專利名稱：一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種視頻測井裝置，特別涉及一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置。
背景技術(shù)：
目前井下視頻測井方法普遍采用在測井儀底部放置攝像頭，用于觀察井底和側(cè)向 影像，可以獲得清晰的井底影像。當(dāng)用于側(cè)向成像時(shí)，由于鏡頭光軸沿井軸方向放置難以得 到側(cè)壁的影像，同時(shí)由于受井徑或管徑及現(xiàn)有攝像頭物距所限，沿徑向放置一個(gè)現(xiàn)有攝像 頭是不可能的。究其原因，我們認(rèn)為，現(xiàn)有井下視頻測井技術(shù)所設(shè)計(jì)的儀器均采用在儀器底 部放置攝像頭的方案，試圖同時(shí)采集側(cè)壁及井底影像。由于這種放置方案使光源和成像鏡 頭的主光軸平行于井壁及套筒的軸線，透過位于儀器底部的平面(或凸面)窗口照射井底 及接受反射光線。顯然這種方案對于識別井下落物、輔助打撈功不可沒。用于側(cè)向成像時(shí)， 由于在視角范圍內(nèi)，近處反射光線少，而遠(yuǎn)處反射光線更少衰減又大，從原理上無法滿足沿 井軸方向放置，而得到側(cè)壁影像的要求。通俗的講，就像人的眼睛系統(tǒng)，直視前方，看清的是 前方的圖像，對于側(cè)向只能得到模糊和不清晰的影像。要想得到側(cè)向清晰圖像，只有直視側(cè) 向方可。在現(xiàn)有窺膛儀中，為了得到內(nèi)膛的影像，采用離軸球面反射(旋轉(zhuǎn))鏡方案。這種 方法可得到與人眼直接觀察管內(nèi)表面最相似的圖像，但若要得到傳感器最佳折轉(zhuǎn)光線的效 果，必須對所設(shè)計(jì)的離軸球面反射鏡的幾何參數(shù)作最優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)對于貼于內(nèi)表面的方 格成像為畸變圖形。最后，也是限制其使用的最重要因素就是需要對球面鏡旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)有方案所采用的各種通用或?qū)Ｓ脭z像頭，體積相當(dāng)大(直徑和長度均相當(dāng)大)， 除了本身幾何尺寸外(長度一般為十幾到幾十毫米)，要求工作距離(物距)一般最小也在 IOOmm以上。在最小外徑僅Φ43πιπι的儀器中，甚或在Φ87mm的儀器中，沿井徑方向根本放 置不了一個(gè)這樣的鏡頭，只能沿井軸方向放置。在文獻(xiàn)中有采用一個(gè)側(cè)向鏡頭，利用旋轉(zhuǎn)進(jìn) 行側(cè)向井壁的全方位測井方法的描述，它可以在6英寸井中使用。同時(shí)其使用的鏡頭為魚 眼鏡頭，其曲率半徑很小，會產(chǎn)生較大的畸變，必須進(jìn)行校正，且景深較小，需要旋轉(zhuǎn)才能得 到360度全方位影像，使用受到很大的限制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺 式視頻測井裝置，在油氣井、鹽井等井下使用，可以獲取井下套管、井壁等的側(cè)向影像，或應(yīng) 用于管路內(nèi)壁的視頻檢測，具有同時(shí)獲取井壁同一截面不同方位視頻或圖像信息的功能。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，包括地面機(jī)構(gòu)8和與地面機(jī)構(gòu)8通過電纜 相連的現(xiàn)場機(jī)構(gòu)9，地面機(jī)構(gòu)8包括計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)1的通訊端與調(diào)制解調(diào)電路板2的通 訊端相連，調(diào)制解調(diào)電路板2的通訊端與現(xiàn)場機(jī)構(gòu)9中控制電路板3的通訊端相連，控制電路板3的通訊端與成像CCD4的通訊端相連，控制電路板3的控制端分別與第一光源板6、第 二光源板7相連，成像(XD4對著側(cè)向光學(xué)頭部件5處于同一平面內(nèi)的90度彎曲光錐16和 直光錐15的大端面。所述的第一光源板6和第二光源板7結(jié)構(gòu)相同，包括環(huán)形電路板10，環(huán)形電路板 10上設(shè)置有一圈發(fā)光二極管11，導(dǎo)線12 —端與環(huán)形電路板10上輸出端相連，另一端與控 制電路板4的輸入端相連接。所述的側(cè)向光學(xué)頭部件5包括光學(xué)頭主體13，光學(xué)頭主體13分為上下兩個(gè)腔體， 上腔體內(nèi)設(shè)置有光錐固定板14，光錐固定板14的中心設(shè)置有一個(gè)直光錐15，外圈均勻設(shè)置 有一圈90度彎曲光錐16，每個(gè)90度彎曲光錐16的小端耦合有梯度折射率透鏡I 17，梯度 折射率透鏡I 17的另一端通過光學(xué)頭主體13上開有的孔對著被測試井內(nèi)壁，直光錐15小 端耦合有梯度折射率透鏡II 18，梯度折射率透鏡II 18的另一端對著被測井底面；第一光源 板6和第二光源板7上下套接在光學(xué)頭主體13的外側(cè)。