[发明专利]一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统

权利要求书

1.基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，包括：地面供电设备、地面信号采集设备、地面救援井与事故井连通探测计算系统、地表电极、井下三电极系、井下探管；其特征在于：地面供电设备位于救援井井口附近，用于为井下三电极系提供低频交变电流，同时也为地面信号采集设备和地面救援井与事故井连通探测计算系统供电；地表电极与救援井的井口套管连接且接触性良好，地面供电设备的输出端与与井下三电极系相连、输入端与地表电极相连；井下探管用于探测井下探管处的重力场、地磁场和由事故井套管上聚集的低频交变电流产生的低频交变磁场，地面信号采集设备通过测井电缆与井下探管相连，并接收井下探管检测到、由测井电缆传至地面的数据；地面信号采集设备将接收到的数据转换格式后发送到地面救援井与事故井连通探测计算系统中进行计算，得到救援井中的井下探管与事故井套管的相对空间位置数据，以数字、文字和/或图形的方式显示。 

2.根据权利要求1所述的基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，其特征在于：地面供电设备包括380V交流电源、升压变压器、交/直流变换器和频率控制器；380V交流电源的输出端首先通过升压变压器，升压变压器将380V交流电源提供的电压升至1000V，经交/直流变换器后，转换成1000V的直流高压，使三电极系7输出能够达到幅值为20A的电流，利用单片机控制频率控制器使其将1000V的高压转换成0.25Hz频率的交变方波电压，然后将该交变方波电压传送至井下三电极系处再做进一步地输出；380V交流电源的输入端与地表电极相连。 

3.根据权利要求1-2所述的基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，其特征在于：井下三电极系包括电极系电缆接口、电极系金属外壳、两个屏蔽电极、两个绝缘片和主电极；井下三电极系通过电极系电缆接口与七芯电缆相 连；两个屏蔽电极和主电极均为圆柱体，主电极位于中间，长度为0.15m，两个屏蔽电极对称地排列在主电极的上、下两侧，屏蔽电极的长度为0.7m，两个屏蔽电极在内部由短路线相连；屏蔽电极和主电极之间用绝缘片隔开，绝缘片的厚度为0.025m；两个屏蔽电极、两个绝缘片和主电极的直径相同。 

4.根据权利要求1-3所述的基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，其特征在于：地面供电设备所提供的幅度为1000V、频率为0.25Hz的交变方波电压传送至井下三电极系处后分成两路相同极性的输出，其中一路保持电压恒定输出直接供给主电极，另一路经过电压调节后供给两个屏蔽电极。 

5.根据权利要求1-4所述的基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，其特征在于：井下探管包括探管无磁外壳、金属无磁支架、电缆接口电路板、传感器信号处理电路板、三轴磁通门传感器、三轴加速度传感器和探管电缆接口；电缆接口电路板、传感器信号处理电路板、三轴磁通门传感器和三轴加速度传感器均安装在探管无磁外壳内的金属无磁支架内；探管无磁外壳为密封结构；井下探管通过探管电缆接口与测井电缆相连，并利用绝缘绳与井下三电极系相连，测井电缆用于将井下探管探测到的数据传送至地面信号采集设备；井下探管内的三轴磁通门传感器用来探测井下探管处的三轴地磁场和事故井套管上聚集的低频交变电流所产生的低频交变磁场的合成磁场数值，用于确定井下探管与事故井套管的间距和方位；三轴加速度传感器用来探测井下探管处的三轴重力加速度数值，用于确定井下探管自身的摆放姿态；三轴加速度传感器检测到的三轴加速度数据和三轴磁通门传感器检测到的三轴磁场数据由传感器信号处理电路板通过电缆接口电路板发送到测井电缆上。 

6.根据权利要求1-5所述的基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，其特征在于：地面信号采集设备包括电源电路、电缆接口电路和电缆信号解码 电路；电源电路用于给电缆接口电路和电缆信号解码电路提供电源；电缆接口电路与测井电缆相连，将测井电缆上传输的高压数据信号转换成低压信号，然后传送给电缆信号解码电路，由电缆信号解码电路将井下探管发送的数据解析出来，通过USB接口传输到地面救援井与事故井连通探测计算系统。