CN106703783B - 一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置 - Google Patents
一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，包括探头(18)、遥控器(13)和显示器(19)，探头(18)的外壳(1)为椭球形，外壳(1)的长度和宽度范围均在40mm至100mm之间，整体高度范围在50mm至150mm之间，外壳(1)两侧安装有行走轮(2)；外壳(1)内部安装有驱动电机(8)，还设有信号传输模块(6)、驱动电机电路模块(7)以及电源控制器(5)。通过遥控器控制探头，可以使其穿过错断变形区探测钻孔深处的破坏情况，本发明装置结构紧凑简单、操作方便，可使探头顺利通过套管错断变形区域，实现对套管变形的全井身视频探测。
Description
技术领域
本发明涉及一种探测装置，具体涉及一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置。
背景技术
地面钻井抽采瓦斯流量大、浓度高，对井下采空区瓦斯涌出控制效果好，且不受井下生产开拓布局的影响，是一种高效的瓦斯抽采模式。瓦斯抽采钻井基本都是竖直钻井，深度一般都超过300m。钻井井身内壁均设置有固井套管，一方面增强了钻井井身稳定性，另一方面为瓦斯流动提供了壁面光滑的流动通道。钻井抽采过程中，上覆岩层运动会对套管产生各种作用力，如剪切力和挤压力等，造成套管变形或破断，使瓦斯流动阻力增大，甚至套管完全闭合堵塞使钻井失去抽采能力。因此，提高钻井的井身稳定性是推广应用钻井抽采瓦斯技术的重要技术。
对套管进行视频探测是了解套管的变形特征、研究钻井井身稳定性的重要基础。目前，对钻井进行视频探测的探头均为细长的圆柱体，其底部安装有摄像头。这种探头在探测至套管错断变形区域时，探头下端与因相对错动而裸露的岩层水平面接触，由于岩层水平面的支撑作用而无法继续下探。此外，现有探头的长度较大，在套管内只能以较小的角度发生倾斜，且探头下端无法进行水平移动，导致探头无法通过套管的错断变形区域。这意味着目前只能对套管的第一个剪切破断进行探测，无法全方位了解钻井的破坏情况，对采场上覆岩层移动导致钻孔破坏的研究工作带来极大的困难。
公告号为CN204419267U的中国实用新型专利公开了一种用于煤矿井下瓦斯抽放孔的探测器，所述探测器包括多件探测节杆和多件连接装置，所述的各种探测节杆分别通过所述的各种连接装置连接一个长度与被探测瓦斯抽放孔深度相适应的探测器。其主要用于检查瓦斯抽放孔是否钻制到位，钻孔是否始终保持畅通。井下瓦斯抽放孔为水平钻孔，或带有一定倾角的倾斜钻孔。这种探测器只能应用于井下抽采钻孔，探测深度小，一般小于50m，有些能达到50m-80m；此外，这种结构需要一边探测一边安装连接装置，实际操作过程中极为不便。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，可以穿过错断变形区探测钻孔深处的破坏情况，外形灵巧，使用方便，可为岩层移动导致钻孔破坏的研究工作提供丰富数据。
为了实现上述目的所采用的技术方案：一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，包括探头、遥控器和显示器，其特征在于，探头的外壳为椭球形，外壳底部开口并安装有照明灯和摄像头；外壳两侧安装有行走轮，外壳顶部高于行走轮的顶部；外壳内部安装有驱动行走轮转动的驱动电机，还设有信号传输模块、驱动电机电路模块以及电源控制器，所述电源控制器、照明灯以及驱动电机电路模块通过信号传输模块与地面的遥控器相连，所述摄像头通过信号传输模块与地面的显示器相连；所述外壳的长度和宽度范围均在40mm至100mm之间，整体高度范围在50mm至150mm之间。
进一步的，所述外壳内部还设有气体浓度传感器，气体浓度传感器通过信号传输模块与地面遥控器和地面显示器相连；所述外壳上开有通气孔。
进一步的，所述照明灯为LED灯，且具有4至10个，并均匀环绕地安装在设于外壳内部的照明灯灯座上。
进一步的，所述遥控器上设有行走轮调节键、气体浓度采集键、照明灯亮度调节键以及电源开关键。
进一步的，所述行走轮上安装有防滑轮胎。
