CN114776257B - 一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，涉及油井注水井防垢技术领域，包括，引导单元、偏转单元、太赫兹扫描单元、超声波除垢单元、辅助引导单元、保险线组以及中控单元。本发明通过设置引导单元带到防垢装置整体在井下管线中进行移动除垢，通过引导滚轮组对管径进行检测，以确定管线的管壁是否存在垢层或是杂质层，通过设置太赫兹扫描单元获取管线内的图像，进一步确定垢层分布，同时设置中控单元根据管线内垢层的厚度，调整所述超声波除垢单元的功率进行除垢，根据管线内垢层的分布面积比调整引导单元的移动速度，以控制防垢装置的除垢速度，对井下管线进行充分除垢，同时提高了井下管线的除垢效率。

Description

一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置

技术领域

本发明涉及油井注水井防垢技术领域，尤其涉及一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置。

背景技术

在油田开发过程中，通过专门的注水井将水注入油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率，但在使用过程中极易出现结垢、腐蚀等问题，造成井下管线无法正常运作，针对水井清防垢问题，目前主要采用防腐油管、防腐短节、化学方法以及自动防垢装置等。

但在现有的自动防垢装置中，往往直接采用超声波传递装置对井下管线进行全面除垢，并不能根据井下管线内的垢层情况以及分布对井下管线进行精准位置的除垢防垢，只能对整个井下管线进行全面的超声除垢处理，导致注水井下除垢效率极低，并且除垢效果不佳。

发明内容

为此，本发明提供一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，用以克服现有技术中注水井下除垢效率低和效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，包括，

引导单元，其内部设置有若干引导滚轮组，所述引导滚轮组内设置引导滚轮，所述引导滚轮能够通过转动带动所述防垢装置在井下管线内移动，所述引导单元能够检测井下管线的实时管径；

偏转单元，其与所述引导单元相连，所述偏转单元设置有万向节，所述万向节用以在引导单元带动偏转单元移动时，使引导单元与偏转单元的轴向方向能够产生偏转；

太赫兹扫描单元，其与所述偏转单元相连，所述太赫兹扫描单元用以对井下管线进行扫描，获取井下管线管壁的实时图像；

超声波除垢单元，其与所述太赫兹扫描单元相连，所述超声波除垢单元内设置有若干超声除垢组件，所述超声除垢组件能够产生超声波，并通过井下管线内的液体介质对井下管线进行除垢，超声波除垢单元内还设置有若干折叠超声除垢组件，所述折叠超声除垢组件中设置有折叠超声接触器，所述折叠超声接触器能够通过展开折叠与井下管线的管壁进行接触，并通过产生超声波对井下管线进行除垢，所述超声波除垢单元的功率可调节；

辅助引导单元，其与所述超声波除垢单元相连，所述辅助引导单元内设置有若干辅助滚轮组，所述辅助滚轮组能够与井下管线的管壁接触，用以将所述防垢装置轴向固定在井下管线内；

保险线组，其包括保险安全绳与控制线组；

中控单元，其通过所述控制线组分别与所述引导单元、所述太赫兹扫描单元以及所述超声波除垢单元分别相连，所述中控单元内设置有井下管线的管线标准管径范围，中控单元能够将所述引导单元检测的实时管径与管线标准管径范围进行对比，判定井下管线在所述引导单元检测处为正常状态，当实时管径不在管线标准管径范围内时，中控单元能够对所述太赫兹扫描单元获取的井下管线管壁的图像实时亮度进行判定，以确定检测区域的杂质区域、管壁区域以及垢层区域，并通过控制所述超声波除垢单元的功率与所述引导单元的移动初速对井下管线进行除垢。

进一步地，所述中控单元内设置有管线标准管径Hb与管线标准管径差ΔHb，当所述防垢装置在对进行除垢时，所述引导单元通过驱动各所述引导滚轮组带动所述防垢装置在井下管线中移动，引导单元将检测的井下管线的实时管径Hs，并将检测结果传递至所述中控单元，中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时管径差ΔHs，ΔHs＝|Hb-Hs|，中控单元将实时管径差ΔHs与管线标准管径差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差未超出管线标准管径差，中控单元判定井下管线在所述引导单元处为正常状态；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差，中控单元将实时管径与管线标准管径进行对比，并根据对比结果判定井下管线在所述引导单元处的状态。

进一步地，在所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差时，中控单元将实时管径Hs与管线标准管径Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径高于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元处存在管壁腐蚀，所述防垢装置不对井下管线进行除垢；

