一种井下安全阀在线检测和标定方法技术

一种井下安全阀在线检测和标定方法，包括以下步骤：(1)部署井下电视，获取安全阀图像；(2)给定需要标定的地面压力，记录安全阀的图像；(3)利用三维建模与标定软件绘制模型；(4)、调整模型参数使模型图像与实际相机参数一致，得到安全阀在井中的图像，并记录模型安全阀开度；本发明专利技术利用井下摄像机检测安全阀闸板位置，通过三维模型成像以及参数匹配测量安全阀的开度，标定地面液压系统压力和井下安全阀开度的关系，从而实现对井下安全阀的检测和标定。定。

【技术实现步骤摘要】
一种井下安全阀在线检测和标定方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气行业安全检测
，特别涉及一种井下安全阀在线检测和标定方法。

技术介绍

[0002]井下安全阀(SSSV)(SubSurfaceSafetyValve)是一种安装在油气井内，在生产设施发生火警、管线破裂、发生不可抗拒的自然灾害(如地震、冰情、强台风等)非正常情况时，能紧急关闭，防止井喷、保证油气井措施、生产安全的井下工具。海上作业中也称水下安全阀。
[0003]井下安全阀按其控制方式分为地面控制和井下流体自动控制两类，地面控制分钢丝回收式和油管携带环空安全阀，现在经常用的是油管携带安全阀(TRSV)(TubingRetrievableSubSurfaceSafety Valves)。参照图1，井下安全阀工作原理为：通过地面控制管线加压，液压油通过传压孔到活塞上，推动活塞向下移动，并压缩弹簧，将挡板打开，如果控制套筒保持，安全阀处于打开位置；液压泄放，释放控制套筒压力，靠弹簧的张力向上推动活塞上移使安全阀处于关闭状态。
[0004]井下安全阀安装在油气井生产管柱上，参照图2，随管柱一起放入井中，通常下入深度约100m。井下安全阀是一种纯液压机械装置，没有任何电子测量单元，下入井下后通过地面压力控制井下阀门动作，不能实时监测阀门闸板的位置。井下安全阀的井下开启压力和地面开启压力通常有较大差异，井下开启压力大于地面开启压力，实际地面操作压力主要依赖经验数据，易出现压力不够开启不完全，或压力过大影响井下安全阀寿命甚至造成井下安全阀损坏。
[0005]近年来新研制的先进的油气井可视化检测装置，可以通过电缆带压作业的测井方法监测安全阀的工作状态，但只能获取安全阀的视频图像，不能得到安全阀开度的定量信息。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种井下安全阀在线检测和标定方法，利用井下摄像机检测安全阀闸板位置，通过三维模型成像以及参数匹配测量安全阀的开度，标定地面液压系统压力和井下安全阀开度的关系，从而实现对井下安全阀的检测和标定。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0008]一种井下安全阀在线检测和标定方法，包括以下步骤：
[0009](1)部署井下电视，获取安全阀图像；
[0010]通过操作测井车绞车将测井工具串下放到井筒内安全阀位置，井下测井工具串完成视频的采集、压缩编码，通过高速遥传将视频图像实时传输到地面系统，从而获得井下安全阀图像；
[0011](2)给定需要标定的地面压力，记录安全阀的图像；
[0012](3)利用三维建模与标定软件绘制模型；
[0013]三维标定模型简化为井筒，安全阀闸板，闸板转轴三部分，输入参数包括管径，轴心，长度，转轴原点，转轴方向，闸板开度；
[0014]井筒：绘制半径为r，长度为l，轴心平行于z轴，与xy平面交点为(xo，yo)的柱面；
[0015]安全阀闸板：在柱面的底面绘制半径为R的填充圆；能够绕转轴在0
°
～90
°
范围内旋转；
[0016]闸板转轴：Z＝O，X＝C，C为转轴到套管中心的距离。
[0017](4)、调整模型参数使模型图像与实际图像匹配，将相机部署在管柱中心轴上，距离、视场角及方位能够调整；标定相机参数，包括相机位置，视场角，视角，方位角；调整模型参数使模型图像与实际相机参数一致，得到安全阀在井中的图像，并记录模型安全阀开度；具体为：
[0018](4.1)调整模型和相机的距离，使模型图像端面与管柱图像端面大小一致；
[0019](4.2)调整模型中心坐标，通过水平和垂直方向的平移，使模型图像端面与管柱图像端面重合；
