CN115614023B - 一种连续油管用井下可视化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续油管用井下可视化系统。所述系统包括地面操控设备、线缆转接设备、穿管线缆和井下设备。地面操控设备位于地面之上，并通过线缆转接设备与穿管线缆连接；穿管线缆穿插在连续油管内；井下设备位于井下并与穿管线缆连接，井下设备包括有摄像短节，摄像短节能够实现井下可视化作业。本发明的有益之处在于，可以最直观地实时看到井下状况，还可用于检测射孔孔眼、井下落物等；本发明通过多功能短节设计，可配合多种井下作业施工，可以实现设备和施工的多用途应用，还能降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业井下工具技术领域，具体涉及一种连续油管用井下可视化系统。
背景技术
在石油工业连续油管作业施工中，根据控制、测试等施工需要，需要实时图像化观测油水气井套管破损情况，但传统的套管检测设备有多臂井径、电磁探伤、超声波等都是间接检测套管破损情况。目前，井下可视化系统主要用在民用的水井监测上，由于仪器耐温耐压不够，传输速率不够，画质不清楚，因而极少用到油田油井井下检测上。而连续油管井下电视主要用于水平井的井筒检测，且需要专用的管柱配合和确定的项目。
申请号为“CN201811193875.2”、名称为“水平井连续油管井下电视测试管柱及测试方法”的中国专利公开了水平井连续油管井下电视测试管柱及测试方法，其中，管柱包括井下电视测试终端、地面显示仪器终端、穿光纤电缆连续油管及配套的快速接头、循环洗井工具、马笼头、信号发射仪、扶正器。该水平井连续油管井下电视测试管柱能在水平井段完成可视化检测，并能实时洗井，提高检测可视效果，具有操作简单、效果精确的特点。该专利采用的是专用管柱和常规井下电视测试方法，远近视野差异大，应用效果受限，同时，功能单一化设计，造成设备投入和施工成本过高。
申请号为“CN202020008543.9”、名称为“一种穿芯连续油管井下电视冲洗工具”的中国专利公开了一种穿芯连续油管井下电视冲洗工具，该工具包括导引保护套、电缆头、密封固定短节、冲洗短节、柔性短节，解决了常规电缆井下电视不能实现对造斜段的大斜度段和水平段进行实时冲洗，成像不理想，可视化效果差，工作效率低的问题。具有耐压等级高、抗拉性强、排量大、可直接喷射至井下电视侧视镜头和下视镜头位置，冲洗并循环上返井下电视镜头附近井筒异物的特点。该专利采用常规电测井下电视配合喷射清洗头，通过侧向摄像头用于检查套管壁，其采用的可视化方法适用于小视野拍照，功能设计过于单一化，设备投入和施工成本较高。
目前已公开的其他与连续油管井下可视化相关的专利，多以单一环节的设计居多，可实现整体低成本实施的设计少，没有实现功能多元化、可配合多种井下作业施工的设计。因此，需要提供一种连续油管用井下可视化系统。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种新型的连续油管用井下可视化系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种连续油管用井下可视化系统，所述可视化系统主要包括：地面操控设备、线缆转接设备、穿管线缆和井下设备，其中，
地面操控设备位于地面之上，并通过线缆转接设备与穿管线缆连接；
穿管线缆穿插在连续油管内；
井下设备位于井下并与穿管线缆连接，井下设备包括有摄像短节，摄像短节能够实现井下可视化作业。
在本发明的一个示例性实施例中，所述摄像短节可包括数字处理单元、控制单元、摄像机和照明单元，其中，
数字处理单元能够将视频信号进行处理；
控制单元能够向摄像机发送控制指令；
摄像机能够进行摄像作业；
照明单元能够为摄像作业提供照明条件。
在本发明的一个示例性实施例中，所述摄像短节还可包括杜瓦瓶管，其中，
所述数字处理单元、控制单元和摄像机自上而下依次设置在杜瓦瓶管中，且摄像机的镜片位于杜瓦瓶管下端开口处；
所述照明单元设置在杜瓦瓶管下端的端面上。
在本发明的一个示例性实施例中，所述摄像短节还可包括设置在所述杜瓦瓶管中的隔热单元和调温单元，其中，
所述隔热单元设置在所述杜瓦瓶管上端开口处，并具有隔热功能；
所述杜瓦瓶管内部温度高于预定值的情况下，调温单元能够吸收热量。
