一种井下钻孔孔壁图像展布仪器及使用方法技术

本发明专利技术适用于对钻孔孔壁的精细观察。包括套筒、孔壁图像采集摄像头、居中器、数据处理台等。本发明专利技术通过3个以三角阵型布置于套筒前段的孔壁图像采集摄像头对钻孔内壁进行360

【技术实现步骤摘要】
一种井下钻孔孔壁图像展布仪器及使用方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井下钻探领域，特别是一种井下钻孔孔壁图像展布仪器及使用方法。

技术介绍

[0002]钻孔窥视技术已经广泛应用于地质构造复杂条件下的煤矿井下地质条件勘探及评估中，尤其可对矿井围岩地质构造、顶板离层、煤体断层裂隙产状、裂隙发育情况、水力压裂效果等做出探测。
[0003]现有的钻孔窥视仪将摄像头设置于探头正前方，可实现对钻孔内探头前方的垂直观测和对钻孔侧壁的倾斜观测，其形成的图像呈现出中央黑洞四周过曝的不协调现象，在探头伸入钻孔过程中容易起雾导致摄像头看不清孔壁情况，丢失了对孔壁的矿井围岩地质构造、顶板离层、煤体断层裂隙产状等关键观测信息，导致在判定矿井围岩地质构造、顶板离层、煤体断层裂隙产状、裂隙发育情况、水力压裂效果时准确性不佳，大幅弱化钻探工作的总体效益。
[0004]基于此，本专利技术提供一种井下钻孔孔壁图像展布仪器及方法，对孔壁进行垂直观测，并通过软件处理形成孔壁360
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全长平面展布图，具有孔壁观测效果精细、易于操作和定位精准的特点。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，为了解决目前井下钻探中对孔壁观测效果不佳，识别孔壁裂隙等特征效果差的问题，本专利技术提供一种井下钻孔孔壁图像展布仪器及使用方法，对孔壁进行垂直观测，并通过软件处理形成孔壁360
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全长平面展布图，实现对孔壁的精细观测。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，包括套筒、孔壁图像采集摄像头、数据传输线、加热防雾片和数据处理台；套筒竖直设置且内部中空，套筒由上至下依次分为套筒顶段、套筒前段、套筒中段和套筒后段；多个孔壁图像采集摄像头均匀设置于套筒前段内一周，套筒前段为透明材质，套筒前段内设置有加热防雾片，孔壁图像采集摄像头通过数据传输线与数据处理台连接，套筒后段底部开设有通孔用于数据传输线的穿出。
[0007]作为本专利技术进一步优选，所述套筒前段内设置有三边架，三边架将套筒前段的横截面平均分为三个区域，孔壁图像采集摄像头为三个，一个孔壁图像采集摄像头设置于一个区域内，三个孔壁图像采集摄像头呈正三角阵型布置，每个孔壁图像采集摄像头的水平可视角度为120
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，每个孔壁图像采集摄像头连接一根数据传输线。
[0008]作为本专利技术进一步优选，所述三边架的外周和孔壁图像采集摄像头的外周均设置有LED补光灯。
[0009]作为本专利技术进一步优选，所述加热防雾片设置于三边架上。
[0010]作为本专利技术进一步优选，所述加热防雾片包括金属电热丝和加热电源，金属电热丝缠绕于三边架上，金属电热丝与加热电源连接。
[0011]作为本专利技术进一步优选，还包括居中器，居中器设置于外壁四周，所述居中器包括滑槽、推移斜杆、水平平衡杆推移弹簧和行走滚轮；套筒中段四周各滑槽中部并排设置5个推移弹簧，推移弹簧的顶端连接有水平平衡杆，水平平衡杆的表面设置有行走滚轮，套筒中段的外壁上开设有滑槽，推移斜杆为两根，两根推移斜杆对称连接于水平平衡杆两端，推移斜杆一端连接于水平平衡杆的一端，推移斜杆的另一端连接与滑槽中。
[0012]作为本专利技术进一步优选，套筒底部设置接续螺纹母口，用于连接接续杆，每个接续杆顶端为螺纹公口，底端为螺纹母口，多个接续杆通过螺纹公口和螺纹母口连接。
[0013]作为本专利技术进一步优选，所述套筒顶段的形状为锥形，以减小套筒整体的前进阻力，套筒顶段8的材质为合金材质，套筒前段的材质为透明耐磨树脂材料。
[0014]作为本专利技术进一步优选，所述套筒直径为20mm，配合居中器可自由进出内径为38~52mm之间的钻孔；所述孔壁图像采集摄像头可调焦距范围适配38~52mm之间的钻孔，焦距通过数据处理台操控。
[0015]一种井下钻孔孔壁图像展布仪器的使用方法，步骤（1）：将孔壁图像采集摄像头通过数据传输线连接至数据处理台，接通电源，开启孔壁图像采集摄像头、LED补光灯和加热防雾片，在数据处理台输入本次采集的钻孔内径，使孔壁图像采集摄像头调至相应焦距，调好后固定焦距不变；步骤（2）：将套筒前段深入钻孔中，将套筒以不大于0.2m/s的速度推入钻孔深处直至钻孔顶端；套筒中段通过居中器使套筒稳定于钻孔中心轴，推入套筒的同时在套筒后段不断增加接续杆，在套筒推入过程中，所述孔壁图像采集摄像头随着套筒整体向钻孔深处推进而实时采集的画面通过数据传输线传输至数据处理台，采用特征匹配和图像融合技术经过软件处理得到长边与钻孔深度相同的矩形图像，将3个孔壁图像采集摄像头采集的3组矩形图像沿短边依序拼接形成钻孔孔壁360
