不同井深工況下雙目、單目電纜式測(cè)井成像系統(tǒng)在糧庫(kù)監(jiān)測(cè)井的選型適配研究

摘要

地下水監(jiān)測(cè)井、深層降水井是糧庫(kù)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防控、地下水位監(jiān)測(cè)、庫(kù)區(qū)滲漏隱患排查的重要基礎(chǔ)設(shè)施。糧庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)井深度跨度大，淺層井30?150?m、中深層井150?500?m，井下環(huán)境差異顯著，井內(nèi)溫度、水壓、井筒結(jié)垢、水質(zhì)渾濁度各不相同，造成井下成像設(shè)備選型困難。本文以北京鴻鷗成運(yùn)雙目成像系統(tǒng)、Φ55?mm電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)為研究對(duì)象，劃分淺層、中層、深層三種井深工況，對(duì)比兩套設(shè)備在耐溫耐壓、探頭外徑、成像能力、測(cè)量功能、施工成本、運(yùn)維難度等方面性能差異；建立糧庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)井可視化檢測(cè)設(shè)備選型體系；結(jié)合庫(kù)區(qū)滲漏排查、套管破損檢測(cè)、廢棄井封井驗(yàn)收等工程案例，給出不同井深條件下優(yōu)選設(shè)備選型方案。研究成果可為儲(chǔ)備糧庫(kù)地下水監(jiān)測(cè)井、庫(kù)區(qū)水文鉆孔井筒檢測(cè)裝備選型提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：糧庫(kù)庫(kù)區(qū)；地下水監(jiān)測(cè)井；雙目立體成像；電纜式單目成像；井筒檢測(cè)；設(shè)備選型；滲漏隱患排查

0 引言

儲(chǔ)備糧庫(kù)大多占地面積大，庫(kù)區(qū)地下水位變化、地下水滲漏、地基土層滲水等問題，直接威脅倉(cāng)房地基安全。為實(shí)時(shí)掌握庫(kù)區(qū)地下水動(dòng)態(tài)，多數(shù)大中型糧庫(kù)布設(shè)了一批地下水監(jiān)測(cè)井、水文勘察孔。井筒在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)套管腐蝕、變形、開裂、濾水管淤堵，造成水位監(jiān)測(cè)失真；部分廢棄勘察孔封堵不到位，形成地下水滲漏通道，誘發(fā)倉(cāng)基沉降隱患。定期開展井筒可視化檢測(cè)，是保障庫(kù)區(qū)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠、防范地基滲水災(zāi)害的關(guān)鍵手段。

目前井下可視化檢測(cè)裝備主要分為電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)與雙目立體成像系統(tǒng)兩大類。淺層井壓力低、溫度變化小，以井筒病害巡查為主；中深層井水壓高、井下工況復(fù)雜，不僅需要查看井筒狀況，還經(jīng)常需要定量測(cè)量裂縫寬度、腐蝕深度、套管變形量。兩套設(shè)備技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不一樣，如果選型不當(dāng)，容易出現(xiàn)探頭下放受阻、耐壓余量不足、缺少三維測(cè)量功能無法滿足檢測(cè)要求等問題。

現(xiàn)階段糧庫(kù)行業(yè)尚未形成一套針對(duì)不同井深條件下井下成像設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)。本文將糧庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)井按照井深劃分為淺層（0?150?m）、中深層（150?500?m）兩個(gè)工況區(qū)間，對(duì)比雙目、單目電纜式成像系統(tǒng)各項(xiàng)性能，分析各自優(yōu)缺點(diǎn)、適用邊界，建立糧庫(kù)庫(kù)區(qū)井筒檢測(cè)選型方案，為糧庫(kù)安全運(yùn)維提供技術(shù)支撐。