在本发明的一个示例性实施例中，所述调温单元可包括相间隔的第一吸热体和第二吸热体，所述数字处理单位和/或控制单元可位于第一、第二吸热体之间。
在本发明的一个示例性实施例中，所述第二吸热体可位于所述第一吸热体之下；所述调温单元还可包括风冷装置，风冷装置位于所述第二吸热体背离所述第一吸热体的一侧，风冷装置能够使所述杜瓦瓶管腔体内的气体循环流动。
在本发明的一个示例性实施例中，所述风冷装置还可连接有温度传感器和控制模块，温度传感器能够测量所述杜瓦瓶管腔体中的温度，控制模块能够根据所述测量的温度来控制所述风冷装置的开启和关停。
在本发明的一个示例性实施例中，所述控制模块还能够根据所述测量的温度来调整风冷装置的功率大小。
在本发明的一个示例性实施例中，所述调温单元可包括吸热体和风冷装置，其中，
风冷装置可位于所述吸热体的下方，风冷装置能够使所述杜瓦瓶管腔体内的气体循环流动。
在本发明的一个示例性实施例中，所述镜片可为蓝宝石镜片。
在本发明的一个示例性实施例中，所述摄像短节还可包括有储能仓，储能仓能够实时检测可视化系统的供电情况，并且为数字处理单元和控制单元持续提供预设时间的电能。
在本发明的一个示例性实施例中，所述井下设备还可包括：遥传短节、温压参数短节、磁定位短节、伽马短节和井下操作短节中的至少一种，其中，
遥传短节能够用于数据的汇总、编码和缆信转换；
温压参数短节能够用于检测井下设备所在位置的压力和温度；
磁定位短节能够用于检测井下管柱接箍或工具的位置；
伽马短节能够用于检测井下设备在各个地层中的位置；
井下操作短节能够用于连续油管的冲洗、打捞、支撑或扶正作业。
在本发明的一个示例性实施例中，所述井下设备还可包括与所述穿管线缆连接的复合马龙头，复合马龙头能够实现所述穿管线缆的锚定和扭力释放。
在本发明的一个示例性实施例中，所述地面操控设备可包括地面上位主机。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中至少一项：
（1）本发明可以最直观地实时看到井下状况；
（2）本发明通过与连续油管的固有操控兼容、配合，能够实现与连续油管所实施的其它施工和功能互换、配合，实现设备和施工应用的多用途；
（3）本发明通过功能多元化设计，能够降低设备投入和施工成本。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明的连续油管用井下可视化系统的结构示意图；
图2示出了本发明的井下设备的结构示意图；
图3示出了本发明的摄像短节的结构示意图；
图4示出了本发明的吸热体的一个布设示意图。
附图标记：
1-地面操控设备；
2-线缆转接设备；
3-穿管线缆；
4-连续油管；
5-井筒；
6-井下设备，61-复合马龙头，62-遥传短节，63-温压参数短节，64-磁定位短节，65-伽马短节，66-井下操作短节，67-摄像短节，671-隔热单元，672-调温单元，6721-第一吸热体，6722-第二吸热体，673-杜瓦瓶管，674-数字处理单元，675-控制单元，676-储能仓，677-摄像机，678-调焦单元，679-照明单元，6710-镜片。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种连续油管用井下可视化系统。
需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
第一示例性实施例
图1示出了本发明的连续油管用井下可视化系统的结构示意图，图2示出了本发明的井下设备的结构示意图，图3示出了本发明的摄像短节的结构示意图，图4示出了本发明的吸热体的一个布设示意图。下面结合图1至图4来描述本示例性实施例中的连续油管用井下可视化系统。
如图1所示，连续油管用井下可视化系统主要包括地面操控设备1、线缆转接设备2、穿管线缆3和井下设备6。
其中，地面操控设备1位于地面之上，并通过线缆转接设备2与穿管线缆3连接；地面操控设备1负责完成缆信、光信的转换接收、记录和展示，同时，负责下发操作指令编码。所述地面操控设备1还可与常用连续油管的冲洗、打捞、支撑、扶正等固有操控项目的地面操控设备兼容，能够合并使用，能够实现与连续油管所实施的其它施工和功能的互换、配合使用。
线缆转接设备2负责信息的光纤转换和发送，例如摄像信息的光纤转换和发送。
