CN110593817A - 一种井口作业可视化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种井口作业可视化装置，解决了现有技术中进行打捞作业时，可能发生将仍处在采气树内的落鱼剪断，部分落鱼再次掉入井底的情况发生，从而造成严重的井下事故的技术问题。它包括井口摄像装置，所述井口摄像装置至少包括安装座、摄像机构和触控屏；所述安装座具有从一端贯穿到另一端的中空通道；且在所述安装座的两端分别设有上部接头以及下部接头；所述摄像机构活动安装在安装座内。本发明在不影响正常的井口作业操作的情况下，能够直接帮助现场作业人员判断工具串是否通过采气树等井口装置，从而完全避免关闭错误的井口阀门导致剪断落鱼的情况发生，避免此类井下事故的发生。

Description

一种井口作业可视化装置及方法

技术领域

本发明涉及石油、天然气修井工程领域，具体涉及一种井口作业可视化装置及其方法。

背景技术

在石油、天然气开采的整个过程中，通常需要进行修井、测井、打捞等井下作业。修井、测井、打捞等工序均在采气树等井口装置上安装相应设备进行操作，一般以钢丝作业为主，也包括电缆作业、不压井作业（带压作业）、连续油管作业等。钢丝作业安装在采气树上的设备包括防喷管、防喷器等，通过转换法兰与拆除了油压表法兰的采气树相连接。钢丝作业完成后，整个工具串将上提到防喷管中，但是工具串最下端不排除勾挂井下异物的情况；而打捞作业所捞起的落鱼有时是无法完全准确判断其长度和形状的。在这种情况下，如果冒然关闭采气树7号阀门，可能发生将仍处在采气树内的落鱼剪断，部分落鱼再次掉入井底的情况发生，从而造成严重的井下事故。

目前针对上述问题暂时没有查阅到相关的发明及设备加以解决。现场作业人员面对上述情况，通常只能通过经验判断，主要是预估落鱼长度以及分析上提拉力变化情况等。但是这些经验手段并不一定准确，仍然会有关闭井口阀门后剪断落鱼的风险，可能会造成严重的井下事故。

为了彻底解决这个问题，为井口作业人员提供准确的判断依据，保证井口作业特别是打捞作业的安全，需要研制一种井口作业可视化装置及方法。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、现有技术中进行打捞作业时，可能发生将仍处在采气树内的落鱼剪断，部分落鱼再次掉入井底的情况发生，从而造成严重的井下事故；

2、现有技术中钢丝作业完成后，整个工具串将上提到防喷管中，但是工具串最下端可能出现勾挂井下异物的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井口作业可视化装置，以解决现有技术中进行打捞作业时，可能发生将仍处在采气树内的落鱼剪断，部分落鱼再次掉入井底的情况发生，从而造成严重的井下事故的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种井口作业可视化装置，包括安装在井口上方的井口摄像装置，所述井口摄像装置至少包括安装座、摄像机构和触控屏；

所述安装座具有从一端贯穿到另一端的中空通道；且在所述安装座的两端分别设有用于与井口作业时的作业装置连接的上部接头以及用于与设置在井口的井口装置连接的下部接头；

所述摄像机构活动安装在安装座内，且所述摄像机构至少包括一摄像头，所述摄像头伸进中空通道内，且摄像头的位置与井口的位置相对应，所述摄像头外侧套设有透明的抗压保护罩；

所述触控屏安装在安装座的外壁上；且所述摄像机构与所述触控屏电连接；

所述摄像机构的摄像头能透过抗压保护罩拍摄井口位置的管柱内实时画面并将拍摄的检测信号发送至所述触控屏，所述触控屏能根据所述检测信号得到管柱内实时画面并在触控屏上进行显示；

