CN113452880A - 适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

发明涉及石油工程设备技术领域，尤其是涉及一种适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法，包括图像采集模块以及与外部通信和数据传输的通信模块，所述图像采集模块及通信模块的外设置有壳体，所述壳体与图像采集模块之间设置有冷却机构，所述冷却机构和壳体之间设置有真空的空腔体，所述通信模块分别与图像采集模块和冷却机构之间信号连接，使用时，通过第一压力传感器检测到容器内部的压力与第二压力传感器检测到壳体外的压力比较来控制泄压阀的打开或者关闭，保证容器内外压差均衡，防止容器内部与壳体外部压差过大而发生爆裂的危险，从而更好对图像采集模块进行冷却。

Description

适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法
技术领域
发明涉及石油工程设备技术领域，尤其是涉及一种适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法。
背景技术
在地热井生产的各个阶段，进行一定的井下视像检测是有必要的。但是，现有的油井和水井的井下视像检测工具不能适用于高温地热井的环境，因为小型固态视频传感器在高温地热环境中不能工作，且高温状况下会降低采集的图像质量。因此，想要对高温地热井的井下视像进行检测必须先要对地热井进行冷却。但是，采用抽冷水的方式冷却地热井是十分昂贵的，这会对井造成破坏，导致热膨胀变化很大，破坏井壁或破坏支撑井的热干岩，因此，对高温地热井进行井下检测一直是个难题。
发明内容
发明要解决的技术问题是：为了解决采用抽冷水的方式冷却地热井是十分昂贵的，这会对井造成破坏，导致热膨胀变化很大，破坏井壁或破坏支撑井的热干岩，因此，对高温地热井进行井下检测一直是个难题的问题，现提供了一种适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于高温地热井的井下视像检测装置，包括图像采集模块以及与外部通信和数据传输的通信模块，所述图像采集模块及通信模块的外设置有壳体，所述壳体与图像采集模块之间设置有冷却机构，所述冷却机构和壳体之间设置有真空的空腔体，所述通信模块分别与图像采集模块和冷却机构之间信号连接；
所述冷却机构包括内部装载有冷却介质的容器和压力控制机构，所述压力控制机构包括第一压力传感器、第二压力传感器和泄压阀，所述第一压力传感器设置在容器上并用于检测容器内部的压力，所述第二压力传感器设置在壳体上用于检测壳体外的压力，所述泄压阀设置在容器上，并通过第一压力传感器检测到容器内部的压力与第二压力传感器检测到壳体外的压力比较来控制泄压阀的打开或者关闭。
本发明通过第一压力传感器检测到容器内部的压力与第二压力传感器检测到壳体外的压力比较来控制泄压阀的打开或者关闭，保证容器内外压差均衡，防止容器内部与壳体外部压差过大而发生爆裂的危险，从而更好对图像采集模块进行冷却。
进一步地，所述图像采集模块外设置有外壳，所述外壳内表面进行抛光处理，并在外壳的内表面贴附反射箔。为了减少冷却机构上的热负荷，对外壳高度抛光内表面，降低热发射率和吸收率，并使用反射箔作为辐射隔热罩。
为了实现图像采集模块，进一步地，所述图像采集模块包括视频采集处理器、存储芯片、摄像机、耐压镜头和镜片，所述视频采集处理器分别与存储芯片和摄像机连接，所述耐压镜头和镜片安装在摄像机上，所述耐压镜头位于摄像机和镜片之间。通过视频采集处理器分别与存储芯片和摄像机连接，耐压镜头不仅封闭流体，而且有一个内置的环形光通道，将进入的成像光与照亮目标的输出光分离。
为了便于观察壳体的轴向图像，进一步地，所述镜片包括直射镜片，所述直射镜片为透镜。通过将直射镜片设置为透镜，这个摄像机通过透镜直接获取壳体轴向图像。
为了便于观察壳体周向图像，进一步地，所述镜片包括锥形反射镜，所述锥形反射镜的小端朝向耐压镜头设置。通过在耐压镜头前设置锥形反射镜，这样将壳体周向图像反射至镜面上，从而实现便于观察壳体周向图像。
进一步地，所述通信模块包括调制解调器和线缆，所述调制解调器通过线缆与外部设备连接。
进一步地，所述通信模块还包括第一温度传感器并用于检测通信模块处的温度。
进一步地，所述壳体内设置有用于检测壳体内温度的第二温度传感器。
进一步地，所述壳体内设置有检测壳体内压力的第三压力传感器。
一种如上述的适用于高温地热井的井下视像检测装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤，
S1、首先设定容器内的压力阈值为A0，其中A0的单位为Mpa；
S2、所述第一压力传感器检测到容器的压力为A1，其中A1的单位为Mpa，当A1＞A0时，打开泄压阀将容器内的冷却介质排出，直至当A1≤A0；
