的碳氢化合物（产品）的体积。一旦进行了阻力测量，“产品的体积可以通过利用或应用所谓的罐式捆扎曲线来确定。捆扎曲线本身可以通过填充已知量（或已知体积）的空洞穴步骤来获得，在每个步骤之后进行电阻测量。然后可以绘制产品体积与测量电阻的曲线;通过随后使用该捆扎曲线，可以根据此时的电阻测量来确定洞穴中产品的体积。同时。
。在实践中，有两种可能的安装方式，用于将图1所示的垂直电阻丝安装在盐储存洞穴中。第一种是这样的布置，其中在将盐水管放下井之前，将钢丝串在盐水管的外侧。第二种是这样的布置，其中电阻丝放置在小管或管内，并在盐水管安装后降低到盐水管内。
图2示出了所提到的两个一般布置中的第一个。盐储存洞穴1具有从表面向下延伸到洞穴顶部的相对大的井套管5。储存在洞穴中的碳氢化合物被泵送通过套管5，如标有HC的双箭头所示。在壳体5内部是较小直径的盐水管6，其从表面基本上延伸到洞穴的底部。如标有盐水的双箭头所示，通过管道6泵送双管道。
在将盐水放入井中之前，将电阻线2连接到盐水管6的外部。这根电线必须牢固地固定在管道6上并保护好，这样在降低盐水管时不会“损坏”。图2所示的保护装置是一个小管3'（在第二端开口，这样小的接口就可以了管道可以跟随外部接口）周围的电线2并连接到盐水管的外部为了方便处理，盐水管的每个部分都装有各自长度的电阻丝和保护管，电气跳线（未示出） ）在每个管接头处设置，以便形成诸如完全包围压盖12和接触件10.以电气方式连接到弹簧11，并且还连接到接触件10，
盐水管6周围的空间（即，管6和井套管5之间的环形空间）旨在始终用碳氢化合物填充，而管6内的空间始终用盐水填充。此外，盐水管6旨在用作与表面处的电阻测量电桥4的低电位或接地连接。所描述的蜘蛛结构仅对通过管道6的盐水流提供少量阻抗。
O-Iing 14安装在配件9中的合适的凹槽中，在触点10上方，并且O形环15在触头'10下方sirrlilarly安装在该配件中。触头10适于与特殊鱼雷啮合，表示电阻丝是连续的。在下文中将成为应用租赁，“并不需要整个长度的贿赂线装有抗电线。只需要电阻丝2从洞穴1顶部几英尺的地方延伸，使用适当的绝缘材料将电阻丝2串在小管3'内部。管3是铸造的，并且电连接到盐水管6，使得在表面处不足的电连接将导致管3'到达其底部。 Jto-be连接信息电路，类似于图1中的管3。
在距离地面几英尺的地方。在洞穴1的顶部安装有盐水管的特殊部分6，该部分6'提供了在盐水管完全固定之后与电阻丝2进行电连接的装置。参照图3，其详细示出了管道的特殊部分6，该管道必须与电阻丝同时安装在盐水管6中，管段6'具有蜘蛛或辐条结构（其中两个臂）在7和8）处示出了沿其长度的中间部分，其在管部分的中心处支撑阴管接头9.弹簧加载的金属接触件10定位在接头9的长度的中间附近和内端：接触件沿径向或横向方向延伸到“配件”中。接触件10通过弹簧11加载（向内推动），并且该接触件通过绝缘填料压盖12安装在支架臂8中，绝缘填料压盖12径向向外延伸到管段'6' - 的外表面。臂8具有数字16，其具有“阳配件17”并且在绝缘电缆18的端部处的盐水管6内部下降。鱼雷16在下降到配件9中时取代盐水由此; 当鱼雷在该配件内处于其较终位置时，O形环14和15密封地接合，以在这些壳体之间提供密封的01f腔室（密封的精确盐水管6），其中腔室位于接触件10中。在鱼雷16上，绝缘构件19将配件17机械地连接到金属接触环20，但在它们之间提供电绝缘。当鱼雷I6安装在配件9中时，环20通过O形环14 15密封地接合，但是与触点10电接触。电缆18电连接到接触环2e的上端，并带来在膨胀处穿过合适的填料压盖21（见图2）。压盖-21防止盐水从电缆周围的管道6泄漏.18。
