專利名稱：一種井底落物超聲成像探測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及油田探測井下落物領域，主要是一種井底落物超聲成像探測方法及裝置。
背景技術：
為了打撈井下落物，提出了一種新的用于打撈的井下探測技術，即井下落物超聲成像打 撈方式。國內目前使用的井底落物打撈主要采用"摸魚頂"時應力突變的方法來判斷落物的 大概位置，這種方法是一種經驗打撈、概率打撈為例行的打撈作業， 一方面打撈工期長、成 功率低，另一方面容易損壞井下儀器，導致儀器打撈出來后已經報廢，不能適應油田的生產 作業要求。
發明內容
本發明的目的正是為了克服上述技術的不足，而提供的一種井底落物超聲成像探測方法 及裝置。
本發明解決技術問題采用的技術方案這種井底落物超聲成像探測方法，包括步驟如下
(1) 、井下探測裝置下放過程中先啟動測距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成， 相應電子設備激勵窄波束探頭通過測量回波到達的時間來探測落物的大致所在位置；
(2) 、然后將井下探測裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區域，井 下探測裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁上，然后啟動落物成像裝置；
(3) 、在步進電機的控制下，探頭在軸向垂直平面內偏離^角度沿水平方向作圓周掃描， ^為步進電機的步距，發射具有一定波束寬度的超聲波信號，經井底反向散射后形成一系列 的回波信號，被探頭接收，由電子線路計算回波的幅度和到達時間；
(4) 、探頭偏離"6" (n=2,3,…)角度沿水平方向作同心圓掃描,完成整個剖面的探測和 掃描，再用電機將聚焦探頭提升一定距離nH (『1,2…50)，重復剖面掃描；
(5) 、 一次完成后，松開扶正器，將井下探測裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中，
固定在井壁上，重復上述工作過程。
本發明所述的井底落物超聲成像探測裝置，包括井底落物探測執行機構、機械掃描機構、
電子線路和扶正器，其中該井底落物探測執行機構主要包括探頭、絲桿傳動機構和旋轉傳動 機構；絲桿傳動機構主要包括軸，連接塊，傳動密封圈，第一連接桿，螺桿，第一外殼，第 一電機，堵頭密封圈和堵頭；連接塊的一端通過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；旋轉傳動機構 主要包括接頭、第二連接桿、第二電機和第二外殼，接頭通過緊定螺釘與絲桿傳動機構中的 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固定連接。
本發明有益的效果是采用窄波束聲學探頭及相應的電子設備通過測量回波到達的時間 來探測落物的大致所在位置。然后應用機械掃描機構的旋轉和上下移動，采用聚焦探頭發射 超聲波對落物逐點掃描，通過計算反射回波的幅度和到達時間，將各點的幅度和時間值傳輸 至地面設備，經過信號處理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像，確定落物的 形狀和位置。在該圖像的指導下，操作打撈頭(機械手)打撈落物。
圖1是本發明的工作狀態中主視結構示意圖1; 圖2是本發明的工作狀態中主視結構示意圖2; 圖3是本發明中的井底落物探測執行機構主視結構示意圖
附圖標記說明探頭l，換能器l-l，換能器密封圈1-2，換能器外殼l-3，絲桿連接機構2， 軸2-1，連接塊2-2，傳動密封圈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2-9，堵頭密封圈2-10，堵頭2-11，旋轉傳動機構3，接頭3-1， 第二軸承3-2，襯環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3-8，第二外殼3-9，電子線路4，扶正器5，機械掃描機構6，井壁7。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步介紹 本發明所述的這種井底落物超聲成像探測方法，包括步驟如下 (1)、井下探測裝置下放過程中先啟動測距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成，相應電子設備激勵窄波束探頭通過測量回波到達的時間來探測落物的大致所在位置；
(2) 、然后將井下探測裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區域，井 下探測裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁7上，然后啟動落物成像裝置；
(3) 、在步進電機的控制下，探頭在軸向垂直平面內偏離^ (e為步進電機的步距，0暫 定1° )角度沿水平方向作圓周掃描，e為步進電機的步距，發射具有一定波束寬度的超聲 波信號，經井底反向散射后形成一系列的回波信號，被探頭接收，由電子線路計算回波的幅 度和到達時間；
(4) 、探頭偏離《6 (n=2,3，，")角度沿水平方向作同心圓掃描,完成整個剖面的探測和 掃描，再用電機將聚焦探頭提升一定距離nH (n=l，2*"50)，重復剖面掃描；
(5) 、 一次完成后，松開扶正器，將井下探測裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中， 固定在井壁上，重復上述工作過程。上述操作由地面顯控模塊通過電纜下傳指令給電子線路 來控制。接收信號經電子線路中放大、濾波、A/D等電路模塊送至單片機，計算出回波信號 的到達時刻和幅度大小，經混合編碼后以曼碼形式通過電纜傳輸至地面裝置進行各種信號處 理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像。
