CN214145475U - 一种深井高清钻孔成像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深井高清钻孔成像设备，深井探头通过电缆线与自动盘线绞车连接，深井探头和自动盘线绞车均与显示设备电性连接，探头外壳一端与连接头密封固定连接，外壳和连接头为中空结构，探头外壳内套设有保温筒，保温筒外侧与探头外壳内壁之间贴设有第一隔热层，保温筒内为真空空腔，真空空腔内安装有摄像装置，摄像装置一端伸出保温筒，且伸出保温筒的一端外侧罩设有防爆光学玻璃罩，防爆光学玻璃罩外周固设于探头外壳端面，摄像装置与保温筒内壁之间安装有隔热塞，隔热塞一端抵设于探头外壳内壁，连接头内安装有传感器组件。本实用新型设计合理、结构简单、自动化控制程度高，适合高温高压环境。

Description

一种深井高清钻孔成像设备

技术领域

本实用新型是涉及工程地球物理、石油勘探技术领域，具体地说是涉及一种深井高清钻孔成像设备。

背景技术

钻孔电视成像测井(Imaging logging)的工作原理是在下井探头前端安装一个高清晰度、高分辨率的光学摄像头，摄录通过锥形镜或曲面镜反射回来的钻孔孔壁图像，随着探头在钻孔中的不断移动，形成连续的孔壁扫描图像及影像。通过图像处理算法对实时摄录钻孔360度全景图像按照一定的方位顺序进行展开，并根据记录的深度进行连续拼接，实时形成全钻孔孔壁展开图，提供井下动态影像资料。

国外深井电视成像设备主要由美国垄断：美国Superior油井服务公司的井下光学成像测井设备OPTV(Optical Televiewer)在美国页岩气盆地的空气介质井中获得了油气储层的高分辨率彩色图像，在页岩气藏评价中取得了非常好的效果，美国哈里伯顿公司的井下光学成像系统EyeDeal和Expro国际集团公司的360°全井壁光学成像测井仪ViewMax,可提供钻井井壁或套管壁的前景图像和井下马达驱动的侧视图像。美国DHV国际公司的鹰眼Ⅱ井下视像系统主要用于套管井测井，监测油管或套管的变形等。澳大利亚SURTRON技术公司的光学电视测井仪OTV(Optical Televiewer)和卢森堡ALT公司的小井眼光学电视测井仪OBI40(Slim Hole Optical Televiewer),耐温耐压指标较低，不适合在高温高压的油气井中进行测井作业。国外深井设备和技术长期对国内进行封锁。

如专利公开号为：CN208010330U，名称：深井岩层电动聚集成像探测探头，其提供了一种深井岩层电动聚集成像探测探头，采用微型行星减速电机驱动方式，解决现有的深井成像仪采用人工调焦的方式费时、效率较低，探头容易进水，以及探测成像稳定性较差的问题。但专利中尚未提供深井电视绞车方案、深井探头承受井下高温、高压的方案。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：包括深井探头、自动盘线绞车和显示设备，所述深井探头通过电缆线与自动盘线绞车连接，所述深井探头和自动盘线绞车均与显示设备电性连接，所述深井探头包括探头外壳、连接头、保温筒、第一隔热层、摄像装置、防爆光学玻璃罩和传感器组件，所述探头外壳一端与连接头密封固定连接，所述外壳和连接头为中空结构，所述探头外壳内套设有保温筒，所述保温筒外侧与所述探头外壳内壁之间贴设有第一隔热层，所述保温筒内为真空空腔，所述真空空腔内安装有摄像装置，所述摄像装置一端伸出所述保温筒，且伸出所述保温筒的一端外侧罩设有防爆光学玻璃罩，所述防爆光学玻璃罩外周固设于所述探头外壳端面，所述摄像装置与所述保温筒内壁之间安装有隔热塞，所述隔热塞一端抵设于探头外壳内壁，所述连接头内安装有传感器组件。