穿管线缆3穿插在连续油管4内，连续油管4安装在井筒5中。穿管线缆3能够实现指令和数据的传递。穿管线缆3可包括光电复合缆线，光电复合缆线的电缆芯线负责井下仪器设备的供电和相关指令、信息的传输，光电复合缆线的光纤芯线负责完成视频信息的实时传输。
井下设备6与穿插在连续油管4内的穿管线缆3连接，并且安装于井筒5下段，井下设备6可为狭腔结构。
作为本发明的一种实施方式，井下设备可包括有如图2所示的摄像短节67，通过摄像短节67能够实现井下可视化作业，摄像短节67能够将摄像控制、数据压缩、图像信息分发等功能集成于一体。
在本实施例中，摄像短节67可包括如图3所示的数字处理单元674、控制单元675、摄像机677和照明单元679。本发明将多个工作单元集成到一个短节内，能够实现设备和施工的多元化用途和低成本应用。
其中，数字处理单元674能够将视频信号进行数字化、分发、存储、压缩和推入信号传输缓冲区。控制单元675能够向摄像机677发送控制指令、完成指令识别和控制摄像。
摄像机677能够依据控制单元675的控制指令开启或关闭，进行调整摄像帧频、光源功率等操作，摄像机677包括高清摄像机等。例如，摄像机677可采用4K迷你工业摄像机，能够实现4K/30fps、2.7K/60fps、1080P/120fps或720P/240fps视频采集，同时支持HDMI输出和AV视频输出；同时该摄像机具有高性能IMX宽动态感光芯片，具有硬件宽动态功能，支持手动快门均匀曝光、软件畸变校正和H.265/H.264双编码格式，能够实现强大的图像采集能力。照明单元679能够为摄像作业提供照明条件。
在本实施例中，摄像短节67还可包括如图3所示的调焦单元678，调焦单元678能够针对井下特定的摄像要求，通过调整焦距来获取高清画面。
在本实施例中，摄像短节67还可包括如图3所示的杜瓦瓶管673。在数字处理单元674、控制单元675和摄像机677可以自上而下依次设置在杜瓦瓶管673中，这样的设置方式能够使摄像短节67的功能使用更加方便灵活，还可以降低视频图像的损耗。摄像机677的镜片6710可位于杜瓦瓶管673下端开口位置，照明单元679可设置在杜瓦瓶管673下端的端面上。
进一步地，镜片6710可为蓝宝石镜片。蓝宝石镜片会使摄像头将更加清晰。而且蓝宝石镜片具有优越的抗划伤能力，会使摄像头得到较好的防护，不易被刮伤或腐蚀，摄像机的照相功能不会轻易受到影响。
在本实施例中，摄像短节67还可包括如图3所示的储能仓676，储能仓676能够实时检测可视化系统的供电情况，并且为数字处理单元674和控制单元675持续提供预设时间的电能。通过设置储能仓676能够在井下断电情况下保护已取得视频资料的完整性以确保实现后续相应措施的可行性。此处，后续措施可包括冲洗、打捞、支撑或扶正作业。
在本实施例中，摄像短节67还可包括如图3所示的设置在杜瓦瓶管673中的隔热单元671。隔热单元671可以位于数字处理单元674之上。隔热单元671可设置在杜瓦瓶管673上端开口处，具有隔热功能。
由于储能仓676、摄像机677和调焦单元678等的设置，使得杜瓦瓶管673下端成为封闭端口。隔热单元671位于杜瓦瓶管673内的腔体中并邻近杜瓦瓶管673上端端口，隔热单元671和上端端口共同起到隔热作用，从而使杜瓦瓶管673管内的腔体形成极少受到外部温度影响的封闭隔热腔体。此处，杜瓦瓶管673上端端口是由隔热耐压材料制成的连接端头。
在本实施例中，摄像短节67还可包括如图3所示的设置在杜瓦瓶管673中的调温单元672。在杜瓦瓶管673内部温度高于预定值的情况下，调温单元672能够自动吸收热量，起到调节维持温度的作用。作为本发明的一种实施方式，调温单元672可以位于数字处理单元674之上。
在本实施例中，调温单元672可包括吸热体和风冷装置。其中，吸热体也称为吸热剂，吸热体位于杜瓦瓶管673的封闭腔体中。
其中，吸热体能够通过自身物化性质的变化产生吸收热能的效果，温差越大（即吸热剂本身与外界环境的温度差），其吸热速度越高，以吸热剂为中心，吸热剂四周的环境温度将会降低，能够用于降低腔体内温度以消除井下设备自身产生的热量和环境温度对腔体的影响。吸热体可以是本领域常规的吸热剂。
