專(zhuān)利名稱(chēng)：一種井底落物超聲成像探測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田探測(cè)井下落物領(lǐng)域，主要是一種井底落物超聲成像探測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
為了打撈井下落物，提出了一種新的用于打撈的井下探測(cè)技術(shù)，即井下落物超聲成像打 撈方式。國(guó)內(nèi)目前使用的井底落物打撈主要采用"摸魚(yú)頂"時(shí)應(yīng)力突變的方法來(lái)判斷落物的 大概位置，這種方法是一種經(jīng)驗(yàn)打撈、概率打撈為例行的打撈作業(yè)， 一方面打撈工期長(zhǎng)、成 功率低，另一方面容易損壞井下儀器，導(dǎo)致儀器打撈出來(lái)后已經(jīng)報(bào)廢，不能適應(yīng)油田的生產(chǎn) 作業(yè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述技術(shù)的不足，而提供的一種井底落物超聲成像探測(cè)方法 及裝置。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種井底落物超聲成像探測(cè)方法，包括步驟如下
(1) 、井下探測(cè)裝置下放過(guò)程中先啟動(dòng)測(cè)距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成， 相應(yīng)電子設(shè)備激勵(lì)窄波束探頭通過(guò)測(cè)量回波到達(dá)的時(shí)間來(lái)探測(cè)落物的大致所在位置；
(2) 、然后將井下探測(cè)裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區(qū)域，井 下探測(cè)裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁上，然后啟動(dòng)落物成像裝置；
(3) 、在步進(jìn)電機(jī)的控制下，探頭在軸向垂直平面內(nèi)偏離^角度沿水平方向作圓周掃描， ^為步進(jìn)電機(jī)的步距，發(fā)射具有一定波束寬度的超聲波信號(hào)，經(jīng)井底反向散射后形成一系列 的回波信號(hào)，被探頭接收，由電子線路計(jì)算回波的幅度和到達(dá)時(shí)間；
(4) 、探頭偏離"6" (n=2,3,…)角度沿水平方向作同心圓掃描,完成整個(gè)剖面的探測(cè)和 掃描，再用電機(jī)將聚焦探頭提升一定距離nH (『1,2…50)，重復(fù)剖面掃描；
(5) 、 一次完成后，松開(kāi)扶正器，將井下探測(cè)裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中，
固定在井壁上，重復(fù)上述工作過(guò)程。
本發(fā)明所述的井底落物超聲成像探測(cè)裝置，包括井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)、
電子線路和扶正器，其中該井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括探頭、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)；絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括軸，連接塊，傳動(dòng)密封圈，第一連接桿，螺桿，第一外殼，第 一電機(jī)，堵頭密封圈和堵頭；連接塊的一端通過(guò)軸與探頭中的換能器外殼相連接，連接塊的 另一端與第一連接桿的一端軸接，第一連接桿的另一端與螺桿的一端呈螺紋配合連接，螺桿 的另一端與第一電機(jī)的輸出軸固定連接，第一連接桿與第一外殼呈固定連接；旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主要包括接頭、第二連接桿、第二電機(jī)和第二外殼，接頭通過(guò)緊定螺釘與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的 堵頭固定連接；接頭與第二外殼呈配合連接，接頭與第二連接桿的一端固定連接，第二連接 桿的另一端與第二電機(jī)固定連接。
本發(fā)明有益的效果是采用窄波束聲學(xué)探頭及相應(yīng)的電子設(shè)備通過(guò)測(cè)量回波到達(dá)的時(shí)間 來(lái)探測(cè)落物的大致所在位置。然后應(yīng)用機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，采用聚焦探頭發(fā)射 超聲波對(duì)落物逐點(diǎn)掃描，通過(guò)計(jì)算反射回波的幅度和到達(dá)時(shí)間，將各點(diǎn)的幅度和時(shí)間值傳輸 至地面設(shè)備，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像，確定落物的 形狀和位置。在該圖像的指導(dǎo)下，操作打撈頭(機(jī)械手)打撈落物。


圖1是本發(fā)明的工作狀態(tài)中主視結(jié)構(gòu)示意圖1; 圖2是本發(fā)明的工作狀態(tài)中主視結(jié)構(gòu)示意圖2; 圖3是本發(fā)明中的井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖
附圖標(biāo)記說(shuō)明探頭l，換能器l-l，換能器密封圈1-2，換能器外殼l-3，絲桿連接機(jī)構(gòu)2， 軸2-1，連接塊2-2，傳動(dòng)密封圈2-3,第一連接桿2-4，襯套2-5，螺桿2-6，第一軸承2-7， 第一外殼2-8，第一電機(jī)2-9，堵頭密封圈2-10，堵頭2-11，旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，接頭3-1， 第二軸承3-2，襯環(huán)3-3，接頭密封圈3-4，第二連接桿3-5，擋圈3-6，第三軸承3_7，第 二電機(jī)3-8，第二外殼3-9，電子線路4，扶正器5，機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)6，井壁7。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹 本發(fā)明所述的這種井底落物超聲成像探測(cè)方法，包括步驟如下 (1)、井下探測(cè)裝置下放過(guò)程中先啟動(dòng)測(cè)距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成，相應(yīng)電子設(shè)備激勵(lì)窄波束探頭通過(guò)測(cè)量回波到達(dá)的時(shí)間來(lái)探測(cè)落物的大致所在位置；