当进行井口作业时，井口作业的工具能穿过安装座的中空通道并伸入井口内进行作业，且井口作业的工具不会与摄像机构接触。

可选的或优选的，所述井口摄像装置还包括测距定位机构和存储及数据传输装置；所述测距定位机构、存储及数据传输装置分别与触控屏电连接；

所述测距定位机构和存储及数据传输装置均活动安装在安装座上；且当进行井口作业时，井口作业的工具不会与测距定位机构以及存储及数据传输装置接触；

所述测距定位机构能检测出井下目标物的位置以及长度并将检测信号发送至所述触控屏，所述触控屏能根据所述检测信号得到所述目标物的位置以及长度并在触控屏上进行显示；

所述触控屏能接收到所述摄像机构以及所述测距定位机构发出的检测信号后会将所述检测信号发送至所述存储及数据传输装置；所述存储及数据传输装置能进行画面和数据的记录以及进行画面和数据的实时传输。

可选的或优选的，所述测距定位机构为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器或微波雷达测距传感器。

可选的或优选的，所述存储及数据传输装置包括进行画面和数据的记录的SD卡以及进行画面和数据实时传输的WIFI模块，所述WIFI模块可以通过无线网络直接传输画面和数据到值班室以及操作室主机上。

可选的或优选的，所述摄像头为变焦摄像头。

可选的或优选的，所述摄像机构还包括围绕变焦摄像头设置的一圈电子闪光灯，每个所述电子闪光灯均与触控屏电连接。

可选的或优选的，还包括用于为摄像机构、测距定位机构和存储及数据传输装置供电的电池组，所述电池组活动安装在安装座上。

可选的或优选的，当进行钢丝作业时，所述上部接头为端部具有外螺纹的连接管；所述下部接头为连接法兰。

本发明提供的一种井口作业可视化的方法，应用上述的装置进行井口作业。

可选的或优选的，包括下述步骤：

（1）将上述的装置通过上部接头、下部接头安装到井口上方；随后正常开展作业，作业完后上提工具串到位；

（2）开启并调节井口摄像装置，保证画面清晰、明亮；

（3）根据摄像装置所得到的画面来判断井口下目标物的位置，以判断是否可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备或需要启动测距定位机构来判断下一步的操作工序；

当需要启动测距定位机构来判断下一步的操作工序时，将通过测距定位机构以及通过摄像装置得到的数据以及画面进行存储并实时传输给相关技术人员进行判断；相关技术人员根据数据以及画面来判断下一步的操作工序，直到相关技术人员根据实时传输的数据以及画面判断出可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备；

当判断出可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备，即可关闭井口摄像装置并拆除作业设备。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本发明提供的井口作业可视化装置，由于设置有下部接头和上部接头，井口摄像装置可以直接串接在传统的钢丝作业、电缆作业、不压井作业以及连续油管作业装置中，井口作业的工具能穿过安装座的中空通道并伸入井口内进行作业，完全不会影响正常的井口作业操作；在进行作业时，能够直接帮助现场作业人员判断工具串是否通过采气树等井口装置，从而完全避免关闭错误的井口阀门导致剪断落鱼的情况发生，避免此类井下事故的发生。

（2）本发明提供的井口作业可视化方法，由于采用上述的井口作业可视化装置；在不影响正常的井口作业操作的情况下，能够直接帮助现场作业人员判断工具串是否通过采气树等井口装置，从而完全避免关闭错误的井口阀门导致剪断落鱼的情况发生，避免此类井下事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1另一角度的结构示意图；

图3是本发明实施例1的侧视图；

图4是图3中A-A的剖视图；

图5是图3的仰视图；

图6是图5中B-B的剖视图；

图7是本发明实施例1及实施例2的使用状态示意图；

图8是本发明实施例1及实施例2的使用流程图。

图中：1、安装座；2摄像机构；201、变焦摄像头；202、电子闪光灯；3、触控屏； 4、中空通道；5、上部接头；6、下部接头；7、抗压保护罩；8、测距定位机构；9、存储及数据传输装置；901、WIFI模块；902、SD卡；10、电池组；11、防喷器；12、井口摄像装置；13、采气树油管头；14、采气树7号阀门；15、采气树4号阀门；16、采气树1号阀门；17、盖体一；18、盖体二；19、盖体三；20、后盖； 21、通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1-图8所示：