电缆18用作电阻测量电桥4的一个连接，并且当鱼雷形16就位时，该电缆被电气地（通过接触环Z0，接触环10，s环11和13）电连接到电缆。如前所述，盐水管6用作电阻测量桥的另一个连接，管6与管3'电连接。当鱼雷16“安装在配件9中时，如图3所示，填料压盖12有效地防止了烃（来自管6的外部）在密封室中的任何泄漏，所述密封室设置为'接触''。而且，该压盖的电绝缘特性导致接触I0'与盐水管绝缘。O形圈密封手'15防止任何盐水泄漏'
如果需要，'O形环'可以安装在十个脚踏板16上，而不是安装在配件9上; 事实上，这种改进的结构甚至可能是优选的。
鱼雷16具有中心以确保适当的垫子b：配件17与配件9.此外，鱼雷的重量足够{wei ht b'eih部分地由圆柱形金属构件22构成，其纵向钻孔以允许通过电缆18穿过其中并且其下端“通过绝缘垫圈23从接触环'20电连接”以确保接触管20与接触件10的接合。
\电阻丝2和特殊管部分6及其触点1'0的安装必须在盐水流入输入时进行; 在盐水管完全固定之后的任何时间，在其上连接有鱼雷16的电缆可以通过盐水管6下垂，用于安装。将电缆18和鱼雷16留在原位，直到需要拉出盐水管。然后简单地拔出电缆，带上鱼雷。
鱼雷16进入后，放置一个电动装置。连接是从表面到电阻丝2，
然后，可以通过电阻测量电桥进行测量，如前面结合图1所述。因此，可以测量洞穴，并确定其中的碳氢化合物的体积。
图4示出了先前提到的两个总体布置中的第二个（用于将垂直电阻丝安装在盐储存洞穴中）。在这种布置中，电阻丝2串在小管或管3“的孔中，带有绝缘垫片（未示出）以防止电线接触管子;包含电阻丝的所述小管子被降低在盐水管安装后，通过绝缘电缆18安装在盐水管内。管3“在底部开口并且比盐水管6小得多。在这种情况下，液压连接由水管连接。鱼雷，而不是如图-2和3中的电连接。液压连接在图5中详细示出。
在洞穴1顶部几英尺处的一个点上，安装了一个特殊的6“盐水管，以便能够进行液压连接。这个特殊的管道部分是设备中必须安装的较好的部分。盐水管放入洞穴井中的时间。管道3“的顶部设有一个特殊的公塞，在特殊的管道部分6”中形成一个液压密封。
现在参考图5.管部分6“具有支撑中心定位的阴配件9的支架结构。弹簧加载的阀25（由图示的弹簧26加载）被偏置成通常关闭横向或径向通道或孔27延伸穿过支架臂8并适于将盐水管的内部与其外部连接（即，在井套管中具有填充碳氢化合物的空间。阀25的内端稍微延伸到配件9中，通过设置在管3“上端的阳塞28足以接合（从而打开阀门）的距离。臂8完全包围阀25，弹簧26和横向或径向通道27.所描述的蜘蛛结构仅限于通过管道6的盐水流量的少量阻抗。凸形插头28适于与凹形配件9配合，并且该插头刚性地固定到管3“的上端.O形环14安装在插头28中的合适凹槽中，位于诸如以下的位置。当插头就位时，O形环15类似地安装在插头28中，位于阀25下方的位置。当插头28就位时，O形环14和15密封地接合配件9的壁，以在这些O形环之间提供密封腔室29（与盐水管6密封），其中腔室位于阀门25中。当插头28下降到配件9中时，插头28移位来自腔室29的盐水。在O形环14和15之间的位置处设置插头28，具有径向或横向孔30，其提供（当塞子28就位时）腔室29与管道3“中的孔的上端之间的液压连通。
绝缘电缆18向下穿过设置在插头28的上端的绝缘填料压盖31，并且在32处电连接到电阻丝2的上端，电阻丝2的后端定位（如前所述）在管孔中除了其绝缘功能之外，压盖31还将组件2,3“，28机械地固定到电缆18上。