1 兩套井下成像設(shè)備核心技術(shù)參數(shù)對(duì)比

1.1 電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)（Φ55?mm）

探頭外徑55?mm，最大承壓35?MPa，理論作業(yè)深度可達(dá)3500?m，耐溫?20℃~80℃；IMX323高清CMOS傳感器，鏡頭可360°水平旋轉(zhuǎn)環(huán)視，輸出二維高清視頻圖像，具備深度記錄功能；優(yōu)勢(shì)：探頭直徑小，適配細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井，設(shè)備輕便、成本低、野外部署快；短板：僅二維成像，無深度測(cè)距功能，病害尺寸只能定性觀察，無法定量測(cè)量。

1.2 雙目立體測(cè)井成像系統(tǒng)（Φ68?mm）

探頭外徑68?mm，外殼17?4PH高強(qiáng)度不銹鋼，最大承壓70?MPa，可適配7000?m深井作業(yè)，耐溫?20℃~175℃；雙CMOS同步成像傳感器，可完成井筒內(nèi)壁三維重建，實(shí)現(xiàn)腐蝕坑深度、裂縫寬度、套管變形量、井下落物尺寸定量測(cè)量；優(yōu)勢(shì)：三維測(cè)距、測(cè)量精度高，可輸出定量檢測(cè)數(shù)據(jù)；短板：探頭外徑偏大，50?mm及以下小口徑監(jiān)測(cè)井下放受限，設(shè)備采購(gòu)成本高于單目成像系統(tǒng)。

2 不同井深工況下兩套設(shè)備適配性分析

2.1 淺層監(jiān)測(cè)井（0?150?m）

工況特點(diǎn)：水壓低、井下溫度基本穩(wěn)定，井筒病害檢測(cè)任務(wù)以巡查套管是否破損、淤堵、結(jié)垢、井內(nèi)落物為主，一般不需要高精度定量測(cè)量；監(jiān)測(cè)井口徑多為50?110?mm。

選型結(jié)論：優(yōu)先選用電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)。Φ55?mm探頭可以順利下入絕大多數(shù)淺層細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井；360°旋轉(zhuǎn)掃描無觀測(cè)盲區(qū)，高清二維圖像足以完成病害排查任務(wù)；設(shè)備便攜、檢測(cè)效率高，單井檢測(cè)耗時(shí)短，適合庫(kù)區(qū)大批量淺層監(jiān)測(cè)井普查巡檢。

適用工程：庫(kù)區(qū)淺層井年度巡檢、廢棄淺井封井后可視化驗(yàn)收、濾水管淤堵排查。

2.2 中深層監(jiān)測(cè)井（150?500?m）

工況特點(diǎn)：井筒水壓升高，套管腐蝕、地層應(yīng)力擠壓造成套管變形開裂風(fēng)險(xiǎn)上升；一旦發(fā)現(xiàn)裂縫、凹陷病害，往往需要測(cè)量變形量、腐蝕深度，以此評(píng)價(jià)套管安全等級(jí)；部分深井井管內(nèi)徑≥70?mm。

選型結(jié)論：井筒內(nèi)徑≥70?mm時(shí)，優(yōu)先選用雙目立體成像系統(tǒng)；利用三維測(cè)量功能定量獲取病害參數(shù)，為套管修復(fù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)；井筒內(nèi)徑＜70?mm，雙目探頭無法下入，則選用電纜式單目成像開展病害初查，標(biāo)記病害位置，結(jié)合抽水試驗(yàn)綜合判定病害等級(jí)。

適用工程：中深層監(jiān)測(cè)井套管完整性專項(xiàng)檢測(cè)、庫(kù)區(qū)滲漏通道精準(zhǔn)探查、老舊深井病害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 糧庫(kù)庫(kù)區(qū)典型工程應(yīng)用案例分析