实施例1：

本发明提供的一种井口作业可视化装置，包括安装在井口上方的井口摄像装置12，所述井口摄像装置12至少包括安装座1、摄像机构2和触控屏3；

所述安装座1具有从一端贯穿到另一端的中空通道4；且在所述安装座1的两端分别设有用于与井口作业时的作业装置连接的上部接头5以及用于与设置在井口的井口装置连接的下部接头6；

所述摄像机构2活动安装在安装座1内，且所述摄像机构2至少包括一摄像头，所述摄像头伸进中空通道4内，且摄像头的位置与井口的位置相对应，所述摄像头的外侧套设有透明的抗压保护罩7，用来保护摄像头；

所述触控屏3安装在安装座1的外壁上；且所述摄像机构2与所述触控屏3电连接；

所述摄像机构2的摄像头能透过抗压保护罩7拍摄井口位置的管柱内实时画面并将拍摄的检测信号发送至所述触控屏3，所述触控屏3能根据所述检测信号得到管柱内实时画面并在触控屏3上进行显示；

当进行井口作业时，井口作业的工具能穿过安装座1的中空通道4并伸入井口内进行作业，且井口作业的工具不会与摄像机构2接触。

本发明提供的井口作业可视化装置，由于设置有下部接头6和上部接头5，井口摄像装置12可以直接串接在传统的钢丝作业、电缆作业、不压井作业以及连续油管作业装置中，井口作业的工具能穿过安装座1的中空通道4并伸入井口内进行作业，完全不会影响正常的井口作业操作；在进行作业时，能够直接帮助现场作业人员判断工具串是否通过采气树等井口装置，从而完全避免关闭错误的井口阀门导致剪断落鱼的情况发生，避免此类井下事故的发生。

作为可选的实施方式，所述安装座1的材质为钢铁。

作为可选的实施方式，所述抗压保护罩7的材质为抗压玻璃。

作为可选的实施方式，所述井口摄像装置12还包括测距定位机构8和存储及数据传输装置9；所述测距定位机构8、存储及数据传输装置9分别与触控屏3电连接；

所述测距定位机构8和存储及数据传输装置9均活动安装在安装座1上；且当进行井口作业时，井口作业的工具不会与测距定位机构8以及存储及数据传输装置9接触；

所述测距定位机构8能检测出井下目标物的位置以及长度并将检测信号发送至所述触控屏3，所述触控屏3能根据所述检测信号得到所述目标物的位置以及长度并在触控屏3上进行显示；

所述触控屏3能接收到所述摄像机构2以及所述测距定位机构8发出的检测信号后会将所述检测信号发送至所述存储及数据传输装置9；所述存储及数据传输装置9能进行画面和数据的记录以及进行画面和数据的实时传输。

在打捞作业中，通过设置测距定位装置能够直接得到落鱼底端所在位置及深度，为下一步阀门关闭的选择以及是否需要下放落鱼并丢手和加长防喷管后再次进行打捞作业提供准确判断，同时由于已知落鱼长度可以针对性的采取加长防喷管长度等处理措施；方便作业的安全、顺利进行。设置的触控屏3，可以保证实时分析工具串的通过情况，而所设置的存储及数据传输装置9则保证了影像及数据的的存储及传输方便，方便后期统计、分析及总结。

作为可选的实施方式，所述测距定位机构8为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器或微波雷达测距传感器（优选为红外线测距传感器）。测距定位装置向井口装置下部发射信号，从而测定落鱼所在位置及落鱼的真实长度；该功能只有在触控屏3画面已经能判断落鱼还在井口装置内时才开启使用，从而节约电量。