管段6“在其中安装有液压联接器25,27等上方的多个构件（未示出），其形式为向内和向下倾斜的叶片或翅片，用于使管3”在管接头9上方对中，当组件2,3“，28下降到盐水管6中时。这样，管子3”通过配件9，当组件2,3“，28通过下降到盐水管中时管道3“”继续向下，直到端塞28与液压联轴器接合，并通过O形环14和15形成液压密封。当塞子配件穿过阴配件9'时，它 - 压下阀门25，使阀门25移动到其打开位置。因此，通过通道27（现在'打开），29和30，管3的孔的上端“储存在洞穴1中的碳氢化合物然后将通过上述通道流入管道3“，直到管道3”中的烃 - 盐水界面处于与其相同的水平。洞穴1。
与电阻丝2电连接的电缆18用作与电阻测量电桥4的一个连接，盐水管6提供与电桥的另一连接。与蜘蛛臂7,8等的顶部接合的金属塞28与其电连接，并且因此也与盐水管6电连接。管3“可以由金属（导电）或塑料（绝缘）制成。如果使用金属管，则它成为第二导体（第一个当然是导线2），并且该管与插头28电连接，从而与盐水管6电连接。该第二导体作为接地连接。塑料管用于3“，必须使用第二根重线提供接地连接; 这条绝缘管内的第二根电线3“
使用如上所述的垂直电阻丝，有两个参考点可用于检查液位测量装置（界面检测器）。首先，当洞穴充满产品时，阻力将具有较大值。其次，当洞穴仅含有盐水时，阻力将具有较小值。而且，可以以电阻线中的固定电阻器的形式包括一个或多个附加检查点。例如，在图23的布置中，其中电阻丝连接到盐水管的外部，管接头处的跨接线可以由固定电阻器代替。然后，当界面通过该点时，测量的电阻值将发生突然变化。
在到目前为止描述的两种布置中，图4-5的布置更容易安装，并且可以将其移除以进行修理。然而，由于管道3“和管线2占据盐水管道内的空间，因此呈现出通过该管道的盐水流动的更大阻抗。
到目前为止，对本公布装置的描述是基于表面电阻的测量，洞穴中产品的体积是从测量的电阻值确定的。然而，一般而言，本公布的接口检测器可以被认为具有由电阻，电容和电感组成的阻抗，并且可以测量这些中的任何一个或其任何组合以确定未分类导体或导线的长度。 。在某些情况下，电容的测量就像测量电阻一样简单。裸电阻线2用绝缘电线代替，其电容（相对于周围的接地管）将部分地由其存在于导电盐水或盐水中的长度确定。如果洞穴中充满盐水或盐水，则电容较大为C a，因为作为良导体的盐水将管道3（第二电容器板）移动到电线2上的绝缘体上; 因此减小了板间间距，增加了电容。现在，如果引入产品（烃，介电常数在2附近）以使烃 - 盐水界面降低距离d，则新电容C将减少到：
其中'K是每单位距离的电容变化。因此，由于K和C是已知的或可以确定的，距离d可以通过测量值来确定（2 ..当然，从距离d可以确定碳氢化合物的体积，如前所述。当碳氢化合物进入时管3'，第二冷凝板实际上是管3“。仍然在管3内的盐水的性质通常不会进入电容测量。
从数学角度可以看出，在盐水管外（在碳氢化合物管外）和盐水管内部（在盐水中）之间的压差（基本上在洞穴顶部，在各自的液体中测量） ）与图1中的距离d成比例，该距离是从洞穴顶部到界面的距离。因此，通过测量这两种液体之间存在的压力差（两种液体在基本相同的水平面上被感测或采样），可以确定洞穴中的界面水平。如前所述，一旦界面水平已知，就可以确定洞穴中的烃体积。
现在将结合图6描述根据本公布的通常优选的布置，其使用差压测量来确定盐储存洞穴中的界面水平。图6是与图1有些类似的详细局部视图。图5示出了不同类型的测量探测器。