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元处存在垢层或杂质层，中控单元将井下管线在引导单元处标记为待判定区，中控单元将控制引导单元移动，通过所述太赫兹扫描单元对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像。

进一步地，所述中控单元内设置有第一预设亮度L1与第二预设亮度L2，其中，L1＜L2，在中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径时，所述太赫兹扫描单元对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像，中控单元获取待判定区图像中任意一区域的实时亮度Ls，中控单元将实时亮度Ls与第一预设亮度L1和第二预设亮度L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时亮度低于第一预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为杂质区域；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时亮度在第一预设亮度与第二预设亮度之间，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为管壁区域；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时亮度高于第二预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为垢层区域。

进一步地，所述中控单元中设置有第一预设面积比R1与第二预设面积比R2，其中，R1＜R2，在所述中控单元对待判定区图像的区域的亮度全部判定完成时，中控单元计算垢层区域占待判定区图像的垢层面积比Rg，中控单元将垢层面积比Rg与第一预设面积比R1和第二预设面积比R2进行对比，

当Rg＜R1时，所述中控单元判定垢层面积比低于第一预设面积比，中控单元不控制所述超声波除垢单元对井下管线进行除垢；

当R1≤Rg≤R2时，所述中控单元判定垢层面积比在第一预设面积比与第二预设面积比之间，中控单元将控制所述超声波除垢单元中的各所述超声除垢组件对井下管线进行除垢；

当Rg＞R2时，所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比，中控单元将控制所述超声波除垢单元中的各所述超声除垢组件对井下管线进行除垢。

进一步地，所述中控单元中设置有所述引导单元的初始移动速度Vc，当所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比时，中控单元将引导单元的初始移动速度调整为Vc’，Vc’＝Vc-Vc[(Rg-R2)/R2]，并对所述引导单元调整后的移动速度Vc’进行判定，当Vc’＞0时，所述中控单元不对引导单元调整后的移动速度Vc’进行调整，引导单元将以移动速度Vc’进行移动，当Vc’≤0时，所述中控单元将移动速度Vc’调整为零，所述引导单元不进行移动，所述防垢装置在井下管线中停留。

进一步地，所述中控单元内设置有除垢停留时长ti，当中控单元将所述引导单元的移动速度Vc’调整为零时，中控单元开始停留到计时，倒计时时长为除垢停留时长ti，当所述中控单元完成停留到计时，所述引导单元以初始移动速度Vc进行移动；在所述防垢装置在井下管线中停留时，所述中控单元将关闭各所述超声除垢组件，并开启各所述折叠超声除垢组件，各所述折叠超声除垢组件控制所述折叠超声接触器展开折叠与井下管线的管壁进行接触，对井下管线进行超声除垢。

进一步地，所述中控单元内设置有所述超声波除垢单元的初始除垢功率Gc，中控单元内还设有标准垢层厚度He，当所述超声波除垢单元通过各所述超声除垢组件或各所述折叠超声除垢组件对井下管线进行超声除垢时，所述中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时垢层厚度Hj，Hj＝(Hb-Hs)/2，中控单元将实时垢层厚度Hj与标准垢层厚度He进行对比，

当Hj≤He时，所述中控单元判定实时垢层厚度未超出标准垢层厚度，中控单元不对所述超声波除垢单元的初始除垢功率进行调整；

当Hj＞He时，所述中控单元判定实时垢层厚度超出标准垢层厚度，中控单元将所述超声波除垢单元的初始除垢功率调整为Gc’，Gc’＝Gc+Gc[(Hj-He)/He]。

进一步地，所述中控单元中设置有所述超声波除垢单元的最大除垢功率Ga，当中控单元将超声波除垢单元的初始除垢功率调整为Gc’时，中控单元将除垢功率Gc’与最大除垢功率Ga进行对比，

当Gc’≤Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率未超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元以除垢功率Gc’对井下管线进行除垢；

