[发明专利]一种用于地下水位测量的水位仪

说明书

技术领域

本发明涉及工程、水文、能源等领域，特别涉及煤层气开采，油井作业，地下煤气 化等井下复杂环境条件下水位测量。

背景技术

在煤层气开采，油井作业，地下气化采煤等过程中，地面需要时时动态检测水位， 但是由于这些井下环境复杂，比如气化采煤地下水环境为有3～5mm的颗粒，水中有焦 油，带有腐蚀性的(含有H₂S)，溶有一定的煤气(饱合)，水所处的环境为煤气，为 密闭系统，系统压力为0.8～1.5Mpa等。

目前，公知的地下水位观测井，除个别浅水井外，多数人不能到达或看不到水面， 观测地下水位大多采用水体导电的原理，利用两根导线接触水面，传感器导通采集水面 信号，这种方法存在的主要弊端是：因为水质不同，导电电阻也不同，信号器接收时声 音大小不同，采集的信号不稳定。特别是地下气化水位观测规范要求定时观测，当遇到 观测水井正在使用水泵等进行抽水作业时，由于压力的作用产生的地下水水体的较为剧 烈的起伏和水滴的飞溅，或者因此产生的浅层地下水的渗漏，传感器两触点间易淋到少 量的水、泥浆或者油，且传感器易和潮湿的井壁接触，使传感器产生误导通现象，易使 观测人员出现误判，影响水位资料实时观测的精度；而探头在上下井过程中会于井壁出 现卡阻，处理不当极易损坏探头。现在用于国内外水位测量仪种类较多，按其功能原理 可大致分为光感应水位仪、超声波水位仪、机械水位仪、浮标式水位仪、电容式水位仪、 放射式水位仪等，虽然测量精度都很高，但是大部分水位仪解决问题的环境较为简单， 大多为常温下、水质较为洁净，浅井等环境下完成测量，环境适应性较小。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术中的不足提供一种用于煤层气开采、油井作业、 煤炭地下气化等行业地下水位测量的新型水位仪，该仪器结构简单、设置容易、运行可 靠，价格便宜，具有可控、测量精准、图形化显示，按需调整等优点。

本发明所采用的技术方案是：用于地下水位测量的水位仪采用探头保护壳，保护壳 分层设计，一般呈圆锥型，每层之间通过不锈钢杆焊接相连，保护壳一般分为两层，两 层通过若干个不锈钢杆焊接相连，以三根为宜；将焊有几个触头的探针与信号传输线相 连，触头数量为两到三根为宜，触头在信号传输线上分列进行布置，防止触点在同侧时 水滴垂挂导致的误导通现象；探针与信号传输线用电木塞密封保护，电木塞上套有橡胶 保护帽；橡胶保护帽利用卡套和探头保护壳相连接，卡套采用聚四氟乙烯、丁苯橡胶， 聚氯乙烯、聚苯乙烯等绝缘性和防水防腐性能较好的材料均可。

本发明所述的新型水位仪和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：

(1)在橡胶保护帽上连有探头保护壳，保护壳一般呈圆锥型设计，这样既可以防止水 体的喷淋或浅层地下水的渗漏造成的测量误差，又可以防止探头上下井时的卡阻。保护 壳还可以防止探针和潮湿的井壁直接接触而产生的误导通现象。

(2)分列式触点设计可以克服由于传感器两触点间沾淋到少量的水，泥浆或是油等而 造成传感器产生误导通现象，提高测量精度。而且由于触点在地下的位置不用上下移动， 可以减少由于信号传输线上下移动造成的水位仪物理磨损和损坏。

(3)探头顶端装有电木塞，电木塞装有橡胶保护帽，并利用卡套和保护壳相连，这样 既可以保证和探头连接处的绝缘，防止测绳上端挂着的液滴滑入保护壳内的信号传输线 段，又保证整个探头表面光滑美观和防腐要求。

(4)保护壳分层设计，每层之间通过不锈钢杆焊接相连，水，油，泥沙或是气等可以 通过不锈钢杆间逸出，加强了在地下恶劣水文条件下探头的保护，保证测量的精准。

(5)一根信号传输线上设置多个探头可以同时检测多个水位点信息。

(6)地面数字化图像显示装置可以将信号数据进行图像化处理并实时图像化显示水位 信息。

附图说明

图1为用于地下气化水位测量的新型水位仪。

图中，1-地面数字化图像显示装置、2-水位信号接收器、3-信号传输线、4-电木塞、 5-卡套、6-不锈钢杆、7-分列式触头、8-探头保护壳、9-重锤、10-橡胶保护帽。

具体实施方式

以下仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即大凡依本发明申请 专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

参照说明书附图对新型水位仪进行说明。

如图1所示，该水位仪包括：地面数字化图像显示装置(1)、水位信号接收器(2)、 信号传输线(3)、包有橡胶保护帽(10)的电木塞(4)、连接用卡套(5)、不锈钢杆(6)、 分列式触头(7)、探头保护壳(8)、重锤(9)等。测量水位的时候由于重锤(9)的重 力作用使触头(7)垂于水面临界点位置。在这一将触头(7)下放的过程中，探头保护 壳(8)对探头起到保护作用，使之不与井壁接触，以免发生误导通情况。当水面与分 列式触头(7)接触，产生接通信号，通过信号传输线(3)传输到地面接收器(2)，接 收器将接收到的信号传输到地面数字化图像显示装置(1)。地面数字化图像显示装置(1) 将这些信号进行图像化分析处理，实时得到地下的水位信息，对地下水位变动情况进行 图像监测。