Pomiary echosondą ultradźwiękową kształtu i wielkości podziemnych komór Zakład Geofizyki Górniczej CHEMKOP’u wykonuje już od 40 lat. Pomiary te są wykonywane głównie w komorach wytworzonych w złożach soli kamiennej metodami ługowania (w różnych krajach), lecz również i na polach ługowniczych złóż trony i glauberytu (w Turcji).
Pierwsze komercyjne zastosowanie echosondy CHEMKOP'u i metod interpretacji pomiarów na większą skalę, miało miejsce w 1974 dla Kopalni Soli "Łężkowice" koło Bochni i dla Kopalni Soli "Góra" koło Inowrocławia. Licząc od tego czasu, ekipa CHEMKOP’u wykonała dotąd już ponad 5 000 pomiarów podziemnych komór w Polsce i za granicą (Bośnia, Brazylia, Irak, Rumunia, Słowacja, Turcja).
Sonda ultradźwiękowa jest zaprojektowana i skonstruowana przez specjalistów CHEMKOP’u we współpracy ze specjalistycznymi firmami polskimi. Podczas minionych lat, kilka zestawów pomiarowych (echosond) zostało sprzedanych za granicę (Bośnia, Rumunia, Słowacja) i teraz są używane przez miejscowych specjalistów do pomiarów ich komór. W Polsce CHEMKOP obecnie używa trzech zestawów sprzętu pomiarowego echosondy i z biegiem lat to wyposażenie jest ciągle modernizowane i ulepszane.
Połączenie myśli technicznej z długim doświadczeniem pomiarowym rodzi owoce w postaci doskonałego wyposażenia i w przyjaznym dla użytkownika oprogramowaniu dla końcowej interpretacji wyników pomiarów echosondą.
Idea pomiaru
Pomiary echosondą kształtu i wielkości podziemnych komór opierają się na pomiarze czasu przebiegu w solance ultradźwiękowego impulsu wysłanego przez narzędzie w kierunku ściany komory i zarejestrowanego po odbiciu od ściany. Dlatego, dla dokładności obliczenia odległości, niezbędne jest dokładne określenie prędkości ultradźwiękowej fali w ośrodku w którym pomiar miał miejsce. To określenie jest częścią metodologii pomiarów ultradźwiękowych. Dodatkowo, podczas pomiarów echosondą, wykonywany jest temperaturowy profil mierzonej komory, wzdłuż jej osi.
Pomiarowa sonda ultradźwiękowa
Pełny zestaw sondy pomiarowej składa się z:
· ultradźwiękowej sondy z uchylną głowicą,
· wyciągu otworowego ze specjalnym kablem i pulpitem sterującym,
· naziemnego pulpitu echosondy, ze sterowaniem wszystkimi funkcjami pomiarowymi,
· cyfrowego urządzenia rejestrującego impulsy ultradźwiękowe - ich czas i prędkość oraz temperaturę solanki.
Całe wyposażenie jest zainstalowane na specjalnym samochodzie ciężarowym.
Całe to wyposażenie, niezbędne dla pomiarów echosondą, jest zaprojektowane i skonstruowane w CHEMKOP’ie we współpracy ze specjalistycznymi firmami polskimi, stosując nowoczesne rozwiązania techniczne i koncepcje opracowane przez specjalistów z CHEMKOP’u .
Ultradźwiękowy impuls jest przenoszony bezpośrednio od sondy w komorze do pulpitu echosondy na powierzchni i bezpośrednia weryfikacja pomiaru przez obsługujący echosondę personel jest możliwa. Stąd zarejestrowane wyniki są niezawodne i optymalne, najlepiej przedstawiają rzeczywistą sytuację w komorze, co jest ważne dla dalszej interpretacji pomiarów.
Uchylna głowica echosondy
Sonda pomiarowa jest połączona z kablem poprzez głowicę kablową i zdalne sterowanie jest możliwe zarówno dla transferu sygnału pomiarowego jak i dla kierowania funkcjami narzędzia pomiarowego z pulpitu sterującego. Sonda ultradźwiękowa ma obracającą się i przechylającą głowicę, wyposażoną w przetworniki ultradźwiękowe dwóch rodzajów - poziomy i pionowy.
Panel pomiarowy i rejestracja cyfrowa
Dane techniczne:
Materiał konstrukcyjny - kwasoodporna stal i mosiądz.
Ultradźwiękowy przetwornik - fo = 47 kHz ± 1 kHz
Geograficzna orientacja - Magnetyczna.
Dokładność geograficzna orientacji - N = ± 1°
Maksymalna mierzalna odległość – ponad 180 m
Dokładność pomiaru odległości - lepiej niż 0.2 m
Wymiary sondy : średnica 65 mm, długość 2 800 mm, waga 35 kilogramów
Zakres temperatury - 5°C ÷ 80°C
Maksymalna głębokość pomiaru - 2 500 m
Dokładność pomiaru głębokości - lepiej niż 0.2 m
Czujnik temperaturowy - Pt1000
Dokładność pomiaru temperatury - - ± 0.5°C, (rozdzielczość - ± 0.1°C)
Podczas pomiarów pod ciśnieniem, z wykorzystaniem śluzy geofizycznej, dodatkowe obciążniki instalowane są ponad sondą, aby dodatkowo obciążyć narzędzie.