当Gc’＞Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元以最大除垢功率Ga对井下管线进行除垢。

进一步地，所述引导滚轮组中设置有中轴，所述中轴两侧均设置有中轴挡板，所述中轴挡板一侧设置有传感弹簧组，所述传感弹簧组能够将实时长度传递至所述中控单元中，中控单元根据传感弹簧组的实时长度与内部设置的固定件径向距离计算井下管线的实时管径，所述传感弹簧组一侧设置有所述引导滚轮，引导滚轮一侧设置有传动带，所述传动带用以驱动引导滚轮转动，以使引导单元在井下管线内移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置引导单元带到防垢装置整体在井下管线中进行移动除垢，并且通过引导单元中的引导滚轮组对移动过程中的管径进行检测，以确定管线的管壁是否存在垢层或是杂质层，保障了进行管线的流通量，通过设置偏转单元，能够使防垢装置在井下方向变化的管线中进行移动，通过设置辅助引导单元保障了防垢装置在工作时的稳定性，通过设置具有保险安全绳的保险线组避免了由于防垢装置的损坏以及对进行管线的堵塞，通过设置太赫兹扫描单元获取管线内的图像，进一步确定垢层分布，同时设置中控单元根据管线内垢层的厚度，调整所述超声波除垢单元的功率进行除垢，根据管线内垢层的分布面积比调整引导单元的移动速度，以控制防垢装置的除垢速度，对井下管线进行充分除垢，同时提高了井下管线的除垢效率。

尤其，通过在中控单元中设置管线标准管径范围，对引导单元检测的井下管线的实时管径进行验证，判定管线的管径是否存在异常情况，通过设置管线标准管径差并与计算的实时管径差进行对比，将标准管径的判定值控制在一定的范围内，提高了判定效率，同时也能够通过调整管线标准管径差改变中控单元的判定范围，提高了防垢装置的使用环境适应性。

进一步地，在中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差时，表示井下管线的管壁状态不在设定的范围内，因此将实时管径与管线标准管径进行对比，当井下管线的实时管径高于管线标准管径时，表示井下管线是由于腐蚀或是压力作用导致的管径变大，因此防垢装置不对此处进行超声清垢，当井下管线的实时管径低于管线标准管径时，井下管径变小会产生流通量的影响，影响井下管线的正常运行，通过太赫兹扫描单元对该区域的管壁进行图像扫描，以区分是否存在影响流通量的垢层，提高了防垢装置判定的准确性，从而提高了管线除垢的效率。

尤其，在中控单元中设置第一预设亮度与第二预设亮度，通过对太赫兹扫描单元扫描的图像进行亮度判定，区分扫描区域的杂质区域、管壁区域以及垢层区域，以确定扫描区域的垢层分布状态，便于中控单元更精准的对井下管线的管壁进行超声波除垢。

进一步地，通过中控单元计算垢层区域占待判定区图像的垢层面积比，以便于确定管壁上的垢层状态，同时在中控单元内设置第一预设面积比与第二预设面积比，区分管壁上垢层面积占比的程度，对不同面积程度的垢层采用不同的处理方式，当较低时，表示检测区域的垢层较少，因此不对该区域进行除垢，进一步提高了整体的管线除垢效率。

尤其，在超声波除垢单元对井下管线进行超声除垢，且垢层面积比高于第二预设面积比时，中控单元将根据实时的垢层面积占比来对引导单元的初始移动速度进行调整，当垢层面积的占比较小时，采用较快的移动速度，已提高管壁的除垢效率，当垢层面积的占比较大时，采用较慢的移动速度进行移动除垢，或是将移动速度调整为零，进行停留除垢，使垢层清除更加充分，保证了管线管壁内的除垢效果。

进一步地，当防垢装置在井下管线中停留进停留除垢时，通过在中控单元内设置除垢停留时长，并对防垢装置的停留时间进行倒计时，以重新启动引导单元进行移动引导，保障了防垢装置的正常运行，同时当防垢装置在井下管线中停留时，中控单元将关闭各超声除垢组件，通过开始各折叠超声除垢组件来替代超声除垢组件进行除垢，通过与管壁接触的方式提高超声除垢的影响范围，进一步提高了管线除垢的效率。

尤其，在超声波除垢单元通过各超声除垢组件或各折叠超声除垢组件对井下管线进行超声除垢时，中控单元根据实时管径与管线标准管径计算实时垢层厚度，并将实时垢层厚度与标准垢层厚度进行对比，当实时垢层厚度未超出标准垢层厚度时，表示垢层厚度较低，不对超声波除垢单元的除垢功率进行调整，当实时垢层厚度超出标准垢层厚度时，中控单元将根据实时垢层厚度对超声波除垢单元的初始除垢功率进行调整，以超声波能够将垢层完全清除，提高了井下管线内的除垢效果。

进一步地，在中控单元对超声波除垢单元的初始除垢功率进行调整时，中控单元将根据最大除垢功率对调整的除垢功率进行判定，以确定超声波除垢单元是否能够执行，并在调整后的除垢功率超出最大除垢功率时，将调整的除垢功率修改为最大除垢功率，以保障除垢装置的正常运行。