(2) 、然后將井下探測(cè)裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區(qū)域，井 下探測(cè)裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁7上，然后啟動(dòng)落物成像裝置；
(3) 、在步進(jìn)電機(jī)的控制下，探頭在軸向垂直平面內(nèi)偏離^ (e為步進(jìn)電機(jī)的步距，0暫 定1° )角度沿水平方向作圓周掃描，e為步進(jìn)電機(jī)的步距，發(fā)射具有一定波束寬度的超聲 波信號(hào)，經(jīng)井底反向散射后形成一系列的回波信號(hào)，被探頭接收，由電子線路計(jì)算回波的幅 度和到達(dá)時(shí)間；
(4) 、探頭偏離《6 (n=2,3，，")角度沿水平方向作同心圓掃描,完成整個(gè)剖面的探測(cè)和 掃描，再用電機(jī)將聚焦探頭提升一定距離nH (n=l，2*"50)，重復(fù)剖面掃描；
(5) 、 一次完成后，松開(kāi)扶正器，將井下探測(cè)裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中， 固定在井壁上，重復(fù)上述工作過(guò)程。上述操作由地面顯控模塊通過(guò)電纜下傳指令給電子線路 來(lái)控制。接收信號(hào)經(jīng)電子線路中放大、濾波、A/D等電路模塊送至單片機(jī)，計(jì)算出回波信號(hào) 的到達(dá)時(shí)刻和幅度大小，經(jīng)混合編碼后以曼碼形式通過(guò)電纜傳輸至地面裝置進(jìn)行各種信號(hào)處 理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像。
本發(fā)明所述的井底落物超聲成像探測(cè)裝置包括井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)6、 電子線路4和扶正器5，其中井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括探頭1、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2和旋 轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3。探頭1包括換能器1-1，換能器密封圈1-2，換能器外殼卜3;換能器1-1通 過(guò)螺紋連接安裝在換能器外殼1-3內(nèi)。絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2主要包括軸2-1、連接塊2-2、傳動(dòng) 密封圈2-3、第一連接桿2-4、襯套2-5、螺桿2-6、第一軸承2-7、第一外殼2-8、第一電 機(jī)2-9、堵頭密封圈2-10和堵頭2-11;連接塊2-2的一端通過(guò)軸2-1與探頭1中的換能器 外殼l-3相連接。連接塊2-2的另一端與第一連接桿2-4的一端軸接，第一連接桿2-4的另 一端與螺桿2-6的一端呈螺紋配合連接，螺桿2-6的另一端與第一電機(jī)2-9的輸出軸固定連 接，第一連接桿2-4與第一外殼2-8呈固定連接。所述的第一連接桿2-4和第一外殼2-8之 間設(shè)有襯套2-5，襯套2-5和螺桿2-6之間設(shè)有第一軸承2-7。旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3主要包括接 頭3-1、第二軸承3-2、襯環(huán)3-3、接頭密封圈3-4、第二連接桿3_5、擋圈3-6、第三軸承 3-7、第二電機(jī)3-8和第二外殼3-9，接頭3-1通過(guò)緊定螺釘與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2中的堵頭2-11 固定連接；接頭3-l與第二外殼3-9呈配合連接，接頭3-1與第二連接桿3-5的一端固定連 接，第二連接桿3-5的另一端與第二電機(jī)3-8固定連接。所述的接頭3-l和第二外殼3-9之 間設(shè)有第二軸承3-2和接頭密封圈3-4，第二外殼3-9內(nèi)設(shè)有擋圈3-6,第二連接桿3_5和擋圈3-6之間設(shè)有第三軸承3-7。所述的第二軸承3-2和第二外殼3-9之間設(shè)有襯環(huán)3-3。 工作過(guò)程及原理
本發(fā)明的第一電機(jī)2-9工作使螺桿2-6轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿2-6轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)第一連接桿2-4移動(dòng)， 第一連接桿2-4移動(dòng)推動(dòng)連接塊2-2移動(dòng)，連接塊2-2移動(dòng)通過(guò)軸2-1推動(dòng)探頭1轉(zhuǎn)動(dòng)。本 發(fā)明的第二電機(jī)3-8工作帶動(dòng)第二連接桿3-5轉(zhuǎn)動(dòng)，第二連接桿3-5轉(zhuǎn)動(dòng)使接頭3-1轉(zhuǎn)動(dòng)， 接頭3-1轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)緊定螺釘使絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)。