Oprogramowanie interpretacyjne
CHEMKOP stworzył własny zestaw specjalnego oprogramowania dla rejestracji, wizualizacji i analizy wyników pomiarów echosondą dla komputerów osobistych pracujących w środowisku Windows. To oprogramowanie jest nadal rozwijane i ulepszane wraz z nowymi doświadczeniami z technologii pomiarów i metod interpretacji. Oprogramowanie to może być udostępniane Klientom, pozwalając im na lepsze wykorzystanie wyników ich pomiarów do optymalizacji technologii dalszego ługowania komory. Zestaw oprogramowania zawiera następujące programy:
POMIAR - oprogramowanie rejestrujące dla kontroli parametrów rejestracji, monitorowania i filtrowania aktualnie zapisywanych danych i gromadzenia ich we właściwych zbiorach.
AUTOINTER - oprogramowanie interpretacyjne dla cyfrowego przetwarzania sygnału ultradźwiękowego z automatycznym filtrowaniem pola energetycznego i z wstępnym określeniem kształtu komory (w szczególnych przypadkach operator może wprowadzić tu jakieś zmiany).
DOKUMENTACJA - oprogramowanie które wytwarza dokumentację wydrukową z pomiaru echosondą, zawierającą wyniki w tabelach i w formie graficznej.
ANALIZA - oprogramowanie dla wprowadzania technicznych i geologicznych parametrów otworu wiertniczego i dla weryfikacji z eksploatacją.
Automatyczna interpretacja echogramu
Przekrój poziomy komory
Tabela z częścią wyników pomiaru echosondą
Przekrój pionowy przez komorę
Przekrój pionowy przez grupę komór
Zbiorowe przekroje poziome przez grupę komór
Metodyka pomiaru echosondą
Kształt komory jest skanowany dookoła w sposób ciągły na wybranych głębokościach z określonego zakresu pomiarowego. Kształt ten może być mierzony przy użyciu dwóch metod obserwacji:
· obserwacji kształtu w przekrojach poziomych komory
· obserwacji kształtu w przekrojach stożkowych (w górę komory albo w dół) używając uchylnej głowicy
Pierwsza metoda wykorzystuje możliwość rotacji głowicy sondy w pełnym geograficznym kącie azymutalnym, a druga metoda wykorzystuje również możliwość wychylania głowicy sondy od pionu w zakresie kątów [ 90°, +90°]. Połączenie wyników obydwu pomiarów - z przekrojów poziomych i z przekrojów uchylnej głowicy, daje podstawowy zbiór rezultatów pomiarów echosondą, używany potem przy okazji końcowej interpretacji kształtu i wielkości komory. Zbiór ten zawiera :
· nazwę otworu wiertniczego
· datę badania
· dla każdej lokalizacji głowicy sondy :
· głębokość lokalizacji głowicy
· kąt wychylenia głowicy
· cyfrowy zapis (w funkcji czasu) ultradźwiękowego sygnału, podczas pełnej rotacji głowicy (z zaznaczonym azymutem północy N)
· profil temperaturowy etc.
Każdy punkt odbicia na ścianie komory jest mierzony wielokrotnie, wykorzystując właściwości geometrii wiązki ultradźwięków, wyemitowanych z przetwornika.
Dokumentacja
Dokumentacja wyniku pomiaru echosondą jest doręczana Klientowi do 24 godzin po zakończeniu pomiarów. Dokumentacja ta jest sporządzana przy użyciu własnego, specjalistycznego oprogramowania dla przetworzenia rezultatów pomiarów i jego graficznej prezentacji. Typowa dokumentacja zawiera rezultaty pomiaru echosondą w formie tabelarycznej i w graficznej.
W tabelach, dla każdej pomiarowej głębokości, znajdują się następujące przeliczone wartości:
· promień ekwiwalentny
· maksymalny promień
· minimalny promień
· maksymalna średnica
· objętość danego segmentu głębokości
· objętość całej komory do tej głębokości
Pośród graficznych wydruków znajdują się:
· przekroje poziome komory
· przekroje pionowe komory
· trójwymiarowe przedstawienia kształtu komory
· wykresy temperatury i prędkości dźwięku w komorze
Dodatkowymi graficznymi obrazami są mapy pola ługowniczego ze zrzutowanymi konturami szeregu komór, a także pionowe przekroje przez grupę komór na takim polu ługowniczym.
Oferta CHEMKOP'u
Zespół pomiarowy Zakładu Geofizyki Górniczej CHEMKOP'u może wykonać pomiary echosondą podziemnych komór używając zestawu swojej własnej aparatury pomiarowej. Pomiar echosondą ocenia rzeczywisty kształt i wielkość podziemnej komory, a wyniki tych pomiarów są dostarczane Klientowi do 24 godzin od zakończenia pomiarów.
Pomiary są ukierunkowywane do magnetycznej północy. Wewnętrzna średnica otworu wiertniczego powinna być większa niż maksymalna średnica sondy - a mianowicie - 67 mm. Maksymalna głębokość pomiarów (w solance) - 2 500 m.
Bardziej szczegółowe informacje o pomiarach echosondą mogą być uzyskane od:
Bartłomiej Rałowicz lub Józef Nowak lub Michał Kościuszko
e-mail: sonda@chemkop.pl telefon: (48-12)-634-55-07