CN111911136A - 一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油井生产打捞套管的技术领域，特别涉及一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像方法和装置。该成像装置包括仪器外壳、电路筒、电机、液压推动装置以及机械探针部分；电路筒与电机连接；电机与液压推动装置中联轴器相连，液压推动装置与机械探针部分连接，机械探针部分包括进油嘴、导压腔体、密封腔体、推杆、下限位盘、多个像素探针、位移传感器以及推杆；导压腔体中的导压孔按照同心圆的圆周方向均匀排列；导压孔内放置活塞，推杆穿过位移传感器，推杆上端与活塞相接触，下端与像素探针相连；下限位盘与密封腔体固定。本发明提供的阵列探针鱼顶探测成像方法及其装置，用于对井下落物、或断口上下未完全错开的鱼顶成像方法，其效率高。

Description

一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像方法及其装置

技术领域

本发明涉及油井生产打捞套管的技术领域，特别涉及一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像方法及其装置。

背景技术

在油气田钻探开发过程当中，由于钻柱长时间于井下进行高强度运行，将会逐渐产生磨损，使得钻柱本身的强度逐渐降低，发生各类故障从而导致鱼顶发生变形，直至出现断裂，这段留在井眼当中的断裂钻具被称之为落鱼。在落鱼出现之后，若出现未选择适合的打捞工具、工具与井筒不配套或者是采用的打捞措施不当，容易使落鱼在打捞起钻过程中发生二次落井现象，因此，在进行打捞作业之前进行鱼顶探测确定井下落物的类型合理对方案进行拟定，选择合适的打捞工具，减少起钻挂卡的安全隐患，才能有效提高打捞成功率，恢复油水井正常生产。

目前常规鱼顶探测方法主要是铅模打印，铅模打印就是利用铅模与落鱼或套管接触产生塑变性所留下的印痕来探视和验证井下落鱼的鱼顶深度、状态和套管变化情况的一项工艺措施。但铅模打印对于套管鱼头丢失的套损井目前还没有办法准确定位，而且铅模打印的深度较浅，只能显示鱼头顶部的信息，套管断口及落物的复杂形状无法充分展现。同时铅模打印由于是采用油管输送工艺，导致效率低，耗时长，远低于电缆及钢丝的效率。综上所述目前应用于井下落鱼检测的技术方法与设备在检测精准度、作业效率、操作难度以及成本上都存在局限和不足。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供一种基于机械式阵列探针鱼顶探测成像方法及其装置，用于对井下落物、或断口上下未完全错开的鱼顶成像方法，其效率高，且对于沙埋落物具有一定的探测深度，以解决现有鱼顶探测技术存在的问题。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明一方面提供一种电磁扫描丢失鱼头的探测仪装置包括：

仪器外壳、电路筒、电机、液压推动装置以及机械探针部分；

所述仪器外壳内设有空腔，所述电路筒设置在仪器外壳的空腔内；

所述电机固定在所述电路筒的一端，所述电路筒的输出端与所述电机的输入端通过导线连接，用于控制所述电机的运行状态；

所述电机的输出端与液压推动装置中联轴器相连，将电机回转运动转化为液压推杆直线运动；

所述液压推动装置输出端通过液压管线与机械探针部分连接，通过液压驱动方式驱动机械探针部分中像素探针的伸缩；

所述机械探针部分包括进油嘴、导压腔体、活塞、密封腔体、推杆、下限位盘、多个像素探针、多个位移传感器以及多个推杆；

所述位移传感器的数量以及推杆的数量均与像素探针的数量相匹配；

所述进油嘴通过液压管线与液压装置输出端相连，用于将液压油输入进导压腔体中；

所述导压腔体设有多个导压孔，所述多个导压孔按照同心圆的圆周方向均匀排列；每一个导压孔内放置一个活塞，所述活塞上有密封圈，防止液压油溢出；

多个位移传感器按照同心圆的圆周方向均匀排列固定在导压腔体与密封腔体之间，位移传感器通过导线与电路筒中信号采集板相连，通过记录像素探针的位移数据，实现落鱼位置和轮廓的成像与识别；

推杆穿过位移传感器，推杆上端与活塞相接触，下端与像素探针相连；

所述下限位盘与密封腔体通过定位螺钉固定，用于固定和限制像素探针的移动。

优选地，所述电路筒由正、反两个电路板面组成，所述电路板面包括：遥测板、信号采集板、控制板和电源板；

所述电源板通过若干导线分别与电机相连，用于给电机提供工作电压；

所述控制板通过若干导线与电源板连接，用于控制电机的起停；

所述信号采集板通过若干导线与位移传感器输出端连接，用于接收位移传感器输出的电压信号，并对信号进行放大、滤波，再通过高速A/D转换器把处理过的信号转化为数字信号，并由单片机对数字信号进行处理；