S3、所述第二压力传感器检测到壳体外的压力为A2，其中A2的单位为Mpa，当A1≤A0且A1-A2＞70Mpa时，打开泄压阀将容器内的冷却介质排出，直至 A1-A2≤7Mpa。
发明的有益效果是：发明适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法在使用时，通过第一压力传感器检测到容器内部的压力与第二压力传感器检测到壳体外的压力比较来控制泄压阀的打开或者关闭，保证容器内外压差均衡，防止容器内部与壳体外部压差过大而发生爆裂的危险，从而更好对图像采集模块进行冷却，避免了采用抽冷水的方式冷却地热井是十分昂贵的，这会对井造成破坏，导致热膨胀变化很大，破坏井壁或破坏支撑井的热干岩，因此，对高温地热井进行井下检测一直是个难题的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是发明的实施例1结构示意图；
图2是本发明实施例1中压力控制器的结构示意图；
图3是发明的实施例2结构示意图。
图中：1、图像采集模块，101、视频采集处理器，102、存储芯片，103、摄像机，104、耐压镜头，105、镜片；
2、通信模块，201调制解调器，202、线缆；
3、冷却机构，301、容器，302、第一压力传感器，303、泄压阀；
4、壳体，5、第二温度传感器，6、第三压力传感器，7、空腔体。
具体实施方式
发明下面结合实施例作进一步详述：
发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施发明的，或者凡是采用发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例1
如图1-2所示，一种适用于高温地热井的井下视像检测装置，包括图像采集模块1以及与外部通信和数据传输的通信模块2，所述图像采集模块1及通信模块2的外设置有壳体4，所述壳体4与图像采集模块1之间设置有冷却机构3，所述冷却机构3和壳体4之间设置有真空的空腔体7，所述通信模块2分别与图像采集模块1和冷却机构3之间信号连接；
所述冷却机构3包括内部装载有冷却介质的容器301和压力控制机构，所述压力控制机构包括第一压力传感器302、第二压力传感器和泄压阀303，所述第一压力传感器302设置在容器301上并用于检测容器301内部的压力，所述第二压力传感器设置在壳体4上用于检测壳体4外的压力，所述泄压阀303设置在容器301上，并通过第一压力传感器302检测到容器301内部的压力与第二压力传感器检测到壳体4外的压力比较来控制泄压阀303的打开或者关闭。此处的冷却介质为CO2，当然冷却介质也可以是液氮或者液氨等。
所述图像采集模块1外设置有外壳，所述外壳内表面进行抛光处理，并在外壳的内表面贴附反射箔。外壳位于冷却机构3和图像采集模块1之间。
所述图像采集模块1包括视频采集处理器101、存储芯片102、摄像机103、耐压镜头104和镜片105，所述视频采集处理器101分别与存储芯片102和摄像机103连接，所述耐压镜头104和镜片105安装在摄像机103上，所述耐压镜头104位于摄像机103和镜片105之间。
所述镜片105包括直射镜片105，所述直射镜片105为透镜。
所述通信模块2包括调制解调器201和线缆202，所述调制解调器201通过线缆202与外部设备连接。调制解调器201与视频采集处理器101信号连接。
所述通信模块2还包括第一温度传感器并用于检测通信模块2处的温度。
所述壳体4内设置有用于检测壳体4内温度的第二温度传感器5。
所述壳体4内设置有检测壳体4内压力的第三压力传感器6。
一种如上述的适用于高温地热井的井下视像检测装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤，
S1、首先设定容器301内的压力阈值为A0，其中A0的单位为Mpa；
S2、所述第一压力传感器302检测到容器301的压力为A1，其中A1的单位为Mpa，当A1＞A0时，打开泄压阀303将容器301内的冷却介质排出，直至当A1≤A0；
S3、所述第二压力传感器检测到壳体4外的压力为A2，其中A2的单位为 Mpa，当A1≤A0且A1-A2＞70Mpa时，打开泄压阀303将容器301内的冷却介质排出，直至A1-A2≤7Mpa。