图6示出了盐水管的特殊部分“6”，其大致类似于图5中的部分，该部分在盐水管放入洞穴井时安装;鱼雷16'随后沿盐水管下降借助于电缆，在其特殊部分6“中的就座位置示出。如图5所示，管段6“具有支撑中心定位的阴配件9的支架结构。正如图5中所示，弹簧加载的阀25被偏置以正常关闭从其引出的横向或径向通道27。盐水管的外部到其内部;该阀的内端延伸到配件9中并适于与鱼雷16'的一部分接合 （如此，如图6所示，当这种鱼雷安放时，打开阀门并将密封的腔室放置在与盐水管的外部连通的盐水管中），如图6所示。如图5所示，径向通道27是隔离的从盐水管内部的主要部分。而且，蜘蛛结构仅对盐水管道中的盐水流进出盐储存洞穴的阻力仅有少量阻抗。

鱼雷16适于与阴配件9配合，并分别承载上O形环14和下O形环15，每个O形环保持在鱼雷体中的合适凹槽中。在图6的情况下，密封室29'（当鱼雷安放时设置在O形环14和15之间，其中腔室位于阀25中，并且该腔室适于填充有当阀25打开时，碳氢化合物可以由鱼雷16的直径减小的部分形成，而不是由主动配件9的直径增大的部分形成，如图5所示。鱼雷16'，当它下降到配件中时如图9所示，从腔室29中排出盐水。
在某些情况下，可能希望将重物附接到鱼雷16，以确保其主要部分在配件9中的正确就位。这样的重物可以通过直径足以通过的金属杆来提供。通过配件9自由地穿过配件9，该杆在鱼雷16'的主体下方向下延伸并通过设置在鱼雷罐中的螺纹孔33固定到鱼雷。
鱼雷'16上安装有一个差压式驱动器（通常用数字34表示），用于测量两种流体之间的静压差（液体转换为该压力值，通过电缆传输到表面并通过测量电阻测量桥等。
实际上，这是通过将两种液体输送到隔膜35的相对侧，或响应压力变化产生机械运动的其他装置，并利用隔膜运动来改变可移动的位置来完成的。在电位型可变电阻36上接触。通过电缆18将电连接到该电阻上的可动触点。这种电缆机械连接到鱼雷16'，以允许鱼雷从表面上升起和降低，并且在表面处电连接到诸如桥4的电阻测量桥，通过该电桥可移动之间的电阻。可以测量电阻36上的接触和其选定端（即，接地）。测得的电阻代表并与之成正比，
在与差压液位计34相连接的两种液体中，有一种是烃(产品)，它位于位于盐水管6外部的套管5中。当阀25被安装在9上的鱼雷16'的本体移动到它的开启位置时，碳氢化合物通过通道27进入29室。鱼雷。16'设有连续的内部通道37，其一端与腔室29相连，另一端与隔膜'35的下侧相连。鱼雷16时25和阀门打开,坐在一个连续开放通道提供从外面的盐水管降低隔膜35,所以液态烃压力或相邻的水平通道27是有效较低的一侧的隔膜。在这方面，应该回顾，当鱼雷16'安装在配件9中时，o形环14和15密封地与配件9的墙壁接合，以提供与盐水管道6密封的腔29。
与差压液位计34相关的两种液体中的另一种是位于盐水管6内部的盐水。鱼雷16'设有至少一个（尽管可能不止一个）内部通道。 38在一端与盐水管6的内部连通，在腔室29的外部，并且在其另一端与隔膜35的上侧连通。因此，当鱼雷16'就位时，从内部提供连续的开放通道。盐水管到隔膜35的上侧，使得在通道38的水平处或附近的液体盐水压力在隔膜的上侧是有效的。是的
如果洞穴中有任何碳氢化合物，使得距离d（图1）大于零，则盐水管外部的液体压力将大于盐水管内部的液体压力。如前所述，这两个液体压力之间的差异将与从洞穴顶部到烃 - 盐水界面的距离d成比例。该差压的量由换能器34检测，并由此改变为其值与该量成比例的阻力。通过电阻测量电桥在表面测量该电阻的值，并且测量的值提供液体耦合25,27上方的液位（界面水平）9 URE 5的测量，优选地安装在其中。等等。，多个构件（未示出）呈向内和向下倾斜的叶片或翅片的形式，用于在鱼雷16'下降到盐水管中时将鱼雷16'定心在配件9上方。以这种方式，使鱼雷进入配件9，因为前者通过支撑和电连接电缆18下降到盐水管中。鱼雷16继续向下直到其一部分与液压联接器接合并形成借助于O形环14和15进行液压密封。此时，鱼雷罐的主体与阀25的向内延伸的杆接合，从而打开该阀。