进一步地，通过在引导滚轮组中设置中轴，保障了引导滚轮组的稳定性，同时采用对称结构的设置，设置传感弹簧组用以检测管线管径，能够对微信的管径变化进行精准的捕捉，中控单元也能够根据各引导滚轮组传递的管径数据计算平均的实时管径，时检测的管径更能够体现管线内的实时状态，同时传感弹簧组又能够通过压力提高引导滚轮与管壁之间的摩擦力，使引导单元能够进行移动引导，采用传动带进行传动，在进一步提高引导滚轮与管壁之间摩擦力的同时能够对引导滚轮表面附着的杂质进行清理，提高引导滚轮的使用寿命，也保障了管线除垢的工作效率。

附图说明

图1为本实施例所述太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例所述太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置的结构示意图；本实施例公开一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，包括，引导单元1、引导滚轮组11、引导滚轮101、中轴102、中轴挡板103、传感弹簧组104、传动带105、偏转单元2，万向节201、太赫兹扫描单元3、超声波除垢单元4、超声除垢组件401、折叠超声除垢组件402、折叠超声接触器403、辅助引导单元5、辅助滚轮组501、保险线组6、中控单元(图中未画出)，其中，

引导单元1，其内部设置有若干引导滚轮组11，所述引导滚轮组11内设置引导滚轮101，所述引导滚轮101能够通过转动带动所述防垢装置在井下管线内移动，所述引导单元1能够检测井下管线的实时管径；

偏转单元2，其与所述引导单元1相连，所述偏转单元2设置有万向节201，所述万向节201用以在引导单元1带动偏转单元2移动时，使引导单元1与偏转单元2的轴向方向能够产生偏转；

太赫兹扫描单元3，其与所述偏转单元2相连，所述太赫兹扫描单元3用以对井下管线进行扫描，获取井下管线管壁的实时图像；

超声波除垢单元4，其与所述太赫兹扫描单元3相连，所述超声波除垢单元4内设置有若干超声除垢组件401，所述超声除垢组件401能够产生超声波，并通过井下管线内的液体介质对井下管线进行除垢，超声波除垢单元4内还设置有若干折叠超声除垢组件402，所述折叠超声除垢组件402中设置有折叠超声接触器403，所述折叠超声接触器403能够通过展开折叠与井下管线的管壁进行接触，并通过产生超声波对井下管线进行除垢，所述超声波除垢单元4的功率可调节；

辅助引导单元5，其与所述超声波除垢单元4相连，所述辅助引导单元5内设置有若干辅助滚轮组501，所述辅助滚轮组501能够与井下管线的管壁接触，用以将所述防垢装置轴向固定在井下管线内；

保险线组6，其包括保险安全绳与控制线组；

中控单元，其通过所述控制线组分别与所述引导单元1、所述太赫兹扫描单元3以及所述超声波除垢单元4分别相连，所述中控单元内设置有井下管线的管线标准管径范围，中控单元能够将所述引导单元1检测的实时管径与管线标准管径范围进行对比，判定井下管线在所述引导单元1检测处为正常状态，当实时管径不在管线标准管径范围内时，中控单元能够对所述太赫兹扫描单元3获取的井下管线管壁的图像实时亮度进行判定，以确定检测区域的杂质区域、管壁区域以及垢层区域，并通过控制所述超声波除垢单元4的功率与所述引导单元1的移动初速对井下管线进行除垢。

通过设置引导单元1带到防垢装置整体在井下管线中进行移动除垢，并且通过引导单元1中的引导滚轮组11对移动过程中的管径进行检测，以确定管线的管壁是否存在垢层或是杂质层，保障了进行管线的流通量，通过设置偏转单元2，能够使防垢装置在井下方向变化的管线中进行移动，通过设置辅助引导单元5保障了防垢装置在工作时的稳定性，通过设置具有保险安全绳的保险线组6避免了由于防垢装置的损坏以及对进行管线的堵塞，通过设置太赫兹扫描单元3获取管线内的图像，进一步确定垢层分布，同时设置中控单元根据管线内垢层的厚度，调整所述超声波除垢单元4的功率进行除垢，根据管线内垢层的分布面积比调整引导单元1的移动速度，以控制防垢装置的除垢速度，对井下管线进行充分除垢，同时提高了井下管线的除垢效率。