3.1 案例1：某儲(chǔ)備庫(kù)淺層監(jiān)測(cè)井普查項(xiàng)目

庫(kù)區(qū)共有12口地下水監(jiān)測(cè)井，井深40?120?m，井徑50?63?mm。采用電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)開展全覆蓋巡檢。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)2口井濾水管泥沙淤堵，3處井壁輕微結(jié)垢病害，精準(zhǔn)記錄病害深度位置；檢測(cè)工期2天完成全部井檢測(cè)，檢測(cè)成本低，圓滿完成庫(kù)區(qū)井筒普查任務(wù)。本項(xiàng)目如果選用雙目68?mm探頭，部分50?mm口徑監(jiān)測(cè)井探頭無法下放，檢測(cè)不能實(shí)施。

3.2 案例2：糧庫(kù)中深層水文井套管變形專項(xiàng)檢測(cè)

水文井井深320?m，套管內(nèi)徑89?mm，水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，懷疑套管變形。選用雙目立體成像系統(tǒng)下入井筒開展檢測(cè)，三維重建井筒內(nèi)壁模型，精準(zhǔn)測(cè)出套管凹陷最大變形量12.6?mm，判定套管已出現(xiàn)中度變形，及時(shí)給出套管修復(fù)處置建議，消除庫(kù)區(qū)地基安全隱患。如果采用單目成像，僅能看到凹陷影像，無法測(cè)出凹陷深度，難以精準(zhǔn)判定病害等級(jí)。

4 糧庫(kù)庫(kù)區(qū)井下可視化檢測(cè)設(shè)備選型基本原則

1、井管內(nèi)徑優(yōu)先原則：井內(nèi)徑＜68?mm，優(yōu)先選電纜式單目成像；井內(nèi)徑≥68?mm，可選擇雙目成像。

2、檢測(cè)目標(biāo)導(dǎo)向原則：僅病害巡查、定性排查，選用單目360°成像；需要測(cè)量腐蝕深度、裂縫寬度、套管變形量，開展風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)，優(yōu)先選用雙目立體成像。

3、井深與井下環(huán)境原則：高溫深井、高礦化度強(qiáng)腐蝕井筒，優(yōu)先選用17?4PH材質(zhì)雙目探頭，耐溫耐壓安全余量更大。

4、經(jīng)濟(jì)性原則：庫(kù)區(qū)大批量淺層井普查巡檢，選用單目成像系統(tǒng)降低檢測(cè)成本；專項(xiàng)病害深度檢測(cè)采用雙目成像。

5 現(xiàn)存問題與優(yōu)化建議

現(xiàn)階段糧庫(kù)部分老舊監(jiān)測(cè)井口徑50?mm以內(nèi)，雙目Φ68?mm探頭無法下入，后期可研發(fā)小口徑雙目探頭，補(bǔ)齊小口徑深井三維測(cè)量短板；在庫(kù)區(qū)檢測(cè)工作當(dāng)中，可建立“單目普查+雙目定點(diǎn)復(fù)測(cè)"組合檢測(cè)模式，先利用單目設(shè)備大面積排查，發(fā)現(xiàn)重大病害后，再用雙目設(shè)備精準(zhǔn)定量測(cè)量，兼顧檢測(cè)效率與測(cè)量精度。

6 結(jié)論

本文針對(duì)糧庫(kù)庫(kù)區(qū)淺層、中深層地下水監(jiān)測(cè)井工況，對(duì)比雙目立體成像、電纜式單目360°旋轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)性能參數(shù)與適配邊界。淺層0?150?m細(xì)口徑監(jiān)測(cè)井病害普查，電纜式單目成像系統(tǒng)適配性好、性價(jià)比高；150?500?m中深層大口徑井筒專項(xiàng)病害檢測(cè)，雙目立體成像可實(shí)現(xiàn)病害定量測(cè)量，檢測(cè)優(yōu)勢(shì)突出。建立的選型方案可為全國(guó)儲(chǔ)備糧庫(kù)地下水監(jiān)測(cè)井、庫(kù)區(qū)水文鉆孔可視化檢測(cè)裝備選型提供參考。