本公布要求保护的是：
1.在用于在盐水层上方储存液体层的地下盐储存洞穴中，从表面基本上延伸到所述洞穴的底部的盐水管，意味着限定围绕所述管道的空间，待储存的液体可通过所述空间。泵送，其中所述管道，在邻近所述洞穴顶部的位置处，具有将所述管道内部连接到所述空间的通道; 可致动装置定位在所述通道中并且通常关闭所述通道，并且适于从所述表面通过所述管道降低的构件，当所述构件到达所述位置时，所述构件致动所述较后命名的装置到通道打开位置，所述构件配合用所述管子在其间形成一个腔室，然后所述通道打开。
2.如权利要求1所述的组合，还包括a。差压液位计安装在所述构件上并用于在所述通道打开时测量所述空间和所述管道内部之间的压差。
3.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中的阀门，该阀门适于由所述构件致动到其打开位置。所述组合还包括安装在所述构件上的差压液位计，用于在所述通道打开时测量所述空间和所述管道内部之间的压差。
4.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中的阀门，该阀门适于由所述构件致动到其打开位置。
5.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述腔室由密封件限定，所述密封件在所述通道上方和下方的位置处接合所述构件和所述管道。
6.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中并适于由所述构件致动到其打开位置的阀门，并且其中所述腔室由密封件限定，所述密封件在所述构件和所述管道处接合。分别在所述通道上方和下方的阳离子。
7.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中并适于由所述构件致动到其打开位置的阀门，并且其中所述腔室由密封件限定，所述密封件在所述构件和所述管道处接合。分别在所述通道上方和下方的位置; 所述组合还包括安装在所述构件上的差压液位计，并用于在所述通道打开时测量所述空间和所述管道内部之间的压力差。
8.一种用于在盐水层上方储存液体层的地下盐储存洞穴，从所述洞穴的表面延伸到所述洞穴的顶部的外部储存液体管道，从所述洞穴的表面基本上延伸到所述洞穴的底部的内部盐水管道所述内管，其中所述内管，在邻近所述洞穴顶部的位置处，所述内管连接所述内管的内部与围绕所述内管的空间的通道; 可致动装置位于所述通道中并且通常关闭所述通道，并且适于从所述表面通过所述内管下降的构件，当所述构件到达所述位置时，所述构件致动所述装置到通道打开位置，所述构件与所述构件配合。内管在其间形成腔室，然后所述通道打开。
9.如权利要求8所述的组合，还包括一个安装在所述构件上的差压液位计，用于在所述通道打开时测量所述周围空间和所述内管内部之间的压差。
10.如权利要求8所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中的阀门，该阀门适于由所述构件致动到其打开位置。
11.如权利要求8所述的组合，其特征在于，所述腔室由密封件限定，所述密封件在所述通道上方和下方的位置处接合所述构件和所述内管。
12.如权利要求8所述的组合，其特征在于，所述可致动装置包括插入所述通道中并适于由所述构件致动到其打开位置的阀门，并且其中所述腔室由接合所述构件和所述内管的密封件限定。在所述通道上方和下方的位置; 所述组合还包括安装在所述构件上的差压液位计，用于在所述通道打开时测量所述周围空间与所述内管内部之间的压力差。