优选地，所述探头外壳内壁靠近所述连接头的一端设有固定支架，所述保温筒的一端抵设于所述固定支架上。

优选地，所述传感器组件包括温度传感器和压力传感器，所述连接头内安装有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器的探头伸出所述连接头，所述连接头一端还开设有感应孔，所述感应孔与温度传感器的探头同周面设置。

优选地，所述第一隔热层为玻璃纤维材质。

优选地，所述探头外壳与所述连接头连接处安装有多个O型密封圈，且连接处通过螺纹固定。

优选地，所述摄像装置包括高清镜头、高清CCD、二维电子罗盘、三维姿态传感器、单片机控制模块、电池和光电转换模块，所述高清镜头伸出所述保温筒，所述高清镜头另一端与高清CCD一端连接，所述高清CCD的另一端与二维电子罗盘连接，所述二维电子罗盘上开设有安装槽，所述安装槽内设有单片机控制模块，所述二维电子罗盘另一端与三维姿态传感器连接，所述三维姿态传感器一端抵设于电池上，所述电池一端与光电转换模块电性连接。

优选地，所述探头外壳与所述防爆光学玻璃罩连接的一端设有弧形环状凹面，所述凹面上围设有LED广角环形灯源。

优选地，所述自动盘线绞车包括绞车架、滚动轮、第一压线轮、深度计数轮、第二压线轮、光缆自动盘线机构、电机和绞车控制面板，所述绞车架两侧分别相对设有电机和绞车控制面板，所述绞车架底部设有滚动轮，所述绞车架上设有光缆自动盘线机构，所述光缆自动盘线机构上设有安装架，所述安装架上依次设有第一压线轮、深度计数轮和第二压线轮。

优选地，所述显示设备包括机箱、控制主机、触控显示屏、数据采集模块和数据接口，所述机箱上设有触控显示屏，所述机箱内设有控制主机，所述控制主机内置有数据采集模块，所述数据采集模块通过数据接口与摄像装置和传感器组件电性连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)由于深井探头电子器件安装腔内采用真空保温和隔热塞进行隔热，保温筒内的温度远低于井下外界的环境温度，该保温隔热设计确保腔内的高清CCD、传感器组件、电路模块等器件在合适温度内正常工作，深井探头可在深井120℃温度工作5小时以上，140℃温度工作2小时以上，由于保温筒内电子器件工作时会有少量发热，可对电路部分包裹吸热散热层，可在保温筒内空区填充硅酸钠吸热剂，防止井下温度过高，延长内部电子器件在井下的工作时间，整个保温筒装置外面包裹多层特殊隔热材料的玻璃纤维，防止探头壳体温度直接传导至保温筒，保温筒内的电池电源等发热器件浸泡在变压器油内，防止局部温度过高，同时便于散热；

(2)深井探头前端采用LED广角光源，光源耐高温，通过密封胶防水，采用环状排列，确保井下360°无死角照明，光源在井下穿透距远，深井探头前端窗口采用防爆光学玻璃罩，防爆光学玻璃罩不影响镜头进行360°孔壁拼图和全景摄像，玻璃罩密封结构可抗压30MPa以上；

(3)下井电缆线采用定制的四组1000base-sx单模光纤电缆传输，下井电缆线设计方案为一组光纤用于传输井下高清视频，一组用于传输探头在井下的方位和姿态、以及周围的井温和压力，另外两组作为备用选择，下井电缆线外层采用钢丝铠装、抗拉力达500KG以上，光纤外有多圈绝缘、防水保护层，中心为四组单模光纤，光纤信号传输速度1000Mpbs，传输距离可达5000米以上，实时将探头采集的信号传输至地面显示设备；

(4)深井下视频传输采用光纤，既可以解决传输速率有限的问题，同时光纤传输受外界温度等环境影响较小，可以稳定传输深井下各种数据；

(5)本实用新型提供了一套完整的深井高清钻孔电视成像设备解决方案，设计合理、结构简单、自动化控制程度高，适合高温高压环境等，随着我国各大油田都在确立“数字化油田”的目标，为配合油田产能建设，提高产能的效率，能够监控油田井下情况应用前景非常广泛。