作为可选的实施方式，所述存储及数据传输装置9包括进行画面和数据的记录的SD卡902以及进行画面和数据实时传输的WIFI模块901。具体来说，存储及数据传输装置9主要包括固定式存储以及画面和数据实时传输两项功能；固定式存储主要由所设置的SD卡902槽内的大容量SD卡902进行画面和数据的记录，作业完成后可以将SD卡902内的图像和数据拷贝到任意电脑进行分析；而数据实时传输主要通过WIFI模块901进行实现，可以通过无线网络直接传输画面和数据到值班室以及操作室主机上，方便远端技术人员分析和判断。

测距定位机构8以及存储及数据传输装置9具体的安装方式为：所述安装座1在对应安装测距定位机构8以及存储及数据传输装置9的位置开设有安装凹槽一以及安装凹槽二，并在安装凹槽一以及安装凹槽二上设有活动盖设在其上的盖体一17以及盖体二18；盖体一17以及盖体二18可以铰接在安装座1上。

作为可选的实施方式，所述摄像头为变焦摄像头201。

作为可选的实施方式，所述摄像机构2还包括围绕变焦摄像头201设置的一圈电子闪光灯202，每个所述电子闪光灯202均与触控屏3电连接。

摄像机构2具体的安装方式为：所述安装座1上开设有安装摄像机构2中变焦摄像头201的通孔21，变焦摄像头201的安装位置应该满足能够拍摄井口位置的管柱内实时画面；并且，当进行井口作业时，井口作业的工具不会与变焦摄像头201接触或发生碰撞；电子闪光灯202围绕变焦摄像头201安装，安装在中空通道4的内壁上；抗压保护罩7罩设在变焦摄像头201和电子闪光灯202的外侧且与中空通道4的内壁密封连接（即在抗压保护罩7与中空通道4的内壁间加设有密封橡胶圈，增加密封性）；所述通孔21的外侧设有活动盖设在通孔21上的盖体三19。

由于摄像机构2所采用的变焦摄像头201安装在抗压保护罩7（抗压玻璃）内侧，抗压保护罩设置为密封连接保证了充分隔绝井口内的高压环境，不会影响变焦镜头的正常工作；变焦摄像头201周围设置的一圈电子闪光灯202，配合变焦摄像头201的工作，保证图像的亮度充分以及亮度均匀。

作为可选的实施方式，还包括用于为摄像机构2、测距定位机构8和存储及数据传输装置9供电的电池组10，所述电池组10活动安装在安装座1上；电池组10与摄像机构2、测距定位机构8和存储及数据传输装置9之间是通过电源连接线路进行连接，为摄像机构2、测距定位机构8和存储及数据传输装置9供电。

作为可选的实施方式，所述电池组10由一个或多个可充电锂电池构成。

电池组10具体的安装方式为：在安装座1上开设有安装电池组10的安装凹槽，安装凹槽上设有可打开的后盖20，可以随时将电池组10取出或跟换，由于电池组10安置在井口摄像装置12的钢铁材质的安装座1内，所以不需要额外提高其承压及耐磨能力；所述后盖20为金属后盖20，可以承受一定的外力冲击而不变形损坏；所述后盖20在边缘位置设置有密封橡胶，从而保证雨雪等其他极端天气条件下电池的安全和密闭；另外，由于电池组10活动安装在安装座1上，电池组10可以随时拆卸和更换，通过配套多块可充电电池可以保证井口摄像装置12的长时间续航。

作为可选的实施方式，所述上部接头5用于与井口作业时的作业装置连接；所述下部接头6用于与设置在井口的井口装置连接；当进行钢丝作业时，所述上部接头5为端部具有外螺纹的连接管；所述下部接头6为连接法兰。将上部接头5设置为端部具有外螺纹的连接管，下部接头6设置为连接法兰，是适用于钢丝作业的连接方式；当进行电缆作业、不压井作业以及连续油管作业时，可以将上部接头5对应设置为方便与电缆作业装置、不压井作业装置或者连续油管作业装置连接的结构。