在第一光源板6和第二光源板7之間套接有環(huán)形透明殼19，環(huán)形透明殼19的位置 正好在一圈梯度折射率透鏡I 17的測試深度處。直光錐15的大端與90度彎曲光錐16的大端處在同一個(gè)平面內(nèi)。由于本實(shí)用新型設(shè)置有側(cè)向光學(xué)頭部件5，可以全面的得到井或管路中360度側(cè) 向及井底或管底的影像。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本實(shí)用新型中光源板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型中側(cè)向光學(xué)頭部件5的剖面圖。圖4是本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型的90度彎曲光錐16的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型直光錐15的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型光錐固定板14的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。參照圖1，一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，包括地面機(jī)構(gòu)8和與地面機(jī)構(gòu)8 通過電纜相連的現(xiàn)場機(jī)構(gòu)9，地面機(jī)構(gòu)8包括計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)1的通訊端與調(diào)制解調(diào)電路 板2的通訊端相連，調(diào)制解調(diào)電路板2的另一個(gè)通訊端與現(xiàn)場機(jī)構(gòu)9中的控制電路板3的 通訊端相連，控制電路板3的通訊端與成像(XD4的通訊端相連，控制電路板3的控制端分 別與第一光源板6、第二光源板7相連，(XD4對側(cè)向光學(xué)頭部件5中處于同一個(gè)平面的90 度彎曲光錐16和直光錐15的大端平面成像。參照圖2，所述的第一光源板6和第二光源板7結(jié)構(gòu)相同，包括環(huán)形電路板10，環(huán) 形電路板10上設(shè)置有一圈發(fā)光二極管11，導(dǎo)線12 —端與環(huán)形電路板10上輸出端相連，另 一端與控制電路板4的輸入端相連接。第一光源板6、第二光源板7的波長可以相同，也可 以不同，當(dāng)采用不同波長的光源時(shí)，可以充分利用介質(zhì)的光譜特性。[0023]發(fā)光二極管11與電路板10的平面間有一個(gè)夾角α，α范圍在0° _90°之間，該 夾角α使得發(fā)光二極管U的光軸與被測試的深度點(diǎn)平面交于側(cè)壁上。參照圖3，所述的側(cè)向光學(xué)頭部件5包括光學(xué)頭主體13，光學(xué)頭主體13分為上下 兩個(gè)腔體，上腔體內(nèi)設(shè)置有上下兩個(gè)光錐固定板14，光錐固定板14的中心設(shè)置有一個(gè)直光 錐15，外圈均勻設(shè)置有一圈90度彎曲光錐16，每個(gè)90度彎曲光錐16的小端耦合有梯度折 射率透鏡I 17，梯度折射率透鏡I 17的另一端通過光學(xué)頭主體13上開有的孔對著被測試 井內(nèi)壁，直光錐15小端耦合有梯度折射率透鏡II 18，梯度折射率透鏡II 18的另一端對著被 測井底面，第一光源板6和第二光源板7上下套接在在光學(xué)頭主體13的外側(cè)，在第一光源 板6和第二光源板7之間套接有環(huán)形透明殼19，環(huán)形透明殼19的位置正好在一圈梯度折射 率透鏡I 17的測試深度處。參照圖4，梯度折射率透鏡I 17和梯度折射率透鏡II 18結(jié)構(gòu)相同，均呈圓柱狀。參照圖5，90度彎曲光錐16作為側(cè)向傳像元件使用，每個(gè)90度彎曲光錐16的小 端均與一個(gè)梯度折射率透鏡I 17相耦合。參照圖6，直光錐15作為垂直方向傳像元件使用，直光錐15的小端與垂直方向的 梯度折射率透鏡II 18的一端耦合，直光錐15的大端與90度彎曲光錐16的大端處在同一 個(gè)平面內(nèi)。參照圖7，光錐固定板14分為上下兩塊，兩塊外形相同，且孔的中心位置相同，區(qū) 別在于，上光錐支撐平板中的孔的直徑比下光錐平板中的孔直徑大，這是由于直光錐15和 90度彎曲光錐16呈錐形的緣故，同時(shí)兩個(gè)光錐支撐平板的厚度也可以不同。本實(shí)用新型的工作原理為梯度折射率透鏡I 17和梯度折射率透鏡II 18收集被 測井內(nèi)的光線，光線通過90度彎曲光錐16和直光錐15在另一個(gè)端面成像，90度彎曲光錐 16和直光錐15的大端在一個(gè)平面內(nèi)，是為成像平面，(XD4對成像平面成像，(XD4的數(shù)據(jù)通 過控制電路板3，再通過電纜傳輸?shù)降孛娴恼{(diào)制解調(diào)解調(diào)電路板2解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)據(jù)送計(jì) 算機(jī)1，得到井壁及井底圖像或視頻信息。計(jì)算機(jī)1下達(dá)的對現(xiàn)場的控制指令，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)電路板2調(diào)制，通過電纜送現(xiàn)場 控制電路板3，控制電路板3控制成像CCD4及第一光源板6、第二光源板7的光照度。