附图说明

图1为本实用新型的深井探头的主视图。

图2为本实用新型的深井探头的剖视图。

图3为本实用新型的整体装配图。

图4为本实用新型的自动盘线绞车的正视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

如图1至图4所示，一种深井高清钻孔成像设备，包括电机深井探头1、探头外壳101、连接头102、保温筒103、防爆光学玻璃罩104、隔热塞105、固定支架106、温度传感器107、压力传感器108、感应孔109、高清镜头110、高清CCD111、二维电子罗盘112、三维姿态传感器113、单片机控制模块114、电池115、光电转换模块116、LED广角环形灯源117、电缆线2、自动盘线绞车3、绞车架301、第一压线轮302、深度计数轮303、第二压线轮304、光缆自动盘线机构305、电机306、绞车控制面板307和机箱4。

深井探头1通过电缆线2与自动盘线绞车3连接，深井探头1和自动盘线绞车3均与显示设备电性连接，深井探头1包括探头外壳101、连接头102、保温筒103、第一隔热层、摄像装置、防爆光学玻璃罩104和传感器组件，探头外壳101(采用高强度钛合金)一端与连接头102密封固定连接，探头外壳101和连接头102为中空结构，探头外壳101内套设有保温筒103，保温筒103外侧与探头外壳101内壁之间贴设有第一隔热层，保温筒103内为真空空腔，真空空腔内安装有摄像装置，摄像装置包括高清镜头110、高清CCD111、二维电子罗盘112、三维姿态传感器113、单片机控制模块114、电池115和光电转换模块116，高清镜头110伸出保温筒103，高清镜头110另一端与高清CCD111一端连接，高清CCD111的另一端与二维电子罗盘112连接，二维电子罗盘112上开设有安装槽，安装槽内设有单片机控制模块114，二维电子罗盘112另一端与三维姿态传感器113连接，三维姿态传感器113一端抵设于电池115上，电池115一端与光电转换模块116电性连接，深井探头1前方拍摄的视频数据、内部二维电子罗盘112和三维姿态传感器113接收的数据，深井探头1尾部温度传感器107和压力传感器108接收到的数据通过单片机控制模块114处理及编码后，通过光电转换模块116，将电信号转换为光信号，通过井下光纤实时传送至显示设备的控制主机，高清镜头110伸出保温筒103的一端外侧罩设有防爆光学玻璃罩104，防爆光学玻璃罩104外周固设于探头外壳101端面，摄像装置与保温筒103内壁之间安装有隔热塞105，隔热塞105一端抵设于探头外壳101内壁，连接头102内安装有传感器组件，探头外壳101内壁靠近连接头102的一端设有固定支架106，保温筒103的一端抵设于固定支架106上。

由于深井探头1电子器件安装腔内采用真空保温和隔热塞进行隔热，保温筒内103的温度远低于井下外界的环境温度，该保温隔热设计确保腔内的高清CCD111、传感器组件、电路模块等器件在合适温度内正常工作，深井探头1可在深井120℃温度工作5小时以上，140℃温度工作2小时以上，由于保温筒103内电子器件工作时会有少量发热，可对电路部分包裹吸热散热层，可在保温筒103内空区填充硅酸钠吸热剂，防止井下温度过高，延长内部电子器件在井下的工作时间；整个保温筒103装置外面包裹多层第一隔热层，第一隔热层为特殊隔热材料的玻璃纤维，防止探头外壳101温度直接传导至保温筒103，保温筒103内的电池电源等发热器件浸泡在变压器油内，防止局部温度过高，同时便于散热。

传感器组件包括温度传感器107和压力传感器108，连接头102内安装有温度传感器107和压力传感器108，温度传感器107的探头伸出连接头102，连接头102一端还开设有感应孔109，感应孔109与温度传感器107的探头同周面设置。

