一种新型测井成像遥测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种新型测井成像遥测系统，用于套管检测、井壁状况检查、落物打捞和温度深度测量监控等工作。该系统由扶正器、图像采集单元、图像处理单元、遥传单元、传输电缆、深度计数单元、升降单元和分析控制单元八个部分组成。本实用新型专利技术具有数字集成度高，图像采集实时性强，稳定性好，适合高清远距离传输等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型测井成像遥测系统
本技术涉及地球物理测井和视频图像采集技术，尤其是涉及地球物理测井成像仪器电路设计领域。
技术介绍
测井是一种地球物理矿产勘探方法，广泛应用于煤、石油、天然气、地下水和金属矿产等资源的勘探中。成像测井作为一种现代化测井新手段，以其可视性、实时性和准确性等优点，在地球物理测井领域被逐渐重视。井下成像系统采用特殊的摄像头，实时获取准确清晰的井壁和管道图像，通过数据远程传输技术将采集到的数据发送至地面计算机，通过观察分析井下图像或视频等信息即可对裸眼井、套管井及生产井等井内状况进行直观的了解，对矿藏勘探，井下设备维护具有重要作用。测井成像系统使用在裸眼井时，能够分辨岩层缝隙、孔洞大小等地质构造；应用于套管井时，能够观察套管的破损、错位、断裂、腐蚀程度、变形大小、射孔质量等信息；除此之外，还能够判别井下落物的外形和位置；检测套管里面的污垢现象；了解射孔后套管的状况等。当前进口测井成像系统存在价格昂贵，操作流程复杂等问题；国产测井成像系统在图像采集清晰度、图像数据处理速度、图像数据传输技术和系统稳定性方面均有待提高。因此，一套操作简便，图像采集分辨率高，实时性强的测井成像系统对现阶段的资源勘探工作具有重大意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型测井成像遥测系统，该系统采用耐高温、高压，抗腐蚀型水下专用CMOS微型摄像机，实时采集井下视频图像信息，通过铠装线缆将处理后的数字信号高速传输至地面，地面装置将数字信号解码恢复成模拟图像信息进行显示，通过查看井下视频图像，做出决策判断。本技术具有视频图像处理能力强，视频图像信号传输高保真，地层探测数据丰富等特点。本技术的技术方案为：一种新型测井成像遥测系统，该系统包括扶正器、图像采集短节、图像处理短节、遥传短节、传输电缆、深度计数单元、升降单元和分析控制单元八个部分。所述图像采集短节、图像处理短节、遥传短节外壳均由不锈钢材料制成，图像采集短节外形下部分为中空的圆台，上部分为中空的柱体，图像处理短节、遥传短节外形为中空的柱体。仪器主体由下至上分别是图像采集短节、图像处理短节、遥传短节，三部分通过螺纹连接，螺纹连接处还安装有密封圈。遥传短节顶部含经螺纹紧固的防护盖。所述扶正器包括滑轨、滑块和扶杆，共有四组，呈两两对称分布；所述一对滑轨分别焊接于图像采集短节、遥传短节部分的外壳表面，一组扶正器含有上下两个滑轨与滑块；扶杆两端连接两个滑块，扶杆由耐磨刚性材料制成，呈弯曲状；所述图像采集短节包含防护窗、采集保温瓶、透视窗、环形光源板、CMOS微型摄像机、保温垫、温度传感器和密封圈。其中，防护窗与图像采集短节圆台底部由特殊工艺焊接在一起；透视窗与采集保温瓶由特殊工艺焊接在一起；环形光源板和CMOS微型摄像机均安装于采集保温瓶中，温度传感器在采集保温瓶外紧挨金属外壳内壁，保温垫紧贴安装于采集保温瓶)顶部；所述图像处理短节包含保温垫、处理保温瓶、摄像头通讯接口模块、DSP主控模块、供电模块和密封圈。其中摄像头通讯接口模块、DSP主控模块和供电模块三个模块自下往上安装于处理保温瓶中，两个保温垫分别紧贴安装于处理保温瓶头尾两端；所述遥传短节包含保温垫、遥传保温瓶、电缆接口驱动模块和电缆接头。其中电缆接口驱动模块安装于遥传保温瓶内，两个保温垫分别紧贴安装于遥传保温瓶头尾两端，电缆接头安装于遥传短节顶部的防护盖上；所述深度计数单元主要部件为光电码盘和计数转换模块，两者间含数据传输线路，计数转换模块与计算机终端间同样含数据传输线路；所述升降单元主要部件为电缆绞车。所述分析控制单元包括解码模块、USB通信接口模块和计算机终端。所述扶正器、图像采集短节、图像处理短节和遥传短节、均位于井下；所述深度计数单元、升降单元和分析控制单元均位于井上；井下和井上部分通过传输电缆连接。所述图像采集短节、图像处理短节和遥传短节连接部分安装有密封圈。所述采集保温瓶、处理保温瓶、遥传保温瓶、密封圈和保温垫均预留有供内部线路通过的孔道。