具体而言，所述中控单元内设置有管线标准管径Hb与管线标准管径差ΔHb，当所述防垢装置在对进行除垢时，所述引导单元1通过驱动各所述引导滚轮组11带动所述防垢装置在井下管线中移动，引导单元1将检测的井下管线的实时管径Hs，并将检测结果传递至所述中控单元，中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时管径差ΔHs，ΔHs＝|Hb-Hs|，中控单元将实时管径差ΔHs与管线标准管径差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差未超出管线标准管径差，中控单元判定井下管线在所述引导单元1处为正常状态；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差，中控单元将实时管径与管线标准管径进行对比，并根据对比结果判定井下管线在所述引导单元1处的状态。

通过在中控单元中设置管线标准管径范围，对引导单元1检测的井下管线的实时管径进行验证，判定管线的管径是否存在异常情况，通过设置管线标准管径差并与计算的实时管径差进行对比，将标准管径的判定值控制在一定的范围内，提高了判定效率，同时也能够通过调整管线标准管径差改变中控单元的判定范围，提高了防垢装置的使用环境适应性。

具体而言，在所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差时，中控单元将实时管径Hs与管线标准管径Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径高于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元1处存在管壁腐蚀，所述防垢装置不对井下管线进行除垢；

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元1处存在垢层或杂质层，中控单元将井下管线在引导单元1处标记为待判定区，中控单元将控制引导单元1移动，通过所述太赫兹扫描单元3对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像。

在中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差时，表示井下管线的管壁状态不在设定的范围内，因此将实时管径与管线标准管径进行对比，当井下管线的实时管径高于管线标准管径时，表示井下管线是由于腐蚀或是压力作用导致的管径变大，因此防垢装置不对此处进行超声清垢，当井下管线的实时管径低于管线标准管径时，井下管径变小会产生流通量的影响，影响井下管线的正常运行，通过太赫兹扫描单元3对该区域的管壁进行图像扫描，以区分是否存在影响流通量的垢层，提高了防垢装置判定的准确性，从而提高了管线除垢的效率。

具体而言，所述中控单元内设置有第一预设亮度L1与第二预设亮度L2，其中，L1＜L2，在中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径时，所述太赫兹扫描单元3对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像，中控单元获取待判定区图像中任意一区域的实时亮度Ls，中控单元将实时亮度Ls与第一预设亮度L1和第二预设亮度L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时亮度低于第一预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为杂质区域；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时亮度在第一预设亮度与第二预设亮度之间，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为管壁区域；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时亮度高于第二预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为垢层区域。

在中控单元中设置第一预设亮度与第二预设亮度，通过对太赫兹扫描单元3扫描的图像进行亮度判定，区分扫描区域的杂质区域、管壁区域以及垢层区域，以确定扫描区域的垢层分布状态，便于中控单元更精准的对井下管线的管壁进行超声波除垢。

具体而言，所述中控单元中设置有第一预设面积比R1与第二预设面积比R2，其中，R1＜R2，在所述中控单元对待判定区图像的区域的亮度全部判定完成时，中控单元计算垢层区域占待判定区图像的垢层面积比Rg，中控单元将垢层面积比Rg与第一预设面积比R1和第二预设面积比R2进行对比，

当Rg＜R1时，所述中控单元判定垢层面积比低于第一预设面积比，中控单元不控制所述超声波除垢单元4对井下管线进行除垢；

当R1≤Rg≤R2时，所述中控单元判定垢层面积比在第一预设面积比与第二预设面积比之间，中控单元将控制所述超声波除垢单元4中的各所述超声除垢组件401对井下管线进行除垢；

当Rg＞R2时，所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比，中控单元将控制所述超声波除垢单元4中的各所述超声除垢组件401对井下管线进行除垢。

通过中控单元计算垢层区域占待判定区图像的垢层面积比，以便于确定管壁上的垢层状态，同时在中控单元内设置第一预设面积比与第二预设面积比，区分管壁上垢层面积占比的程度，对不同面积程度的垢层采用不同的处理方式，当较低时，表示检测区域的垢层较少，因此不对该区域进行除垢，进一步提高了整体的管线除垢效率。

具体而言，所述中控单元中设置有所述引导单元1的初始移动速度Vc，当所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比时，中控单元将引导单元1的初始移动速度调整为Vc’，Vc’＝Vc-Vc[(Rg-R2)/R2]，并对所述引导单元1调整后的移动速度Vc’进行判定，当Vc’＞0时，所述中控单元不对引导单元1调整后的移动速度Vc’进行调整，引导单元1将以移动速度Vc’进行移动，当Vc’≤0时，所述中控单元将移动速度Vc’调整为零，所述引导单元1不进行移动，所述防垢装置在井下管线中停留。