作为可选的实施方式，所述触控屏3嵌设在安装座1的外壁上；在触控屏3的外侧还可以罩设一保护罩（附图中并未画出保护罩）。

实施例2：

本发明提供的一种井口作业可视化的方法，应用上述的装置进行井口作业。

如图7和图8所示，以钢丝作业为例，包括下述步骤：

（1）将上述实施例1中的井口作业可视化装置通过上部接头5、下部接头6安装到井口上方；随后正常开展钢丝作业，钢丝作业完后上提工具串到位；

在进行井口作业可视化装置的安装时，需要首先将采气树的油压表法兰拆除，采气树油管头13与下部接头6通过螺栓连接，防喷器11等上部作业装置则和上部接头5相连接；一般来说，整个井口摄像装置12建议安装在固定的井口装置与井口作业装置的中间位置，下部接头6以及上部接头5可以根据井口作业类型的不同设计不同结构以进行连接。

（2）开启并调节井口摄像装置12，保证画面清晰、明亮；通过触控屏3显示屏幕画面判断工具串是否全部通过采气树，如果画面不够清晰或明亮，可以调节变焦摄像头201焦距以及闪光灯亮度，直到画面清晰、明亮；

（3）根据摄像装置所得到的画面来判断井口下目标物（落鱼）的位置，以判断是否可以拆除作业设备或需要启动测距定位机构8来判断下一步的操作工序；

1）如果工具串已完全通过采气树，则可以直接关闭井口采气树7号阀门14，然后关闭井口摄像装置12并拆除作业设备，恢复井口后开启采气树7号阀门14；

2）如果工具串未全部通过采气树，则启动测距定位机构8；通过测距定位机构8和摄像装置得到的数据以及画面进行存储并实时传输给相关技术人员进行判断；相关技术人员通过得到的数据以及画面判断落鱼最下端位置并和井口装置设计图尺寸对比，判断下一步的操作工序：

①测距定位机构8的测距数据如果显示落鱼尾部在采气树7号阀门14的下部，采气树4号阀门15的上部，则关闭井口采气树4号阀门15，然后关闭井口摄像装置12并拆除作业设备；恢复井口后开启采气树4号阀门15；

②测距定位机构8的测距数据如果显示落鱼尾部在采气树4号阀门15的下部，采气树1号阀门16的上部，则需要报上级部门请示后关闭井口采气树1号阀门16（采气树1号阀门16非特殊情况不得动用），然后关闭井口摄像装置12并拆除作业设备，恢复井口后开启采气树1号阀门16；

③测距定位机构8的测距数据如果显示落鱼尾部在采气树1号阀门16的下部，则需要在合适深度将落鱼丢手到井底，重新上提工具串至防喷管到位后，需要通过井口摄像装置12再次判断是否丢手成功，不成功则需要再次丢手，成功则按照步骤（3）的中的1）步骤操作；结束作业后需要根据落鱼的长度重新加长防喷管，保证下次的井口作业能够有足够的富裕上提长度。

本发明中的井口作业可视化装置也可以应用到电缆作业、不压井作业以及连续油管作业中，井口作业可视化装置的使用方法及操作流程与钢丝作业类似，主要区别体现在需要开关的阀门位置存在一些不同。

本发明提供的井口作业可视化方法，由于采用上述的井口作业可视化装置；在不影响正常的井口作业操作的情况下，能够直接帮助现场作业人员判断工具串是否通过采气树等井口装置，从而完全避免关闭错误的井口阀门导致剪断落鱼的情况发生，避免此类井下事故的发生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井口作业可视化装置，其特征在于：包括安装在井口上方的井口摄像装置，所述井口摄像装置至少包括安装座、摄像机构和触控屏；