所述采集保温瓶、处理保温瓶、遥传保温瓶外壁均与其对应金属外壳内壁相贴，采集保温瓶、处理保温瓶、遥传保温瓶内外壁涂装隔热涂料，形成隔热层，三个保温瓶外壁还外缠绕有多层航天用绝纸。采集保温瓶的顶端及处理保温瓶、遥传保温瓶的两端均开有供线路进出的开口，为了防止开口对保温瓶内温度造成影响，在保温瓶开口外紧贴安装有具有隔温功能的保温垫。所述图像采集短节中的防护窗和透视窗均由人造蓝宝石材料制成。防护窗、透视窗和环形光源板及CMOS微型摄像机镜头均涂有表面活性剂。所述CMOS微型摄像机镜头部分安装在环形光源板中间。所述传输电缆最外层为钢丝铠装保护层，内含两根钢丝线，一根电源正线，一根电源地和信号地共用线，一根下行信号线和一根上行信号线，由绝缘橡胶压制在一起。所述图像处理短节中的供电模块与传输电缆中的电源正线和电源地线连接，供电模块内含有多级变电电路。所述扶正器在井下工作时张开，四组扶杆呈四面向管壁或裸井壁施力，达到扶正探测仪器的目的。所述图像采集短节中的防护窗和透视窗均由人造蓝宝石材料制成，蓝宝石硬度高，透光性强的特点，在有效保护保护内部器件的同时，保证了CMOS微型摄像机的成像质量。与此同时，防护窗、透视窗和环形光源板及CMOS微型摄像机镜头均涂有表面活性剂，可缓解由井下水汽油渍沾染镜头，对采集图像质量产生的影响。所述图像采集单元中的环形光源板发光元件采用LED贴片冷光源，发热低，能耗小，能有效缓解因温差变化引起的起雾现象。所述CMOS微型摄像机镜头部分安装在环形光源板中间，环形光源光线均匀，可有效减小照明光束与摄像头视场的重叠区域，同时消除照明中的灯丝成像，进而降低背向散射光对成像光束的干扰，提高图像分辨率。所述环形光源板为5V直流供电。所述图像采集短节中的摄像机采用抗高温高压、防水型CMOS图像传感器，其具有芯片集成度高，高帧速度、宽动态范围、高分辨率、低噪声、低功耗等优点。CMOS微型摄像机含拍摄控制、视频捕捉、图像数据采集、图像压缩、串口通讯等功能，可以将井下管壁或裸井壁图像场景转换成电信号，再经过图像压缩芯片进行A/D转换和硬件压缩，通过串口输出标准图像数据。所述CMOS微型摄像机为12V直流供电。所述图像采集短节中的温度传感器采用Pt100薄膜铂热电阻作为测温元件。Pt100薄膜铂热电阻的测温范围为-70～+600摄氏度。本技术的测井成像遥测系统设计测量深度为4000米。井下4000米地层温度大约为165摄氏度(经验公式：t＝[23+3.5*(h/100)]。故本技术采用的温度传感器符合实际测温范围。Pt100薄膜铂热电阻对温度变化响应速度快，适合于井下温度动态检测。在工作范围内，Pt100薄膜铂热电阻的电阻值与温度间具有如下关系式：Rt＝R0(1+At+Bt2)Rt是热敏电阻温度为t时的电阻值，R0表示温度为0摄氏度时的电阻值。有：R0＝100Ω，A＝3.90802*10-3℃-1，B＝-5.502*10-7℃-1。Pt100薄膜铂热电阻测温电桥电路。通过电路测量热电阻阻值即可得到井下工作区域的环境温度信息。所述图像处理短节中的摄像头通讯接口模块作为CMOS摄像机与DSP主控模块间的桥梁，完成接口转换。CMOS摄像机模块将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型测井成像遥测系统，其特征在于：该系统包括扶正器（1）、图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4）、传输电缆（5）、深度计数单元（6）、升降单元（7）和分析控制单元（8）八个部分；所述图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4）外壳均由不锈钢材料制成，图像采集短节（2）外形下部分为中空的圆台，上部分为中空的柱体，图像处理短节（3）、遥传短节（4）外形为中空的柱体；仪器主体由下至上分别是图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4），三部分通过螺纹连接，螺纹连接处还安装有密封圈（208）；遥传短节（4）顶部含经螺纹紧固的防护盖（403）；所述扶正器（1）包括滑轨（101）、滑块（102）和扶杆（103），共有四组，呈两两对称分布；所述一对滑轨（101）分别焊接于图像采集短节（2）、遥传短节（4）部分的外壳表面，一组扶正器含有上下两个滑轨（101）与滑块（102）；扶杆（103）两端连接两个滑块（102），扶杆（103）由耐磨刚性材料制成，呈弯曲状；所述图像采集短节（2）包含防护窗（201）、采集保温瓶（202）、透视窗（203）、环形光源