在超声波除垢单元4对井下管线进行超声除垢，且垢层面积比高于第二预设面积比时，中控单元将根据实时的垢层面积占比来对引导单元1的初始移动速度进行调整，当垢层面积的占比较小时，采用较快的移动速度，已提高管壁的除垢效率，当垢层面积的占比较大时，采用较慢的移动速度进行移动除垢，或是将移动速度调整为零，进行停留除垢，使垢层清除更加充分，保证了管线管壁内的除垢效果。

具体而言，所述中控单元内设置有除垢停留时长ti，当中控单元将所述引导单元1的移动速度Vc’调整为零时，中控单元开始停留到计时，倒计时时长为除垢停留时长ti，当所述中控单元完成停留到计时，所述引导单元1以初始移动速度Vc进行移动；在所述防垢装置在井下管线中停留时，所述中控单元将关闭各所述超声除垢组件401，并开启各所述折叠超声除垢组件402，各所述折叠超声除垢组件402控制所述折叠超声接触器403展开折叠与井下管线的管壁进行接触，对井下管线进行超声除垢。

当防垢装置在井下管线中停留进停留除垢时，通过在中控单元内设置除垢停留时长，并对防垢装置的停留时间进行倒计时，以重新启动引导单元1进行移动引导，保障了防垢装置的正常运行，同时当防垢装置在井下管线中停留时，中控单元将关闭各超声除垢组件401，通过开始各折叠超声除垢组件402来替代超声除垢组件401进行除垢，通过与管壁接触的方式提高超声除垢的影响范围，进一步提高了管线除垢的效率。

具体而言，所述中控单元内设置有所述超声波除垢单元4的初始除垢功率Gc，中控单元内还设有标准垢层厚度He，当所述超声波除垢单元4通过各所述超声除垢组件401或各所述折叠超声除垢组件402对井下管线进行超声除垢时，所述中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时垢层厚度Hj，Hj＝(Hb-Hs)/2，中控单元将实时垢层厚度Hj与标准垢层厚度He进行对比，

当Hj≤He时，所述中控单元判定实时垢层厚度未超出标准垢层厚度，中控单元不对所述超声波除垢单元4的初始除垢功率进行调整；

当Hj＞He时，所述中控单元判定实时垢层厚度超出标准垢层厚度，中控单元将所述超声波除垢单元4的初始除垢功率调整为Gc’，Gc’＝Gc+Gc[(Hj-He)/He]。

在超声波除垢单元4通过各超声除垢组件401或各折叠超声除垢组件402对井下管线进行超声除垢时，中控单元根据实时管径与管线标准管径计算实时垢层厚度，并将实时垢层厚度与标准垢层厚度进行对比，当实时垢层厚度未超出标准垢层厚度时，表示垢层厚度较低，不对超声波除垢单元4的除垢功率进行调整，当实时垢层厚度超出标准垢层厚度时，中控单元将根据实时垢层厚度对超声波除垢单元4的初始除垢功率进行调整，以超声波能够将垢层完全清除，提高了井下管线内的除垢效果。

具体而言，所述中控单元中设置有所述超声波除垢单元4的最大除垢功率Ga，当中控单元将超声波除垢单元4的初始除垢功率调整为Gc’时，中控单元将除垢功率Gc’与最大除垢功率Ga进行对比，

当Gc’≤Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率未超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元4以除垢功率Gc’对井下管线进行除垢；

当Gc’＞Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元4以最大除垢功率Ga对井下管线进行除垢。

在中控单元对超声波除垢单元4的初始除垢功率进行调整时，中控单元将根据最大除垢功率对调整的除垢功率进行判定，以确定超声波除垢单元4是否能够执行，并在调整后的除垢功率超出最大除垢功率时，将调整的除垢功率修改为最大除垢功率，以保障除垢装置的正常运行。

具体而言，所述引导滚轮组11中设置有中轴102，所述中轴102两侧均设置有中轴挡板103，所述中轴挡板103一侧设置有传感弹簧组104，所述传感弹簧组104能够将实时长度传递至所述中控单元中，中控单元根据传感弹簧组104的实时长度与内部设置的固定件径向距离计算井下管线的实时管径，所述传感弹簧组104一侧设置有所述引导滚轮101，引导滚轮101一侧设置有传动带105，所述传动带105用以驱动引导滚轮101转动，以使引导单元1在井下管线内移动。