所述遥测板通过若干导线与信号采集板连接，用于对信号采集板处理后的数字信号进行编码和功率放大，并通过测井电缆传输至地面。

另一方面，本发明还提供一种利用上述所述的电磁扫描丢失鱼头的探测装置的探测方法，包括：

步骤S1、通过测井电缆下放阵列探针鱼顶探测成像仪至落鱼上方；

步骤S2、启动电机，控制电机正转，推动液压驱动装置中活塞杆向下运动，控制像素探针从密封腔体伸出；

步骤S3、当某一像素探针接触鱼顶时，该探针停止移动，其余探针继续移动；当所有探针都接触鱼顶或达到量程时，液压驱动装置内压力逐渐增大，电机阻力逐渐增大，当达到电机最大功率时，关闭电机，位移传感器记录像素探针的位移；

步骤S4、通过电缆将探针的位移数据上传地面系统，通过地面系统对各个探针的位移数据进行处理实现落鱼位置和轮廓的成像与识别；

步骤S5、启动电机，控制电机反转，拉动液压驱动装置中活塞杆向上运动，通过液压驱动装置控制像素探针缩回密封腔体。

（三）有益效果

本发明提供的基于机械式阵列探针鱼顶探测成像方法及其装置，能够对井下落物通过机械探测的方法实现成像，地面可实时获得图像信息，探测面积井筒内可实现全覆盖，从而制定出有效的打捞落物方案，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例阵列探针鱼顶探测成像装置结构示意图；

图2a为本发明实施例基于机械式阵列探针鱼顶探测成像装置中机械探针部主视图；

图2b为本发明实施例基于机械式阵列探针鱼顶探测成像装置中机械探针部俯视图；

图2c为发明实施例基于机械式阵列探针鱼顶探测成像装置中机械探针部中单个探针系统示意图；

图3a为电路筒正面示意图；

图3b为电路筒反面示意图；

图4为本发明基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像方法示意图。

图中：

1：仪器外壳；2：电路筒；3：电机；4：液压推动装置；5：机械探针部分；6：进油嘴；7：导压腔体；8：密封塞；9：位移传感器；10：密封腔体；11：推杆；12：下限位盘；13：像素探针；14：遥测板；15：信号采集板；16：控制板；17：电源板；18：测井电缆；19：井壁；20：探测仪器；21：落鱼。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

图1是本发明实施例一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像装置，包括：仪器外壳1、仪器电路筒2、电机3、液压推动装置4、及机械探针部分5组成。

其中仪器外壳1由不锈钢制成，内有空腔，在空腔中放置电路筒2，电路筒2的一端通过连接器与测井电缆18连接，电路筒2另一端固定电机3；所述电路筒2的输出端与电机3的输入端通过导线连接，用于控制电机3的起停；所述电机3的输出端与液压推动装置4中联轴器相连，将电机回转运动转化为液压推杆直线运动；所述液压推动装置4输出端通过液压管线与机械探针部分5中的进油嘴6连接，通过液压驱动方式驱动机械探针部分5中像素探针的伸缩；所述机械探针部分5中位移传感器12通过导线与仪器电路3相连，用于记录像素探针12的位移，以实现落鱼21位置和轮廓的成像与识别。

图2a是机械探针部分5的俯视图，图2b是机械探针部分5中导压腔体的左视图。该机械探针部分5包括进油嘴6、导压腔体7、活塞8、位移传感器10、密封腔体11、像素探针12、推杆9和下限位盘13。

所述进油嘴6通过液压管线与液压装置输出端4相连，用于将液压油输入进导压腔体7中；导压腔体7设有多个导压孔，所述多个导压孔按照同心圆的圆周方向均匀排列，如图2b所示。每一个导压孔内放置一个活塞8，每个活塞8上有密封圈，防止液压油溢出；所述位移传感器10按照导压孔的分布情况（即按照同心圆的圆周方向均匀排列）固定在导压腔体7与密封腔体11之间，位移传感器10通过导线与仪器电路中信号采集板相连，所述推杆9穿过位移传感器10，推杆9上端与活塞8相接触，下端与像素探针13相连。所述下限位盘12与密封腔体11通过定位螺钉固定，用于限定像素探针13移动并防止其掉落。

当电机3正转时，液压驱动装置4输出液压油进入导压腔体7并推动活塞8，再通过推杆9推动像素探针13伸出腔体，当像素探针13遇到井下落鱼21时，阻力增大，当所有探针都接触鱼顶21或达到量程时，液压驱动装置4内压力逐渐增大，电机3阻力逐渐增大，当达到电机3最大功率时，关闭电机3，位移传感器10记录像素探针13的位移，实现落鱼21位置和轮廓的成像与识别。

