Способ измерения температуры грунта

Изобретение относится к термометрии, а именно к полевому определению температуры грунтов, где требуется получить конкретные данные о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов. Техническим результатом является повышение точности измерений, устранение конвекции воздуха в термометрической скважине при производстве измерений. Способ измерения температуры грунта с помощью измерительной гирлянды, опускаемой в термометрическую скважину. При этом обсадная труба термометрической скважины представляет собой трубу, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен), с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали), а измерительная гирлянда представляет собой трубу, имеющую наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы, и аналогичную по конструкции, у которой к металлическим частям прикреплены термопары для измерения температуры. 2 ил.

 

Способ относится к термометрии, а именно к полевому определению температуры грунтов, где требуется получить конкретные данные о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов.

Известен способ в виде устройства для исследования скважин градиент-термометром (Позин Л.З. Исследование скважин градиент-термометром. Разведочная и промысловая геофизика. - М., Гостоптехиздат, 1969). Устройство содержит два одинаковых последовательно соединенных и размещенных вдоль оси скважины на заданном расстоянии термочувствительных резистора, первый и второй.

Недостатком такого способа является наличие балансировочных резисторов, нарушающих баланс при значительных изменениях температуры, и регистрация лишь одной составляющей поля температуры - вдоль оси скважины.

Известен способ в виде устройства для теплового каротажа скважин, содержащее три одинаковых размещенных вдоль оси скважины на заданном расстоянии термочувствительных датчика для измерения второй разности температуры, первый, второй и третий (Патент №2314416 «Устройство для теплового каротажа скважин»).

Недостатками данного способа является узкая область применения, низкая точность измерения, избыточность оборудования, использование косвенных методов измерения одной зависимости от другой.

Известен способ в виде устройства для мониторинга температур в протяженном объекте, содержащее термоподвеску, состоящую из последовательно расположенных датчиков температуры, размещенных в защитном кожухе небольшого диаметра, управляющий микроконтроллер, преобразователь сигналов, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, решающее устройство, блок задания начальных параметров, встроенный источник питания, и интерфейс передачи данных, а также снабженное уплотнением, предназначенным для исключения попадания окружающего воздуха в скважину во время проведения измерений. Кожух выполнен в виде съемной полимерной толстостенной оболочки самонесущего кабеля (Патент №75692 «Устройство для мониторинга температур в протяженном объекте»).

Недостатком данного способа является большое время термической реакции из-за наличия полимерной толстостенной оболочки, в которой расположена термоподвеска, а также низкая герметичность термоподвески при отсутствии полимерной толстостенной оболочки, которая приводит к отказу устройства в условиях повышенной пыли и влаги.

Наиболее близким техническим решением является способ в виде измерения температуры с помощью термокосы, которая опускается в термометрическую скважину и содержит последовательно расположенные датчики температуры, соединенные между собой гибким кабелем, обеспечивающим электрическое соединение датчиков температуры, разъем для подключения к устройству считывания, хранения, обработки и отображения данных, при этом каждый датчик температуры заключен в защитный корпус (Патент №2448335 «Термокоса»).

Недостатком данного способа является наличие конвекции в скважине при проведении измерений.

Кроме того, вышеуказанные способы позволяют измерять температуру воздуха в скважине, а не температуру грунта, что влияет на точность измерений.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений, так как позволяет измерять температуру грунта, устраняет влияние конвекции в скважине на измерения и позволяет измерять температуру по всей длине термометрической скважины.

Сущность способа заключается в измерении температуры грунта с помощью измерительной гирлянды, опускаемой в термометрическую скважину, обсадная труба термометрической скважины представляет собой трубу, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен), с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали), а измерительная гирлянда представляет собой трубу, имеющую наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы и аналогичную по конструкции, у которой к металлическим частям прикреплены термопары для измерения температуры.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности измерений, устранение конвекции воздуха в термометрической скважине при производстве измерений. В зависимости от поставленной задачи данное техническое решение позволит осуществлять оперативный, автономный или непрерывный мониторинг температуры грунта под основаниями зданий и сооружений, вдоль земляного полотна железных дорог.

Сущность данного способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства термометрической скважины для измерения температуры грунтов, на фиг. 2 - схема устройства измерительной гирлянды.

Способ осуществляется следующим образом.

В обсадную трубу термометрической скважины, представляющую собой трубу, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен) 1, с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали) 2 погружается измерительная гирлянда, представляющая собой трубу, имеющую наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен) 3, с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали) 4. К металлическим частям трубы измерительной гирлянды прикреплены термопары 5 для измерения температуры. Измерительная гирлянда погружается в обсадную трубу до совмещения ее металлических частей с металлическими частями обсадной трубы. При необходимости измерения температурного в грунте измерительная гирлянда смазывается тонким слоем теплопроводящего вещества, например солидолом, для обеспечения плотного безвоздушного контакта с обсадной трубой. Таким образом, обеспечивается высокая точность измерений.

Способ измерения температуры грунта с помощью измерительной гирлянды, опускаемой в термометрическую скважину, отличающийся тем, что обсадная труба термометрической скважины представляет собой трубу, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен), с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали), а измерительная гирлянда представляет собой трубу, имеющую наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы, и аналогичную по конструкции, у которой к металлическим частям прикреплены термопары для измерения температуры.