全套分類關(guān)鍵詞匯總（可用于論文、標(biāo)書、宣傳推廣）

核心設(shè)備關(guān)鍵詞

LD200激光盤料系統(tǒng)；倉(cāng)房數(shù)量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備；懸掛式固定式激光雷達(dá)；棚頂懸掛盤料儀；糧倉(cāng)三維盤點(diǎn)設(shè)備；非接觸3D光電測(cè)量多傳感平臺(tái)；倉(cāng)外主控箱

技術(shù)原理關(guān)鍵詞

三維激光掃描；360°全域掃描；點(diǎn)云采集；糧堆三維重建；散糧體積測(cè)算；不規(guī)則糧面測(cè)量；多傳感器融合；點(diǎn)云去噪

糧倉(cāng)工況性能關(guān)鍵詞

糧倉(cāng)熏蒸氣密性；磷化氫防腐；糧倉(cāng)粉塵穿透；全天候測(cè)量；厘米級(jí)精度；儲(chǔ)量測(cè)量誤差≤2%；無人值守全自動(dòng)盤點(diǎn)；單次掃描≤5分鐘

行業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵詞

智慧糧庫(kù)；平房倉(cāng)；淺圓倉(cāng)；國(guó)家儲(chǔ)備糧；糧食庫(kù)存監(jiān)管；存量倉(cāng)能化改造；糧食安全；在線盤點(diǎn)；散糧儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)；倉(cāng)房視頻?儲(chǔ)量一體化監(jiān)測(cè)

對(duì)比選型關(guān)鍵詞

軌道小車盤庫(kù)；人工盤點(diǎn)；懸掛固定式盤點(diǎn)；倉(cāng)內(nèi)在線監(jiān)測(cè)；低成本倉(cāng)房升級(jí)改造

糧庫(kù)行業(yè)關(guān)鍵詞匯總

一、核心產(chǎn)品詞（主搜詞，放標(biāo)題優(yōu)先）

智能化糧庫(kù)便攜式數(shù)量檢測(cè)儀、糧庫(kù)蟲害檢測(cè)系統(tǒng)、氣體取樣探桿誘捕器、糧食數(shù)量檢測(cè)設(shè)備、智慧糧庫(kù)管理系統(tǒng)、智能平倉(cāng)機(jī)器人、糧倉(cāng)糧食數(shù)量檢測(cè)儀、環(huán)流熏蒸系統(tǒng)、糧庫(kù)多參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、糧庫(kù)可視化監(jiān)測(cè)平臺(tái)

二、行業(yè)場(chǎng)景詞（精準(zhǔn)匹配客戶搜索）

智慧糧庫(kù)、糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)、平房倉(cāng)、糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)、糧食儲(chǔ)備庫(kù)、中央儲(chǔ)備糧庫(kù)、地方糧庫(kù)、糧庫(kù)庫(kù)存監(jiān)測(cè)、糧庫(kù)蟲害監(jiān)測(cè)、糧庫(kù)熏蒸作業(yè)、糧庫(kù)庫(kù)存可視化、糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)管控

三、功能技術(shù)詞（賣點(diǎn)）

庫(kù)存可視化、多參數(shù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、三維可視監(jiān)管、大數(shù)據(jù)云計(jì)算、遠(yuǎn)程監(jiān)控、便攜式檢測(cè)、蟲情誘捕、氣體取樣、環(huán)流熏蒸、糧庫(kù)智能化改造、糧庫(kù)智慧管控

四、推廣長(zhǎng)尾關(guān)鍵詞（愛采購(gòu)商品標(biāo)題、短視頻標(biāo)簽）

1. 智慧糧庫(kù)管理系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)

2. 糧庫(kù)平房倉(cāng)機(jī)器人巡檢設(shè)備

3. 便攜式糧庫(kù)蟲害數(shù)量檢測(cè)儀

4. 糧倉(cāng)庫(kù)存可視化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

5. 環(huán)流熏蒸系統(tǒng) 糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)配套設(shè)備

6. 智能化糧庫(kù)多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備