探头外壳101与连接头102连接处安装有多个O型密封圈，且连接处通过螺纹固定，通过外部螺纹锁紧防水，探头外壳101和连接头102连接时，会接通探头外壳101的内部电源。

探头外壳101与防爆光学玻璃罩104连接的一端设有弧形环状凹面，凹面上围设有LED广角环形灯源117，深井探头1前端采用LED广角光源117，光源耐高温，通过密封胶防水，采用环状排列，确保井下360°无死角照明，光源在井下穿透距远，深井探头1前端窗口采用防爆光学玻璃罩104，防爆光学玻璃罩104不影响镜头进行360°孔壁拼图和全景摄像，防爆光学玻璃罩104密封结构可抗压30MPa以上。

下井电缆线2采用定制的四组1000base-sx单模光纤电缆传输，下井电缆线2设计方案为一组光纤用于传输井下高清视频，一组用于传输探头在井下的方位和姿态、以及周围的井温和压力，另外两组作为备用选择，下井电缆线2外层采用钢丝铠装、抗拉力达500KG以上，光纤外有多圈绝缘、防水保护层，中心为四组单模光纤，光纤信号传输速度1000Mpbs，传输距离可达5000米以上，实时将探头采集的信号传输至地面显示设备。

自动盘线绞车3包括绞车架301、滚动轮、第一压线轮302、深度计数轮303、第二压线轮304、光缆自动盘线机构305、电机306和绞车控制面板307，绞车架301两侧分别相对设有电机306和绞车控制面板307，绞车架301底部设有滚动轮，绞车架301上设有光缆自动盘线机构305，光缆自动盘线机构305上设有安装架，安装架上依次设有第一压线轮302、深度计数轮303和第二压线轮304，压线轮用于捋顺电缆，其中任意一组压线轮上安装有光电编码器，用于记录电缆的下井深度，自动盘线绞车3采用AC220V电机驱动，通过绞车控制面板307控制电机306带动电缆绕线盘匀速收放，下井的电缆通过光缆自动盘线机构305将电缆自动均匀地绕在线盘上。

显示设备包括机箱4、控制主机、触控显示屏、数据采集模块和数据接口，机箱4上设有，机箱4内设有控制主机，控制主机内置有数据采集模块，数据采集模块通过数据接口与摄像装置和传感器组件电性连接，机箱4内电路采用锂电池供电，机箱4内设计安装有相应的控制主机，机箱4面板上安装有触控显示屏、电路指示板、开关和USB接口等，采用windows操作系统，触控显示屏操作，配套相应的钻孔电视成像仪数据采集软件，软件可以控制电机306启动、停止、上升、下放，速度调节，对深井探头1下放深度进行计数和显示，主机可以实时观看探头在井下拍摄的视频、深井探头1在井下的方位角和工作状态。

本实用新型的工作原理为：在被测试井口正上方安装井口滑轮，自动盘线绞车3接通220V电源，深井探头1绕井下滑轮下井，调整井口滑轮的位置，确保深井探头1下井时居中，不摩擦到井壁，通过绞车控制面板，设置绞车收发的参数，包括深度系数、电机下放速度、提升速度等。

显示设备的机箱4的左右两侧提供多个数据接口，数据接口包括深度计数接口和数据传输接口，机箱4的深度计数接口通过配套连接线接自动盘线绞车3对深度数据进行采集，机箱4的数据传输接口通过配套连接线接至自动盘线绞车3，深井探头1在井下采集到的图像、视频、方位角、井温、压力等数据通过数据传输接口实时传输至主机18进行采集和存储。

显示设备根据光电转换模块116采集到的的深度计数值和二维电子罗盘112方位角度，对孔壁全景图像按正北实时展开，并按照深度值实时进行无缝连续拼接，直至形成整个测试井孔壁平面展开拼接图，全部拼图和视频等数据均实时存储在显示设备内置的存储硬盘上，采集完成后通过控制主机的USB接口将数据拷贝，后续通过分析软件处理。