风冷装置能够使封闭腔体中的气体循环流动，从而加快将元器件工作散发的热量循环至吸热体。风冷装置中还可设置有温度传感器和控制模块。温度传感器能够测量封闭腔体内的温度；在测量的温度达到预定值的情况下，控制模块能够控制风冷装置启动，在测量温度低于预设值的情况下，控制单元能够控制风冷装置停止工作。控制模块还能够根据测量的温度调节风冷装置的功率，达到自动调节腔体温度的目的，能够在可控时间内保持腔体内温度适于系统的正常工作。风冷装置设置在杜瓦瓶管的封闭腔体中，其设置位置可以不用特意限定，即可以位于封闭腔体中的一个可用位置。优选地，风冷装置可以设置在的吸热体附近（靠近摄像机一侧）。
作为本发明的一种实施方式，吸热体的数量为一个。吸热体位于隔热单元的下方。
作为本发明的另一种实施方式，吸热体的数量为两个，例如图4所示的第一吸热体6721和第二吸热体6722。第一、第二吸热体沿轴向填充在杜瓦瓶管673的封闭腔体中，两者之间间隔有一定的距离。
对于第一吸热体6721：
作为本发明的一个示例，第一吸热体6721中可以设置有若干个轴向贯通的流道，用于线路连接和气体流通。例如，第一吸热体6721具有中心孔，摄像机的输出线束能够穿过中心孔与主控线路连接；可选择地，第一吸热体6721还具有若干个轴向孔用于气体流通。
作为本发明的另一个示例，第一吸热体6721也可以纵向设置在杜瓦瓶管673的腔体中，其一侧与管壁之间具有一定的间隙，用于气体流通；连接线路可以穿过一侧的间隙、或者穿过第一吸热体、亦或布设在另一侧的管壁上。
作为本发明的再一个示例，第一吸热体6721也可以位于杜瓦瓶管673腔体的中间位置，其周向与管壁之间都有一定的间隙，周向间隙用于气体流动和/或线路布设，在仅用于气体流通或线路布设的情况下，第一吸热体6721中还设置有中心孔或非中心的轴向孔用于另一种目的（即线路布设或气体流通）。
作为本发明的又一个示例，第一吸热体6721中可以仅设置轴向贯通的流道，用于线路连接。例如，第一吸热体6721具有中心孔，摄像机的输出线束能够穿过中心孔与主控线路连接。
第一吸热体6721的固定方式可以是本领域的常规方式。
对于第二吸热体6722：
可选择地，第二吸热体6722的设置方式可以与第一吸热体6721相同。
可选择地，第二吸热体6722的设置方式可以与第一吸热体6721大体相同，不同之处在于所述流道或间隙仅用于线路布设。例如，第二吸热体6722设置有轴向贯通的孔道，用于线路连接。第二吸热体6722的固定方式可以是本领域的常规方式。
在具有两个吸热体的情况下，作为一种选择，数字处理单元674和控制单元675可以位于第一吸热体6721和第二吸热体6722之间。
作为本发明的再一种实施方式，吸热体的数量大于两个，例如3个、4个、5个等。多个吸热体沿杜瓦瓶管673的轴向设置填充在杜瓦瓶管673的封闭腔体中，且两两之间间隔有一定的距离。
在本实施例中，作为本发明的另一种实施方式，如图2所示，井下设备还可包括遥传短节62、温压参数短节63、磁定位短节64、伽马短节65和井下操作短节66中的至少一种，可根据需要选接短节。
遥传短节62能够实现缆线电讯信息的检测及拾取、电测数据的编码与缆信转换、缆信的加载发送以及光纤的同轴转接。
温压参数短节63能够用于录取井下设备所在位置的环境温度及压力参数以作为井下测试的评价参数。
磁定位短节64又称CCL短节，能够用于检测井下管柱接箍或工具的位置；
伽马短节65能够用于检测井下设备在各个地层中的位置。
温压参数短节63、CCL短节、伽马短节65都能负责检测井下环境和进行精确深度定位记录，可根据需要选择短节独立或集成安装。井下操作短节能够根据不同井下工作目标进行选配，一般用于连续油管的冲洗、打捞、支撑或扶正作业等工作项目。
在本实施例中，如图2所示，井下设备还可包括复合马龙头61，复合马龙头与穿管线缆连接，复合马龙头能够实现穿管线缆的锚定和扭力释放。
在本实施例中，地面操控设备可包括地面上位主机。地面上位主机通过USB总线对高密度采样的数据进行实时存盘处理，并按出图参数的数据密度对采样数据拣样刻度滤波加工，在屏幕和绘图机上展出。其中，实时存盘的数据可供后期回放、编辑、解释。
综上所述，本发明提出的优点包括以下内容中至少一点：
（1）本发明能够进行清晰的实时可视化检测，提高检测可视效果，具有效果精确的特点；
（2）本发明通过灵活的多功能的短节设计，能够降低图像的损耗；