換能器l-l不停地發(fā)射和接收超聲信號(hào)，當(dāng)換能器l-l接受到井內(nèi)落物的信號(hào)時(shí)，絲桿 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2開(kāi)始工作，使探頭i偏轉(zhuǎn)r后，旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3開(kāi)始工作，使絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2 旋轉(zhuǎn)1周，即探頭1作圓周運(yùn)動(dòng)1周；此時(shí)，探頭1再偏轉(zhuǎn)1°共偏轉(zhuǎn)2° ，然后，旋轉(zhuǎn)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)3再旋轉(zhuǎn)1周；如此反復(fù)，直至探頭共偏轉(zhuǎn)60。。此時(shí)，探頭1共作出了120。范圍 內(nèi)的球面形運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)該方法能準(zhǔn)確地確定落物的形狀和位置，不同落物的形狀和位置可以選擇不同的打
撈頭(機(jī)械手)，打撈落物時(shí)準(zhǔn)確度更高。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技
術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種井底落物超聲成像探測(cè)方法，其特征在于包括步驟如下(1)、井下探測(cè)裝置下放過(guò)程中先啟動(dòng)測(cè)距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成，相應(yīng)電子設(shè)備激勵(lì)窄波束探頭通過(guò)測(cè)量回波到達(dá)的時(shí)間來(lái)探測(cè)落物的大致所在位置；(2)、然后將井下探測(cè)裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區(qū)域，井下探測(cè)裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁上，然后啟動(dòng)落物成像裝置；(3)、在步進(jìn)電機(jī)的控制下，探頭在軸向垂直平面內(nèi)偏離θ角度沿水平方向作圓周掃描，θ為步進(jìn)電機(jī)的步距，發(fā)射具有一定波束寬度的超聲波信號(hào)，經(jīng)井底反向散射后形成一系列的回波信號(hào)，被探頭接收，由電子線路計(jì)算回波的幅度和到達(dá)時(shí)間；(4)、探頭偏離nθ(n＝2，3，…)角度沿水平方向作同心圓掃描，完成整個(gè)剖面的探測(cè)和掃描，再用電機(jī)將聚焦探頭提升一定距離nH(n＝1，2…50)，重復(fù)剖面掃描；(5)、一次完成后，松開(kāi)扶正器，將井下探測(cè)裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中，固定在井壁上，重復(fù)上述工作過(guò)程。
2、 一種用于權(quán)利要求1所述井底落物超聲成像探測(cè)方法的井底落物超聲成像探測(cè)裝置，其特征在于該井底落物超聲成像探測(cè)裝置包括井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)(6)、 電子線路(4)和扶正器(5)，其中該井底落物探測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括探頭(1)、絲桿傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)(2)和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3);絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)主要包括軸(2-1)，連接塊(2-2)，傳 動(dòng)密封圈(2-3)，第一連接桿(2-4)，螺桿(2-6)，第一外殼(2-8)，第一電機(jī)(2-9)，堵 頭密封圈(2-10)和堵頭(2-11);連接塊(2-2)的一端通過(guò)軸(2-1)與探頭(1)中的換 能器外殼(1-3)相連接，連接塊(2-2)的另一端與第一連接桿(2-4)的一端軸接，第一 連接桿(2-4)的另一端與螺桿(2-6)的一端呈螺紋配合連接，螺桿(2-6)的另一端與第 一電機(jī)(2-9)的輸出軸固定連接，第一連接桿(2-4)與第一外殼(2-8)呈固定連接；旋 轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)主要包括接頭(3-1)、第二連接桿(3-5)、第二電機(jī)(3-8)和第二外殼(3-9)， 接頭(3-1)通過(guò)緊定螺釘與絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)中的堵頭(2-11)固定連接；接頭(3-1) 與第二外殼(3-9)呈配合連接，接頭(3-1)與第二連接桿(3-5)的一端固定連接，第二 連接桿(3-5)的另一端與第二電機(jī)(3-8)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井底落物超聲成像探測(cè)方法及裝置，采用窄波束聲學(xué)探頭及相應(yīng)的電子設(shè)備通過(guò)測(cè)量回波到達(dá)的時(shí)間來(lái)探測(cè)落物的大致所在位置，然后應(yīng)用機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，采用聚焦探頭發(fā)射超聲波對(duì)落物逐點(diǎn)掃描，通過(guò)計(jì)算反射回波的幅度和到達(dá)時(shí)間，將各點(diǎn)的幅度和時(shí)間值傳輸至地面設(shè)備，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像，確定落物的形狀和位置。在該圖像的指導(dǎo)下，操作打撈頭(機(jī)械手)打撈落物。本發(fā)明有益的效果是通過(guò)該方法能準(zhǔn)確地確定落物的形狀和位置，不同落物的形狀和位置可以選擇不同的打撈頭(機(jī)械手)，打撈落物時(shí)準(zhǔn)確度更高。
文檔編號(hào)G01S15/89GK101183151SQ20071015719
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者張呂省, 蘇慧茹, 邱儉軍, 駱偉棟 申請(qǐng)人:杭州瑞利聲電技術(shù)公司