进一步的，所述信号传输模块、驱动电机电路模块以及电源控制器集成为一个中心控制电路板。三个功能的模块集成一个模块，使整个装置内部结构更加紧凑，可以进一步缩小其外形尺寸。
本发明装置的探头采用椭球型外壳，且其长度大幅度减小，大大提高了探头通过套管错断变形区域的能力；此外，探头外壳两侧安装有行走轮，通过地面遥控器的控制，可使探头在因相对错动而裸露的岩层水平面上前进、后退以及转向，探头的主动移动能力可使探头准确移动至套管错段区域的气体过流截面，为探头通过套管错断变形区域奠定了基础；同时，探头还可监测套管内的气体浓度，为研究钻井破坏对瓦斯抽采的影响提供更丰富的数据。本发明装置结构紧凑简单、操作方便，可使探头顺利通过套管错断变形区域，实现对套管变形的全井身视频探测。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为实施例一探头内部结构示意图；
图4为实施例二探头内部结构示意图；
图5为遥控器示意图；
图6为视频探测装置工作示意图；
图中：1.外壳；2.行走轮；3.通气孔；4.气体浓度传感器；5.电源控制器；6.信号传输模块；7.驱动电机电路模块；8.驱动电机；9.摄像头；10.照明灯灯座；11.照明灯；12.中心控制电路板；13.遥控器；14.行走轮调节键；15.气体浓度采集键；16.照明灯亮度调节键；17.电源开关键；18.探头；19.显示器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1、图2、图3、图5和图6所示，一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，包括探头18、遥控器13和显示器19，探头18的外壳1为椭球形，其长度和宽度范围均在40mm至100mm之间，整体高度范围在50mm至150mm之间，可大幅度提高探头18在套管内的倾斜角度，并避免被卡住；外壳1两侧安装有行走轮2，可实现探头18在因相对错动而裸露的岩层水平面上的主动移动，当探头18运动至气体过流断面时，便可在重力作用下顺利通过套管错断变形区域；外壳1顶部高于行走轮2的顶部，可避免探测结束后提升探头18时其在套管错断变形区域被卡住；外壳1底部开口并安装有照明灯11和摄像头9，可在套管内提供光源并实现视频探测；外壳1内部安装有驱动行走轮2转动的驱动电机8，还设有信号传输模块6、驱动电机电路模块7以及电源控制器5，所述电源控制器5、照明灯11以及驱动电机电路模块7通过信号传输模块6与地面的遥控器13相连，通过遥控器13可以控制探头18电源的开关、调节照明灯11的亮度以使套管内的视频图像更加清晰，此外，还可控制行走轮2向前、向后以及转向，直至调节到合适位置使探头18顺利穿过变形区；所述摄像头9通过信号传输模块6与地面的显示器19相连，可在地面实时观测套管的变形情况，为通过遥控器13控制行走轮2提供支持，同时实现视频数据的存储。
进一步的，为使本发明同时具备监测套管内气体浓度的功能，如图3所示，外壳1内部还设有气体浓度传感器4，外壳1上开有通气孔3。套管内的气体通过通气孔3进入外壳1内部，因此气体浓度传感器4可监测套管内的气体浓度；气体浓度传感器4通过信号传输模块6分别与地面遥控器13和地面显示器19相连，可控制气体浓度传感器4的开关以及监测模式，如瞬时监测和持续监测，此外，气体浓度数据显示在地面显示器19上；
优选的，所述照明灯11为LED灯，且具有4至10个，并均匀环绕地安装在设于外壳1内部的照明灯灯座10上。
如图5所示，遥控器13上设有行走轮调节键14、气体浓度采集键15、电源开关键17以及照明灯亮度调节键16，通过相关的键对行走轮2、气体浓度传感器4、电源控制器5和照明灯11进行相应的控制。
进一步的，行走轮2上安装有防滑轮胎，防滑轮胎可以增加行走轮2与岩石间的摩擦力，使探头18的运动能力更强。
实施例二
如图4所示，信号传输模块6、驱动电机电路模块7以及电源控制器5集成为一个中心控制电路板12；其他结构与实施例一相同。三个功能的模块集成一个模块，使整个装置内部结构更加紧凑，可以进一步缩小其外形尺寸。