图3a为电路筒正面示意图，图3b为电路筒反面示意图。

如图3a和3b所示，电路筒2由正、反两个电路板面组成，包括：遥测板14、信号采集板15、控制板16和电源板17。电源板17通过若干导线与电机3连接，用于提供工作电压。控制板16通过若干导线与电源板17连接，用于控制电机3的起停。信号采集板15通过若干导线与位移传感器10连接，用于接收位移传感器10输出的电压信号，并对电压信号进行放大、滤波等处理，再通过高速A/D转换器把处理过的电压信号转化为数字信号，并由单片机对数字信号进行处理。所述的遥测板14通过若干导线与信号采集板15连接，用于对信号采集板15处理后的数字信号进行编码和功率放大，并通过测井电缆18传输至地面。

如图4所示，本发明还提供一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像装置的探测方法，包括：

步骤S1、通过测井电缆18下放阵列探针鱼顶探测成像仪20至鱼顶21上方；

步骤S2、启动电机3，控制电机3正转，推动液压驱动装置4中活塞杆向下运动，控制像素探针13从密封腔体10伸出

步骤S3、当某一像素探针13接触落鱼21时，该像素探针13停止移动，其余像素探针13继续移动；当所有像素探针13都接触落鱼21或达到量程时，液压驱动装置4内压力逐渐增大，导致电机阻力逐渐增大，当达到电机3最大功率时，关闭电机3，位移传感器10记录像素探针13的位移，实现落鱼位置和轮廓的成像与识别。

步骤S4、通过电缆18将探针13的位移数据上传地面系统，通过地面系统进行处理实现落鱼位置和轮廓的成像与识别。

步骤S5、启动电机3，带动丝杆向上运动，通过液压驱动装置控制像素探针13缩回密封腔体10。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像装置，其特征在于，包括：

仪器外壳、电路筒、电机、液压推动装置以及机械探针部分；

所述仪器外壳内设有空腔，所述电路筒设置在仪器外壳的空腔内；

所述电机固定在所述电路筒的一端，所述电路筒的输出端与所述电机的输入端通过导线连接，用于控制所述电机的运行状态；

所述电机的输出端与液压推动装置中联轴器相连，将电机回转运动转化为液压推杆直线运动；

所述液压推动装置输出端通过液压管线与机械探针部分连接，通过液压驱动方式驱动机械探针部分中像素探针的伸缩；

所述机械探针部分包括进油嘴、导压腔体、活塞、密封腔体、推杆、下限位盘、多个像素探针、多个位移传感器以及多个推杆；

所述位移传感器的数量以及推杆的数量均与像素探针的数量相匹配；

所述进油嘴通过液压管线与液压装置输出端相连，用于将液压油输入进导压腔体中；

所述导压腔体设有多个导压孔，所述多个导压孔按照同心圆的圆周方向均匀排列；每一个导压孔内放置一个活塞，所述活塞上有密封圈，防止液压油溢出；

多个位移传感器按照同心圆的圆周方向均匀排列固定在导压腔体与密封腔体之间，位移传感器通过导线与电路筒中信号采集板相连，通过记录像素探针的位移数据，实现落鱼位置和轮廓的成像与识别；

推杆穿过位移传感器，推杆上端与活塞相接触，下端与像素探针相连；

所述下限位盘与密封腔体通过定位螺钉固定，用于固定和限制像素探针的移动。

2.如权利要求1所述的基于机械式阵列探针的鱼顶探测成像装置，其特征在于，所述电路筒由正、反两个电路板面组成，所述电路板面包括：遥测板、信号采集板、控制板和电源板；

所述电源板通过若干导线分别与电机相连，用于给电机提供工作电压；

所述控制板通过若干导线与电源板连接，用于控制电机的起停；

所述信号采集板通过若干导线与位移传感器输出端连接，用于接收位移传感器输出的电压信号，并对信号进行放大、滤波，再通过高速A/D转换器把处理过的信号转化为数字信号，并由单片机对数字信号进行处理；

所述遥测板通过若干导线与信号采集板连接，用于对信号采集板处理后的数字信号进行编码和功率放大，并通过测井电缆传输至地面。

3.一种利用权利要求1-2任一项所述的电磁扫描丢失鱼头的探测装置的探测方法，包括：

步骤S1、通过测井电缆下放阵列探针鱼顶探测成像仪至落鱼上方；

步骤S2、启动电机，控制电机正转，推动液压驱动装置中活塞杆向下运动，控制像素探针从密封腔体伸出；

步骤S3、当某一像素探针接触鱼顶时，该探针停止移动，其余探针继续移动；当所有探针都接触鱼顶或达到量程时，液压驱动装置内压力逐渐增大，电机阻力逐渐增大，当达到电机最大功率时，关闭电机，位移传感器记录像素探针的位移；

步骤S4、通过电缆将探针的位移数据上传地面系统，通过地面系统对各个像素探针的位移数据进行处理实现落鱼位置和轮廓的成像与识别；

步骤S5、启动电机，控制电机反转，拉动液压驱动装置中活塞杆向上运动，通过液压驱动装置控制像素探针缩回密封腔体。

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