[发明专利]一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统及方法

权利要求书

1.一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，包括：井下激励源（2）、磁耦合导纳测量装置（3）和地表主机；所述磁耦合导纳测量装置（3）设置在储气库内的中心管（1）外壁，且位于储气库顶端以下、液面以上，所述井下激励源（2）与所述磁耦合导纳测量装置（3）连接；所述磁耦合导纳测量装置（3）、所述井下激励源（2）分别与所述地表主机通过无线信号通信连接；

所述井下激励源（2）用于提供交流激励信号；

所述磁耦合导纳测量装置（3）包括激励线圈和测量线圈，所述激励线圈用于将所述交流激励信号施加到中心管（1）上，所述测量线圈用于测量中心管（1）的反馈信号；

所述地表主机用于根据磁耦合导纳测量装置（3）的开路测量数据、通路测量数据、中心管（1）的反馈信号以及交流激励信号的参数计算得到储气库中液面距离储气库顶端的高度。

2.根据权利要求1所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述磁耦合导纳测量装置（3）还包括磁环、交流电压表与交流感应电流表；所述激励线圈与测量线圈共同绕制在同一磁环上，所述磁环套设在所述中心管（1）的外周；

所述激励线圈的一端与所述井下激励源（2）的信号输出端连接，用于将所述交流激励信号以电磁感应的方式施加到中心管（1）上；

所述测量线圈用于感应中心管（1）的反馈信号；

所述交流电压表用于监测测量线圈的开路电压以及工作电压；

所述交流感应电流表用于监测激励线圈的开路电流以及工作电流。

3.根据权利要求2所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述激励线圈匝数为N₁，测量线圈匝数为N₂，激励线圈与测量线圈的匝数比为N，N₁、N₂、N为正整数。

4.根据权利要求2所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述磁环与所述中心管（1）之间设有绝缘层（4）。

5.根据权利要求1所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述储气库的顶端设有扶正器（7），所述扶正器（7）设置在储气库的顶端内壁与中心管（1）的外壁之间，用于维持中心管（1）的方向。

6.根据权利要求1所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述井下激励源（2）为交流电压源或交流电流源中任一种，所述井下激励源（2）提供的交流激励信号频率范围为10kHz~100kHz。

7.根据权利要求1所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距系统，其特征在于，所述磁耦合导纳测量装置（3）以及所述井下激励源（2）均位于储气库内液面最高位以上。

8.一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距方法，基于权利要求1~7中任一项所述的储气库测距系统，其特征在于，包括：

S1，测量激励线圈的开路电流I_o和测量线圈的开路电压U_2o；

S2，将磁耦合导纳测量装置（3）安装到中心管（1）外壁，向激励线圈输入额定频率的交流激励信号，激励线圈以磁感应的方式将交流激励信号施加到中心管（1）上，所述测量线圈以磁感应的方式测量中心管（1）的电压；

S3，测量激励线圈的工作电流I₁以及测量线圈的感应电压U₂；

S4，根据所述激励线圈的开路电流I_o、工作电流I₁，以及交流激励信号频率、所述测量线圈的开路电压U_2o、感应电压U₂，计算得到储气库中液面距离储气库顶端的高度。

9.根据权利要求8所述的一种磁耦合型多相态导纳识别的储气库测距方法，其特征在于，步骤S4中，通过下式计算得到储气库中液面距离储气库顶端的高度H：

；

其中，U₂为施加交流激励信号后测量线圈的感应电压，也即测量线圈测得的中心管1电压，µ₀为标准磁导率，f为交流激励信号频率，N₁为激励线圈匝数，N₂为测量线圈匝数，I₁为施加交流激励信号后激励线圈的工作电流，I_o为激励线圈的开路电流，U_2o为测量线圈的开路电压，R_s为储气库平均半径，r_o为中心管外径。