（3）本发明能够实现独立和集成安装短节以实现多功能施工。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的一种连续油管用井下可视化系统，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (11)
1.一种连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述系统包括：地面操控设备、线缆转接设备、穿管线缆和井下设备，其中，
地面操控设备位于地面之上，并通过线缆转接设备与穿管线缆连接；
穿管线缆穿插在连续油管内；
井下设备位于井下并与穿管线缆连接，井下设备包括有摄像短节，摄像短节能够实现井下可视化作业；
所述摄像短节包括数字处理单元、控制单元、摄像机和照明单元，其中，数字处理单元能够将视频信号进行处理；控制单元能够向摄像机发送控制指令；摄像机能够进行摄像作业；照明单元能够为摄像作业提供照明条件；
所述摄像短节还包括杜瓦瓶管；
所述摄像短节还包括设置在所述杜瓦瓶管中的隔热单元和调温单元，其中，所述隔热单元设置在所述杜瓦瓶管上端开口处，并具有隔热功能；所述杜瓦瓶管内部温度高于预定值的情况下，调温单元能够吸收热量；
所述调温单元还包括吸热体和风冷装置，风冷装置位于吸热体的下方，风冷装置能够使所述杜瓦瓶管腔体内的气体循环流动。
2.根据权利要求1所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述数字处理单元、控制单元和摄像机自上而下依次设置在杜瓦瓶管中，且摄像机的镜片位于杜瓦瓶管下端开口处；
所述照明单元设置在杜瓦瓶管下端的端面上。
3.根据权利要求2所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述调温单元包括相间隔的第一吸热体和第二吸热体，所述数字处理单位和/或控制单元位于第一、第二吸热体之间。
4.根据权利要求3所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述第二吸热体位于所述第一吸热体之下；
所述风冷装置位于所述第二吸热体背离所述第一吸热体的一侧。
5.根据权利要求4所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述风冷装置还连接有温度传感器和控制模块，温度传感器能够测量所述杜瓦瓶管腔体中的温度，控制模块能够根据所述测量的温度来控制所述风冷装置的开启和关停。
6.根据权利要求5所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述控制模块还能够根据所述测量的温度来调整风冷装置的功率大小。
7.根据权利要求2所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述镜片为蓝宝石镜片。
8.根据权利要求1所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述摄像短节还包括有储能仓，储能仓能够实时检测可视化系统的供电情况，并且为数字处理单元和控制单元持续提供预设时间的电能。
9.根据权利要求1所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述井下设备还包括：遥传短节、温压参数短节、磁定位短节、伽马短节和井下操作短节中的至少一种，其中，
遥传短节能够用于数据的汇总、编码和缆信转换；
温压参数短节能够用于检测井下设备所在位置的压力和温度；
磁定位短节能够用于检测井下管柱接箍或工具的位置；
伽马短节能够用于检测井下设备在各个地层中的位置；
井下操作短节能够用于连续油管的冲洗、打捞、支撑或扶正作业。
10.根据权利要求1所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述井下设备还包括与所述穿管线缆连接的复合马龙头，复合马龙头能够实现所述穿管线缆的锚定和扭力释放。
11.根据权利要求1所述的连续油管用井下可视化系统，其特征在于，所述地面操控设备包括地面上位主机。
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