[0020](4.3)调整方位，通过旋转使得模型闸板转动方向与实际闸板转动方向一致；
[0021](4.4)调整模型闸板开度，使模型闸板与实际闸板图像重合，此时模型安全阀开度即为实际安全阀开度；
[0022](5)逐一标定所有需要标定的点，用表格记录控制压力与开度的数值，并绘制其关系曲线，即完成标定。
[0023]本专利技术的优点：
[0024]利用井下摄像机检测安全阀闸板位置，三维建模与标定软件建立虚拟三维模型，并通过调整模型与相机参数使得模型图像与实际图像相匹配，从而实现安全阀开度测量与标定的目的。与可视化技术相结合，在安全阀实际的工作状态下标定安全阀的开度，结果更加直观、准确、高效。
附图说明
[0025]图1为安全阀结构和工作原理。
[0026]图2为带有井下安全阀的完井管柱。
[0027]图3为油气井可视化检测井下仪及主要参数。
[0028]图4为获取井下安全阀视频图像的井下可视化工具串。
[0029]图5为井下安全阀视频获取施工场景。
[0030]图6为井下安全阀开启中的图像。
[0031]图7为三维标定模型侧视图。
[0032]图8为三维标定模型透视图。
[0033]图9为三维标定模型透视图。
[0034]图10为井下安全阀原始图像。
[0035]图11为井下安全阀模型匹配图像。
[0036]图12为井下安全阀开度标定图像。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术做详细叙述。
[0038]一种井下安全阀在线检测和标定方法，包括以下步骤：
[0039](1)部署井下电视，获取安全阀图像；
[0040]图5为井下安全阀视频获取施工场景。安装井下安全阀的油气井大多数井口带有几十兆帕的压力，对获取视频装置耐压有一定要求。油气井测井作业采用单芯或多芯铠装测井电缆下入测试设备，电缆长度多数在4000m
‑
8000m，在长电缆上传输视频信号，对视频获取装置传输速率要求较高，图3为油气井可视化检测井下仪及主要参数。本专利申请视频获取装置采用专利申请(专利)号CN201710708245.3的高速遥传技术和镜头承压结构设计，参照图4，测井工具串组成：电缆测井转接头+54通用弹片扶正器+电池短节+遥传短节+成像短节。
[0041]现场施工时，将井下电视地面系统和井下视频获取装置通过7芯铠装测井电缆连接，通过操作测井车绞车将测井工具串下放到井筒内安全阀位置，井下测井工具串完成视频的采集、压缩编码，通过高速遥传将视频图像实时传输到地面系统，从而获得井下安全阀图像。如图6所示为井下安全阀开启中的图像。
[0042](2)给定需要标定的地面压力，记录安全阀的图像。
[0043](3)利用三维建模与标定软件绘制模型；
[0044]三维标定模型简化为井筒，安全阀闸板，闸板转轴三部分，输入参数包括管径，轴心，长度，转轴原点，转轴方向，闸板开度。
[0045]如图7为模型侧视图，图8为模型透视图。
[0046]井筒：绘制半径为r，长度为l，轴心平行于z轴，与xy本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下安全阀在线检测和标定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)部署井下电视，获取安全阀图像通过操作测井车绞车将测井工具串下放到井筒内安全阀位置，井下测井工具串完成视频的采集、压缩编码，通过高速遥传将视频图像实时传输到地面系统，从而获得井下安全阀图像；(2)给定需要标定的地面压力，记录安全阀的图像；(3)利用三维建模与标定软件绘制模型三维标定模型简化为井筒，安全阀闸板，闸板转轴三部分，输入参数包括管径，轴心，长度，转轴原点，转轴方向，闸板开度；(4)、调整模型参数使模型图像与实际图像匹配，将相机部署在管柱中心轴上，距离、视场角及方位能够调整；标定相机参数，包括相机位置，视场角，视角，方位角；调整模型参数使模型图像与实际相机参数一致，得到安全阀在井中的图像，并记录模型安全阀开度。2.根据权利要求1所述的一种井下安全阀在线检测和标定方法，其特征在于，三维标定模型井筒，安全阀闸板，闸板转轴参...

【专利技术属性】
技术研发人员：严正国，严正娟，周超，陈瑛，邹世娇，
申请(专利权)人：西安正实智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：