權(quán)利要求一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，包括地面機(jī)構(gòu)(8)和與地面機(jī)構(gòu)(8)通過電纜相連的現(xiàn)場機(jī)構(gòu)(9)，地面機(jī)構(gòu)(8)包括計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)(1)的通訊端與調(diào)制解調(diào)電路板(2)的通訊端相連，調(diào)制解調(diào)電路板(2)的通訊端與現(xiàn)場機(jī)構(gòu)(9)中的控制電路板(3)的通訊端相連，控制電路板(3)的另一個(gè)通訊端與成像CCD(4)的通訊端相連，控制電路板(3)的控制端分別與第一光源板(6)、第二光源板(7)相連，成像CCD(4)對著側(cè)向光學(xué)頭部件(5)中處于同一平面內(nèi)的90度彎曲光錐(16)和直光錐(15)的大端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，所述的 第一光源板(6)和第二光源板(7)結(jié)構(gòu)相同，包括環(huán)形電路板(10)，環(huán)形電路板(10)上設(shè) 置有一圈發(fā)光二極管(11)，導(dǎo)線(12) —端與環(huán)形電路板(10)上輸出端相連，另一端與控制 電路板(4)的輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，所述的 側(cè)向光學(xué)頭部件(5)包括光學(xué)頭主體(13)，光學(xué)頭主體(13)分為上下兩個(gè)腔體，上腔體內(nèi) 設(shè)置有光錐固定板(14)，光錐固定板(14)的中心設(shè)置有一個(gè)直光錐(15)，外圈均勻設(shè)置有 一圈90度彎曲光錐(16)，每個(gè)90度彎曲光錐(16)的小端耦合有梯度折射率透鏡I (17)， 梯度折射率透鏡I (17)的另一端通過光學(xué)頭主體(13)上開有的孔對著被測試井內(nèi)壁，直 光錐(15)小端耦合有梯度折射率透鏡II (18)，梯度折射率透鏡II (18)的另一端對著被測 井底面，第一光源板(6)和第二光源板(7)上下套接在在光學(xué)頭主體(13)的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，在第一 光源板(6)和第二光源板(7)之間套接有環(huán)形透明殼(19)，環(huán)形透明殼(19)的位置正好在 一圈梯度折射率透鏡I (17)的測試深度處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，直光錐 (15)的大端與90度彎曲光錐(16)的大端處在同一個(gè)平面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，其特征在于，第一光 源板(6)和第二光源板(7)上的發(fā)光二極管(11)與電路板(10)的平面間有一個(gè)夾角α， α范圍在0° -90°之間。
專利摘要一種側(cè)向多鏡頭內(nèi)窺式視頻測井裝置，包括地面機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場機(jī)構(gòu)的側(cè)向光學(xué)頭部件腔體內(nèi)設(shè)有光錐固定板，光錐固定板的中心設(shè)有一個(gè)直光錐，外圈設(shè)有一圈90度彎曲光錐，直光錐和90度彎曲光錐的小端都耦合有梯度折射率透鏡；兩個(gè)光源板上下套接在在光學(xué)頭主體外側(cè)；側(cè)向光學(xué)頭部件收集被測井內(nèi)的光線并成像，成像CCD的數(shù)據(jù)通過控制電路板，再傳輸?shù)降孛娴恼{(diào)制解調(diào)解調(diào)電路板解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī)，得到井壁及井底的影像信息；計(jì)算機(jī)下達(dá)的對現(xiàn)場的控制指令，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)電路板調(diào)制，送現(xiàn)場控制電路板，控制電路板控制成像CCD及第一光源板、第二光源板的光照度，本實(shí)用新型可以得到井壁及井底的影像。
文檔編號E21B47/00GK201747351SQ201020234608
公開日2011年2月16日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者任阿龍, 唐俊, 李周利, 王萍, 賈惠芹 申請人:西安石油大學(xué)