通过在引导滚轮组11中设置中轴102，保障了引导滚轮组11的稳定性，同时采用对称结构的设置，设置传感弹簧组104用以检测管线管径，能够对微信的管径变化进行精准的捕捉，中控单元也能够根据各引导滚轮组11传递的管径数据计算平均的实时管径，时检测的管径更能够体现管线内的实时状态，同时传感弹簧组104又能够通过压力提高引导滚轮101与管壁之间的摩擦力，使引导单元1能够进行移动引导，采用传动带105进行传动，在进一步提高引导滚轮101与管壁之间摩擦力的同时能够对引导滚轮101表面附着的杂质进行清理，提高引导滚轮101的使用寿命，也保障了管线除垢的工作效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，包括，

引导单元，其内部设置有若干引导滚轮组，所述引导滚轮组内设置引导滚轮，所述引导滚轮能够通过转动带动所述防垢装置在井下管线内移动，所述引导单元能够检测井下管线的实时管径；

偏转单元，其与所述引导单元相连，所述偏转单元设置有万向节，所述万向节用以在引导单元带动偏转单元移动时，使引导单元与偏转单元的轴向方向能够产生偏转；

太赫兹扫描单元，其与所述偏转单元相连，所述太赫兹扫描单元用以对井下管线进行扫描，获取井下管线管壁的实时图像；

超声波除垢单元，其与所述太赫兹扫描单元相连，所述超声波除垢单元内设置有若干超声除垢组件，所述超声除垢组件能够产生超声波，并通过井下管线内的液体介质对井下管线进行除垢，超声波除垢单元内还设置有若干折叠超声除垢组件，所述折叠超声除垢组件中设置有折叠超声接触器，所述折叠超声接触器能够通过展开折叠与井下管线的管壁进行接触，并通过产生超声波对井下管线进行除垢，所述超声波除垢单元的功率可调节；

辅助引导单元，其与所述超声波除垢单元相连，所述辅助引导单元内设置有若干辅助滚轮组，所述辅助滚轮组能够与井下管线的管壁接触，用以将所述防垢装置轴向固定在井下管线内；

保险线组，其包括保险安全绳与控制线组；

中控单元，其通过所述控制线组分别与所述引导单元、所述太赫兹扫描单元以及所述超声波除垢单元分别相连，所述中控单元内设置有井下管线的管线标准管径范围，中控单元能够将所述引导单元检测的实时管径与管线标准管径范围进行对比，判定井下管线在所述引导单元检测处为正常状态，当实时管径不在管线标准管径范围内时，中控单元能够对所述太赫兹扫描单元获取的井下管线管壁的图像实时亮度进行判定，以确定检测区域的杂质区域、管壁区域以及垢层区域，并通过控制所述超声波除垢单元的功率与所述引导单元的移动初速对井下管线进行除垢；

所述中控单元内设置有管线标准管径Hb与管线标准管径差ΔHb，当所述防垢装置在对进行除垢时，所述引导单元通过驱动各所述引导滚轮组带动所述防垢装置在井下管线中移动，引导单元将检测的井下管线的实时管径Hs，并将检测结果传递至所述中控单元，中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时管径差ΔHs，ΔHs=|Hb-Hs|，中控单元将实时管径差ΔHs与管线标准管径差ΔHb进行对比，

当ΔHs≤ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差未超出管线标准管径差，中控单元判定井下管线在所述引导单元处为正常状态；

当ΔHs＞ΔHb时，所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差，中控单元将实时管径与管线标准管径进行对比，并根据对比结果判定井下管线在所述引导单元处的状态；

在所述中控单元判定实时管径差已超出管线标准管径差时，中控单元将实时管径Hs与管线标准管径Hb进行对比，

当Hs＞Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径高于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元处存在管壁腐蚀，所述防垢装置不对井下管线进行除垢；

当Hs＜Hb时，所述中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径，中控单元判定井下管线在所述引导单元处存在垢层或杂质层，中控单元将井下管线在引导单元处标记为待判定区，中控单元将控制引导单元移动，通过所述太赫兹扫描单元对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像；

所述中控单元内设置有第一预设亮度L1与第二预设亮度L2，其中，L1＜L2，在中控单元判定井下管线的实时管径低于管线标准管径时，所述太赫兹扫描单元对所述待判定区进行环形扫描，生成待判定区图像，中控单元获取待判定区图像中任意一区域的实时亮度Ls，中控单元将实时亮度Ls与第一预设亮度L1和第二预设亮度L2进行对比，

当Ls＜L1时，所述中控单元判定实时亮度低于第一预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为杂质区域；