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全长平面展布图；步骤（3）：将套筒顶段推入钻孔至钻孔顶端时，停止录像；步骤（4）：将套筒退出钻孔，同时不断拆卸接续杆；步骤（5）：保存录像，数据处理台处理和拼接后形成钻孔孔壁360
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全长平面展布图，通过观察全长平面展布图上的断裂黑线的走势来确定裂隙产状，观察断裂黑线的方向和长度来确定确定裂隙发育情况或水力压裂等效果。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：1. 本专利技术内部安装了加热防雾片，防止孔壁图像采集摄像头起雾，通过多个布置于套筒前段的孔壁图像采集摄像头对钻孔内壁进行垂直观测和记录，将捕获的钻孔内壁图像采用特征匹配和图像融合技术对捕获的钻孔内壁图像进行处理形成长边与钻孔深度相同、短边与钻孔截面周长相同的钻孔孔壁360
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全长平面展布图。
[0017]2.本专利技术观测效果精细、易于操作、定位精准、操作简单。
[0018]3.本专利技术内部设有LED补光灯，对钻孔内部充分补光，防止内部较暗不利于探测。
[0019]4.套筒中段还装有特制居中器使套筒稳定于钻孔中心轴，防止套筒在钻孔过程中发生偏移。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的结构示意图；
图2是居中器展开时示意图；图3是居中器挤压时示意图；图4是本专利技术的三边架及孔壁图像采集摄像头剖面图；图5是本专利技术的每个孔壁图像采集摄像头采集到的单个孔壁图像；图6为本专利技术的360
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全长展布图拼接后的图像。
[0021]其中有：1
‑
孔壁图像采集摄像头；2
‑
居中器；3
‑
数据传输线；4
‑
数据处理台；5
‑
接续杆；6
‑
套筒前段；7
‑
套筒中段；8
‑
套筒顶段；9
‑
套筒后段；10
‑
三边架；11
‑
螺旋母口；12
‑
接续方向；13
‑
滑槽；14
‑
推移斜杆；15
‑
水平平衡杆；16
‑
推移弹簧；17
‑
行走滚轮；18
‑
水平可视范围边界；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：包括套筒、孔壁图像采集摄像头（1）、数据传输线（3）、加热防雾片（21）和数据处理台（4）；套筒竖直设置且内部中空，套筒由上至下依次分为套筒顶段（8）、套筒前段（6）、套筒中段（7）和套筒后段（9）；多个孔壁图像采集摄像头（1）均匀设置于套筒前段（6）内，多个孔壁图像采集摄像头（1）的水平可视区域之合为钻孔内壁面一周，套筒前段（6）为透明材质，套筒前段（6）内设置有加热防雾片（21），孔壁图像采集摄像头（1）通过数据传输线（3）与数据处理台（4）连接，套筒后段（9）底部开设有通孔用于数据传输线（3）的穿出。2.根据权利要求1所述的一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：所述套筒前段（6）内设置有三边架（10），三边架（10）将套筒前段（6）的横截面平均分为三个区域，孔壁图像采集摄像头（1）为三个，一个孔壁图像采集摄像头（1）设置于一个区域内，三个孔壁图像采集摄像头（1）呈正三角阵型布置，每个孔壁图像采集摄像头（1）的水平可视角度为120
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，每个孔壁图像采集摄像头（1）连接一根数据传输线（3）。3.根据权利要求2所述的一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：所述三边架（10）的外周和孔壁图像采集摄像头（1）的外周均设置有LED补光灯（20）。4.根据权利要求2所述的一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：所述加热防雾片（21）设置于三边架（10）上。5.根据权利要求4所述的一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：所述加热防雾片（21）包括金属电热丝和加热电源，金属电热丝缠绕于三边架（10）上，金属电热丝与加热电源连接。6.根据权利要求1所述的一种井下钻孔孔壁图像展布仪器，其特征在于：还包括居中器（2），居中器（2）设置于套筒中段（7）的外壁四周，所述居中器（2）包括滑槽（13）、推移斜杆（14）、水平平衡杆（15）推移弹簧（16）和行走滚轮（17）；套筒中段（7）四周各滑槽（13）中部并排设置5个推移弹簧（16），推移弹簧（16）的顶端连接有水平平衡杆（15），水平平衡杆（15）的表面设置有行走滚轮（17），套筒中段（7）的外壁上开设有滑槽（13），推移斜杆（14）为两根，两根推移斜杆（14）对称连接于水平平衡杆（15）两端，推移斜杆（14）一端连接于水平平衡杆（15）的一端，推移...

【专利技术属性】
技术研发人员：李百宜，郭宇鸣，张吉雄，时培涛，张彦董，杨峰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：