使用时，首先利用滑轮将探测装置的探头18下入钻井套管内，然后开启电源开关键17向探头18内的各模块和构件进行供电，通过遥控器13上的照明灯亮度调节键16调节照明灯11的亮度使视频图像清晰，此时摄像头9拍摄套管的情况并通过信号传输模块6传输至地面的显示器19；此外，在探头18下降过程中，可通过气体浓度采集键15采集套管内气体浓度，监测模式分为瞬时监测和持续监测，气体浓度信息通过信号传输模块6传输至地面的显示器19并进行显示。
当探头18到达钻井错断变形区域时，探头18将会落在因相对错动而裸露的岩层水平面上；此时一边观察显示器19显示的套管错断变形情况，一边通过行走轮调节键14控制行走轮2前进、后退或转向，使探头18向该区域的气体过流截面运动；当探头18运动至气体过流截面时，便会在重力作用下穿过错断变形区，继续进行探测。当探头18到达下一个错断变形区域时，进行相同的操作以穿过该区域。当视频探测结束后，便可向上提升探头18；当把探头18完全提出套管后，通过电源开关键17关闭电源。
Claims (6)
1.一种可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，包括探头(18)、遥控器(13)和显示器(19)，其特征在于，探头(18)的外壳(1)为椭球形，外壳(1)底部开口并安装有照明灯(11)和摄像头(9)；外壳(1)两侧安装有行走轮(2)，外壳(1)顶部高于行走轮(2)的顶部；外壳(1)内部安装有驱动行走轮(2)转动的驱动电机(8)，还设有信号传输模块(6)、驱动电机电路模块(7)以及电源控制器(5)，所述电源控制器(5)、照明灯(11)以及驱动电机电路模块(7)通过信号传输模块(6)与地面的遥控器(13)相连，所述摄像头(9)通过信号传输模块(6)与地面的显示器(19)相连；所述外壳(1)的长度和宽度范围均在40mm至100mm之间，整体高度范围在50mm至150mm之间；
使用时，首先利用滑轮将探测装置的探头(18)下入钻井套管内，通过遥控器(13)启动电源控制器(5)对探头(18)内的各模块和构件进行供电，通过遥控器(13)调节照明灯(11)的亮度使视频图像清晰，摄像头(9)拍摄套管的情况并通过信号传输模块(6)传输至地面的显示器(19)；
当探头(18)到达钻井错断变形区域时，探头(18)落在因相对错动而裸露的岩层水平面上；此时一边观察显示器(19)显示的套管错断变形情况，一边通过遥控器(13)控制行走轮(2)前进、后退或转向，使探头(18)向该区域的气体过流截面运动；当探头(18)运动至气体过流截面时，在重力作用下穿过错断变形区，继续进行探测；当探头(18)到达下一个错断变形区域时，进行相同的操作以穿过该区域；当视频探测结束后，向上提升探头(18)把探头(18)完全提出套管，然后通过遥控器(13)关闭电源控制器(5)。
2.如权利要求1所述的可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，其特征在于，所述外壳(1)内部还设有气体浓度传感器(4)，气体浓度传感器(4)通过信号传输模块(6)与地面遥控器(13)和地面显示器(19)相连；所述外壳(1)上开有通气孔(3)。
3.如权利要求2所述的可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，其特征在于，所述照明灯(11)为LED灯，且具有4至10个，并均匀环绕地安装在设于外壳(1)内部的照明灯灯座(10)上。
4.如权利要求3所述的可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，其特征在于，所述遥控器(13)上设有行走轮调节键(14)、气体浓度采集键(15)、照明灯亮度调节键(16)、电源开关键(17)。
5.如权利要求4所述的可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，其特征在于，所述行走轮(2)上安装有防滑轮胎。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的可穿过瓦斯抽采钻井套管错断变形区域的视频探测装置，其特征在于，所述信号传输模块(6)、驱动电机电路模块(7)以及电源控制器(5)集成为一个中心控制电路板(12)。
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