当L1≤Ls≤L2时，所述中控单元判定实时亮度在第一预设亮度与第二预设亮度之间，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为管壁区域；

当Ls＞L2时，所述中控单元判定实时亮度高于第二预设亮度，中控单元判定实时亮度为Ls对应的区域为垢层区域。

2.根据权利要求1所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述中控单元中设置有第一预设面积比R1与第二预设面积比R2，其中，R1＜R2，在所述中控单元对待判定区图像的区域的亮度全部判定完成时，中控单元计算垢层区域占待判定区图像的垢层面积比Rg，中控单元将垢层面积比Rg与第一预设面积比R1和第二预设面积比R2进行对比，

当Rg＜R1时，所述中控单元判定垢层面积比低于第一预设面积比，中控单元不控制所述超声波除垢单元对井下管线进行除垢；

当R1≤Rg≤R2时，所述中控单元判定垢层面积比在第一预设面积比与第二预设面积比之间，中控单元将控制所述超声波除垢单元中的各所述超声除垢组件对井下管线进行除垢；

当Rg＞R2时，所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比，中控单元将控制所述超声波除垢单元中的各所述超声除垢组件对井下管线进行除垢。

3.根据权利要求2所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述中控单元中设置有所述引导单元的初始移动速度Vc，当所述中控单元判定垢层面积比高于第二预设面积比时，中控单元将引导单元的初始移动速度调整为Vc’，Vc’=Vc-Vc[（Rg-R2）/R2]，并对所述引导单元调整后的移动速度Vc’进行判定，当Vc’＞0时，所述中控单元不对引导单元调整后的移动速度Vc’进行调整，引导单元将以移动速度Vc’进行移动，当Vc’≤0时，所述中控单元将移动速度Vc’调整为零，所述引导单元不进行移动，所述防垢装置在井下管线中停留。

4.根据权利要求3所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述中控单元内设置有除垢停留时长ti，当中控单元将所述引导单元的移动速度Vc’调整为零时，中控单元开始停留到计时，倒计时时长为除垢停留时长ti，当所述中控单元完成停留到计时，所述引导单元以初始移动速度Vc进行移动；在所述防垢装置在井下管线中停留时，所述中控单元将关闭各所述超声除垢组件，并开启各所述折叠超声除垢组件，各所述折叠超声除垢组件控制所述折叠超声接触器展开折叠与井下管线的管壁进行接触，对井下管线进行超声除垢。

5.根据权利要求4所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述中控单元内设置有所述超声波除垢单元的初始除垢功率Gc，中控单元内还设有标准垢层厚度He，当所述超声波除垢单元通过各所述超声除垢组件或各所述折叠超声除垢组件对井下管线进行超声除垢时，所述中控单元根据实时管径Hs与管线标准管径Hb计算实时垢层厚度Hj，Hj=（Hb-Hs）/2，中控单元将实时垢层厚度Hj与标准垢层厚度He进行对比，

当Hj≤He时，所述中控单元判定实时垢层厚度未超出标准垢层厚度，中控单元不对所述超声波除垢单元的初始除垢功率进行调整；

当Hj＞He时，所述中控单元判定实时垢层厚度超出标准垢层厚度，中控单元将所述超声波除垢单元的初始除垢功率调整为Gc’，Gc’=Gc+Gc[（Hj-He）/He]。

6.根据权利要求5所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述中控单元中设置有所述超声波除垢单元的最大除垢功率Ga，当中控单元将超声波除垢单元的初始除垢功率调整为Gc’时，中控单元将除垢功率Gc’与最大除垢功率Ga进行对比，

当Gc’≤Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率未超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元以除垢功率Gc’对井下管线进行除垢；

当Gc’＞Ga时，所述中控单元判定调整后的除垢功率超出最大除垢功率，中控单元将控制所述超声波除垢单元以最大除垢功率Ga对井下管线进行除垢。

7.根据权利要求1所述的太赫兹检测技术用于井下管线的防垢装置，其特征在于，所述引导滚轮组中设置有中轴，所述中轴两侧均设置有中轴挡板，所述中轴挡板一侧设置有传感弹簧组，所述传感弹簧组能够将实时长度传递至所述中控单元中，中控单元根据传感弹簧组的实时长度与内部设置的固定件径向距离计算井下管线的实时管径，所述传感弹簧组一侧设置有所述引导滚轮，引导滚轮一侧设置有传动带，所述传动带用以驱动引导滚轮转动，以使引导单元在井下管线内移动。

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