所述安装座具有从一端贯穿到另一端的中空通道；且在所述安装座的两端分别设有用于与井口作业时的作业装置连接的上部接头以及用于与设置在井口的井口装置连接的下部接头；

所述摄像机构活动安装在安装座内，且所述摄像机构至少包括一摄像头，所述摄像头伸进中空通道内，且摄像头的位置与井口的位置相对应，所述摄像头的外侧套设有透明的抗压保护罩；

所述触控屏安装在安装座的外壁上；且所述摄像机构与所述触控屏电连接；

所述摄像机构的摄像头能透过抗压保护罩拍摄井口位置的管柱内实时画面并将拍摄的检测信号发送至所述触控屏，所述触控屏能根据所述检测信号得到管柱内实时画面并在触控屏上进行显示；

当进行井口作业时，井口作业的工具能穿过安装座的中空通道并伸入井口内进行作业，且井口作业的工具不会与摄像机构接触。

2.根据权利要求1所述的井口作业可视化装置，其特征在于：所述井口摄像装置还包括测距定位机构和存储及数据传输装置；所述测距定位机构、存储及数据传输装置分别与触控屏电连接；

所述测距定位机构和存储及数据传输装置均活动安装在安装座上；且当进行井口作业时，井口作业的工具不会与测距定位机构以及存储及数据传输装置接触；

所述测距定位机构能检测出井下目标物的位置以及长度并将检测信号发送至所述触控屏，所述触控屏能根据所述检测信号得到所述目标物的位置以及长度并在触控屏上进行显示；

所述触控屏能接收到所述摄像机构以及所述测距定位机构发出的检测信号后会将所述检测信号发送至所述存储及数据传输装置；所述存储及数据传输装置能进行画面和数据的记录以及进行画面和数据的实时传输。

3.根据权利要求2所述的井口作业可视化装置，其特征在于：所述测距定位机构为超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器或微波雷达测距传感器。

4.根据权利要求3所述的井口作业可视化装置，其特征在于：所述存储及数据传输装置包括进行画面和数据的记录的SD卡以及进行画面和数据实时传输的WIFI模块，所述WIFI模块可以通过无线网络直接传输画面和数据到值班室以及操作室主机上。

5.根据权利要求4所述的井口作业可视化装置，其特征在于：所述摄像头为变焦摄像头。

6.根据权利要求5所述的井口作业可视化装置，其特征在于：所述摄像机构还包括围绕变焦摄像头设置的一圈电子闪光灯，每个所述电子闪光灯均与触控屏电连接。

7.根据权利要求2-6所述的井口作业可视化装置，其特征在于：还包括用于为摄像机构、测距定位机构和存储及数据传输装置供电的电池组，所述电池组活动安装在安装座上。

8.根据权利要求7所述的井口作业可视化装置，其特征在于：当进行钢丝作业时，所述上部接头为端部具有外螺纹的连接管；所述下部接头为连接法兰。

9.一种井口作业可视化的方法，其特征在于：应用权利要求2-8中任意一项所述的装置进行井口作业。

10.根据权利要求9所述的井口作业可视化的方法，其特征在于：包括下述步骤：

（1）将权利要求2-8中任意一项所述的装置通过上部接头、下部接头安装到井口上方；随后正常开展作业，作业完后上提工具串到位；

（2）开启并调节井口摄像装置，保证画面清晰、明亮；

（3）根据摄像装置所得到的画面来判断井口下目标物的位置，以判断是否可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备或需要启动测距定位机构来判断下一步的操作工序；

当需要启动测距定位机构来判断下一步的操作工序时，将通过测距定位机构以及通过摄像装置得到的数据以及画面进行存储并实时传输给相关技术人员进行判断；相关技术人员根据数据以及画面来判断下一步的操作工序，直到相关技术人员根据实时传输的数据以及画面判断出可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备；

当判断出可以关闭井口摄像装置并拆除作业设备，即可关闭井口摄像装置并拆除作业设备。