上述适用于高温地热井的井下视像检测装置及其控制方法在使用时，容器 301内装载有固态CO2干冰，冷却机制由固体\液体的二氧化碳干冰气化吸热降温，从而可以确保上述视频采集处理器101和存储芯片102的温度保持在105℃以内，确保芯片能够正常工作，同时压力控制装置连通口与容器301相联通，压力控制装置被设计为能安全承载20Mpa的最大预期内部压力，并在容器301 的两侧壁面装有泄压阀3031，泄压阀303通过容器301上的第一压力传感器302 检测容器301内的压力并与第二压力传感器检测壳体4外的压力，两者压力差超过外部压力70-300kpa时，泄压阀303启动并排出容器301内的CO2，保持整个装置内部压力在二氧化碳超临界压力7Mpa内，保证固体\液体的二氧化碳干冰可以正常吸热，再者真空的空腔体7以阻碍在该空间中存在的对流，从而减少冷却机构3上的热负荷，进一步的图像采集模块1外设置了外壳，外壳位于冷却机构3和图像处理模块之间，对外壳内部进行高度抛光，降低热发射率和吸收率，并使用反射箔贴附在外壳内并作为辐射隔热罩。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：如图3所示，所述镜片105包括锥形反射镜，所述锥形反射镜的小端朝向耐压镜头104设置。实施例1中的通过透镜来观察壳体4轴向的图像，实施例2与实施例1的差别是将透镜跟换为锥形反射镜，通过锥形反射镜经壳体4周向图像反射至摄像机103，从而实现对壳体4 周向图像的观察。
上述依据发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：包括图像采集模块(1)以及与外部通信和数据传输的通信模块(2)，所述图像采集模块(1)及通信模块(2)的外设置有壳体(4)，所述壳体(4)与图像采集模块(1)之间设置有冷却机构(3)，所述冷却机构(3)和壳体(4)之间设置有真空的空腔体(7)，所述通信模块(2)分别与图像采集模块(1)和冷却机构(3)之间信号连接；
所述冷却机构(3)包括内部装载有冷却介质的容器(301)和压力控制机构，所述压力控制机构包括第一压力传感器(302)、第二压力传感器和泄压阀(303)，所述第一压力传感器(302)设置在容器(301)上并用于检测容器(301)内部的压力，所述第二压力传感器设置在壳体(4)上用于检测壳体(4)外的压力，所述泄压阀(303)设置在容器(301)上，并通过第一压力传感器(302)检测到容器(301)内部的压力与第二压力传感器检测到壳体(4)外的压力比较来控制泄压阀(303)的打开或者关闭。
2.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述图像采集模块(1)外设置有外壳，所述外壳内表面进行抛光处理，并在外壳的内表面贴附反射箔。
3.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述图像采集模块(1)包括视频采集处理器(101)、存储芯片(102)、摄像机(103)、耐压镜头(104)和镜片(105)，所述视频采集处理器(101)分别与存储芯片(102)和摄像机(103)连接，所述耐压镜头(104)和镜片(105)安装在摄像机(103)上，所述耐压镜头(104)位于摄像机(103)和镜片(105)之间。
4.根据权利要求3所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述镜片(105)包括直射镜片(105)，所述直射镜片(105)为透镜。
5.根据权利要求3所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述镜片(105)包括锥形反射镜，所述锥形反射镜的小端朝向耐压镜头(104)设置。
6.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述通信模块(2)包括调制解调器(201)和线缆(202)，所述调制解调器(201)通过线缆(202)与外部设备连接。
7.根据权利要求6所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述通信模块(2)还包括第一温度传感器并用于检测通信模块(2)处的温度。
8.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述壳体(4)内设置有用于检测壳体(4)内温度的第二温度传感器(5)。
9.根据权利要求1所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置，其特征在于：所述壳体(4)内设置有检测壳体(4)内压力的第三压力传感器(6)。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的适用于高温地热井的井下视像检测装置的控制方法，其特征在于：该控制方法包括以下步骤，
S1、首先设定容器(301)内的压力阈值为A0，其中A0的单位为Mpa；
S2、所述第一压力传感器(302)检测到容器(301)的压力为A1，其中A1的单位为Mpa，当A1＞A0时，打开泄压阀(303)将容器(301)内的冷却介质排出，直至当A1≤A0；
S3、所述第二压力传感器检测到壳体(4)外的压力为A2，其中A2的单位为Mpa，当A1≤A0且A1-A2＞70Mpa时，打开泄压阀(303)将容器(301)内的冷却介质排出，直至A1-A2≤7Mpa。
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