板（204）、CMOS微型摄像机（205）、保温垫（206）、温度传感器（207）和密封圈（208）；其中，防护窗（201）与图像采集短节（2）圆台底部焊接在一起；透视窗（203）与采集保温瓶（202）焊接在一起；环形光源板（204）和CMOS微型摄像机（205）均安装于采集保温瓶（202）中，温度传感器（307）在采集保温瓶（202）外紧挨金属外壳内壁，保温垫（206）紧贴安装于采集保温瓶（202）顶部；所述图像处理短节（3）包含保温垫（206）、处理保温瓶（301）、摄像头通讯接口模块（302）、DSP主控模块（303）、供电模块（304）和密封圈（208）；其中摄像头通讯接口模块（302）、DSP主控模块（303）和供电模块（304）三个模块自下往上安装于处理保温瓶（301）中，两个保温垫（206）分别紧贴安装于处理保温瓶（301）头尾两端；所述遥传短节（4）包含保温垫（206）、遥传保温瓶（401）、电缆接口驱动模块（402）和电缆接头（404）；其中电缆接口驱动模块（402）安装于遥传保温瓶（401）内，两个保温垫（206）分别紧贴安装于遥传保温瓶（401）头尾两端，电缆接头（404）安装于遥传短节（4）顶部的防护盖（403）上；所述深度计数单元（6）主要部件为光电码盘（601）和计数转换模块（602），两者间含数据传输线路，计数转换模块（602）与计算机终端（803）间同样含数据传输线路；所述升降单元（7）主要部件为电缆绞车（701）；所述分析控制单元（8）包括解码模块（801）、USB通信接口模块（802）和计算机终端（803）。...

【技术特征摘要】
1.一种新型测井成像遥测系统，其特征在于：该系统包括扶正器（1）、图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4）、传输电缆（5）、深度计数单元（6）、升降单元（7）和分析控制单元（8）八个部分；所述图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4）外壳均由不锈钢材料制成，图像采集短节（2）外形下部分为中空的圆台，上部分为中空的柱体，图像处理短节（3）、遥传短节（4）外形为中空的柱体；仪器主体由下至上分别是图像采集短节（2）、图像处理短节（3）、遥传短节（4），三部分通过螺纹连接，螺纹连接处还安装有密封圈（208）；遥传短节（4）顶部含经螺纹紧固的防护盖（403）；所述扶正器（1）包括滑轨（101）、滑块（102）和扶杆（103），共有四组，呈两两对称分布；所述一对滑轨（101）分别焊接于图像采集短节（2）、遥传短节（4）部分的外壳表面，一组扶正器含有上下两个滑轨（101）与滑块（102）；扶杆（103）两端连接两个滑块（102），扶杆（103）由耐磨刚性材料制成，呈弯曲状；所述图像采集短节（2）包含防护窗（201）、采集保温瓶（202）、透视窗（203）、环形光源板（204）、CMOS微型摄像机（205）、保温垫（206）、温度传感器（207）和密封圈（208）；其中，防护窗（201）与图像采集短节（2）圆台底部焊接在一起；透视窗（203）与采集保温瓶（202）焊接在一起；环形光源板（204）和CMOS微型摄像机（205）均安装于采集保温瓶（202）中，温度传感器（307）在采集保温瓶（202）外紧挨金属外壳内壁，保温垫（206）紧贴安装于采集保温瓶（202）顶部；所述图像处理短节（3）包含保温垫（206）、处理保温瓶（301）、摄像头通讯接口模块（302）、DSP主控模块（303）、供电模块（304）和密封圈（208）；其中摄像头通讯接口模块（302）、DSP主控模块（303）和供电模块（304）三个模块自下往上安装于处理保温瓶（301）中，两个保温垫（206）分别紧贴安装于处理保温瓶（301）头尾两端；所述遥传短节（4）包含保温垫（206）、遥传保温瓶（401）、电缆接口驱动模块（402）和电缆接头（404）；其中电缆接口驱动模块（402）安装于遥传保温瓶（401）内，两个保温垫（206）分别紧贴安装于遥传保温瓶（401）头尾两端，电缆接头（404）安装于遥传短节（4）顶部的防护盖（403）上；所述深度计数单元（6）主要部件为光电码盘（601）和计数转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志平，方江雄，刘花香，刘军，郑成龙，欧塬圩，刘洋，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：新型
国别省市：江西,36