上述的实施例仅为本实用新型的优选实施例，不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此，依本实用新型申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：包括深井探头(1)、自动盘线绞车(3)和显示设备，所述深井探头(1)通过电缆线(2)与自动盘线绞车(3)连接，所述深井探头(1)和自动盘线绞车(3)均与显示设备电性连接，所述深井探头(1)包括探头外壳(101)、连接头(102)、保温筒(103)、第一隔热层、摄像装置、防爆光学玻璃罩(104)和传感器组件，所述探头外壳(101)一端与连接头(102)密封固定连接，所述探头外壳(101)和连接头(102)为中空结构，所述探头外壳(101)内套设有保温筒(103)，所述保温筒(103)外侧与所述探头外壳(101)内壁之间贴设有第一隔热层，所述保温筒(103)内为真空空腔，所述真空空腔内安装有摄像装置，所述摄像装置一端伸出所述保温筒(103)，且伸出所述保温筒(103)的一端外侧罩设有防爆光学玻璃罩(104)，所述防爆光学玻璃罩(104)外周固设于所述探头外壳(101)端面，所述摄像装置与所述保温筒(103)内壁之间安装有隔热塞(105)，所述隔热塞(105)一端抵设于探头外壳(101)内壁，所述连接头(102)内安装有传感器组件。

2.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述探头外壳(101)内壁靠近所述连接头(102)的一端设有固定支架(106)，所述保温筒(103)的一端抵设于所述固定支架(106)上。

3.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述传感器组件包括温度传感器(107)和压力传感器(108)，所述连接头(102)内安装有温度传感器(107)和压力传感器(108)，所述温度传感器(107)的探头伸出所述连接头(102)，所述连接头(102)一端还开设有感应孔(109)，所述感应孔(109)与温度传感器(107)的探头同周面设置。

4.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述第一隔热层为玻璃纤维材质。

5.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述探头外壳(101)与所述连接头(102)连接处安装有多个O型密封圈，且连接处通过螺纹固定。

6.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述摄像装置包括高清镜头(110)、高清CCD(111)、二维电子罗盘(112)、三维姿态传感器(113)、单片机控制模块(114)、电池(115)和光电转换模块(116)，所述高清镜头(110)伸出所述保温筒(103)，所述高清镜头(110)另一端与高清CCD(111)一端连接，所述高清CCD(111)的另一端与二维电子罗盘(112)连接，所述二维电子罗盘(112)上开设有安装槽，所述安装槽内设有单片机控制模块(114)，所述二维电子罗盘(112)另一端与三维姿态传感器(113)连接，所述三维姿态传感器(113)一端抵设于电池(115)上，所述电池(115)一端与光电转换模块(116)电性连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述探头外壳(101)与所述防爆光学玻璃罩(104)连接的一端设有弧形环状凹面，所述凹面上围设有LED广角环形灯源(117)。

8.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述自动盘线绞车(3)包括绞车架(301)、滚动轮、第一压线轮(302)、深度计数轮(303)、第二压线轮(304)、光缆自动盘线机构(305)、电机(306)和绞车控制面板(307)，所述绞车架(301)两侧分别相对设有电机(306)和绞车控制面板(307)，所述绞车架(301)底部设有滚动轮，所述绞车架(301)上设有光缆自动盘线机构(305)，所述光缆自动盘线机构(305)上设有安装架，所述安装架上依次设有第一压线轮(302)、深度计数轮(303)和第二压线轮(304)。

9.根据权利要求1所述的一种深井高清钻孔成像设备，其特征在于：所述显示设备包括机箱(4)、控制主机、触控显示屏、数据采集模块和数据接口，所述机箱(4)上设有触控显示屏，所述机箱(4)内设有控制主机，所述控制主机内置有数据采集模块，所述数据采集模块通过数据接口与摄像装置和传感器组件电性连接。

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