本發明所述的井底落物超聲成像探測裝置包括井底落物探測執行機構、機械掃描機構6、 電子線路4和扶正器5，其中井底落物探測執行機構主要包括探頭1、絲桿傳動機構2和旋 轉傳動機構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 過螺紋連接安裝在換能器外殼1-3內。絲桿傳動機構2主要包括軸2-1、連接塊2-2、傳動 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2-9、堵頭密封圈2-10和堵頭2-11;連接塊2-2的一端通過軸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 間設有襯套2-5，襯套2-5和螺桿2-6之間設有第一軸承2-7。旋轉傳動機構3主要包括接 頭3-1、第二軸承3-2、襯環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3-8和第二外殼3-9，接頭3-1通過緊定螺釘與絲桿傳動機構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3-8固定連接。所述的接頭3-l和第二外殼3-9之 間設有第二軸承3-2和接頭密封圈3-4，第二外殼3-9內設有擋圈3-6,第二連接桿3_5和擋圈3-6之間設有第三軸承3-7。所述的第二軸承3-2和第二外殼3-9之間設有襯環3-3。 工作過程及原理
本發明的第一電機2-9工作使螺桿2-6轉動，螺桿2-6轉動推動第一連接桿2-4移動， 第一連接桿2-4移動推動連接塊2-2移動，連接塊2-2移動通過軸2-1推動探頭1轉動。本 發明的第二電機3-8工作帶動第二連接桿3-5轉動，第二連接桿3-5轉動使接頭3-1轉動， 接頭3-1轉動通過緊定螺釘使絲桿傳動機構2轉動。
換能器l-l不停地發射和接收超聲信號，當換能器l-l接受到井內落物的信號時，絲桿 傳動機構2開始工作，使探頭i偏轉r后，旋轉傳動機構3開始工作，使絲桿傳動機構2 旋轉1周，即探頭1作圓周運動1周；此時，探頭1再偏轉1°共偏轉2° ，然后，旋轉傳 動機構3再旋轉1周；如此反復，直至探頭共偏轉60。。此時，探頭1共作出了120。范圍 內的球面形運動。
通過該方法能準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(機械手)，打撈落物時準確度更高。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技
術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1、一種井底落物超聲成像探測方法，其特征在于包括步驟如下(1)、井下探測裝置下放過程中先啟動測距裝置，探頭由聚焦探頭和窄波束探頭組成，相應電子設備激勵窄波束探頭通過測量回波到達的時間來探測落物的大致所在位置；(2)、然后將井下探測裝置放置到離落物的一定距離，即落物成像探頭的聚焦區域，井下探測裝置在落物的上方，并用扶正器居中和固定在井壁上，然后啟動落物成像裝置；(3)、在步進電機的控制下，探頭在軸向垂直平面內偏離θ角度沿水平方向作圓周掃描，θ為步進電機的步距，發射具有一定波束寬度的超聲波信號，經井底反向散射后形成一系列的回波信號，被探頭接收，由電子線路計算回波的幅度和到達時間；(4)、探頭偏離nθ(n＝2，3，…)角度沿水平方向作同心圓掃描，完成整個剖面的探測和掃描，再用電機將聚焦探頭提升一定距離nH(n＝1，2…50)，重復剖面掃描；(5)、一次完成后，松開扶正器，將井下探測裝置提升或下放一定距離，用扶正器居中，固定在井壁上，重復上述工作過程。
2、 一種用于權利要求1所述井底落物超聲成像探測方法的井底落物超聲成像探測裝置，其特征在于該井底落物超聲成像探測裝置包括井底落物探測執行機構、機械掃描機構(6)、 電子線路(4)和扶正器(5)，其中該井底落物探測執行機構主要包括探頭(1)、絲桿傳動 機構(2)和旋轉傳動機構(3);絲桿傳動機構(2)主要包括軸(2-1)，連接塊(2-2)，傳 動密封圈(2-3)，第一連接桿(2-4)，螺桿(2-6)，第一外殼(2-8)，第一電機(2-9)，堵 頭密封圈(2-10)和堵頭(2-11);連接塊(2-2)的一端通過軸(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(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 轉傳動機構(3)主要包括接頭(3-1)、第二連接桿(3-5)、第二電機(3-8)和第二外殼(3-9)， 接頭(3-1)通過緊定螺釘與絲桿傳動機構(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(3-8)固定連接。
全文摘要
本發明涉及一種井底落物超聲成像探測方法及裝置，采用窄波束聲學探頭及相應的電子設備通過測量回波到達的時間來探測落物的大致所在位置，然后應用機械掃描機構的旋轉和上下移動，采用聚焦探頭發射超聲波對落物逐點掃描，通過計算反射回波的幅度和到達時間，將各點的幅度和時間值傳輸至地面設備，經過信號處理和圖像拼接，得到落物的超聲陰影(或彩色)圖像，確定落物的形狀和位置。在該圖像的指導下，操作打撈頭(機械手)打撈落物。本發明有益的效果是通過該方法能準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(機械手)，打撈落物時準確度更高。
文檔編號G01S15/89GK101183151SQ20071015719
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者張呂省, 蘇慧茹, 邱儉軍, 駱偉棟 申請人:杭州瑞利聲電技術公司