УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR VIDEO SURVEILLANCE OF WELL

Изобретение относится к геологии и преимущественно предназначено для глубинного видеонаблюдения, например при осуществлении визуального контроля и автоматизированной дефектоскопии состояния буровых скважин.
При эксплуатации известных приборов для видеонаблюдения буровых скважин, возникает проблема перегрева видеокамер, содержащих матрицу ПЗС, вследствие того что прибор работает в условиях высоких температур. Помимо этого, дополнительный нагрев может осуществляться от источника света, который обычно размещают напротив видеокамеры (US 5140319, МПК G01V 1/00, опубл. 1992).
Известно устройство для глубинной видеосъемки (RU 2177676, МПК H04N 7/18, опубл. 2001) где, в случае превышения температуры окружающей среды допустимого уровня, происходит аварийное перемещение герметичного подземного корпуса на исходную рабочую позицию с более низкой температурой. Данное техническое решение не предназначено для работы в средах, обладающих повышенными температурами.
Наиболее близким является устройство, описанное в международной заявке на изобретение WO 9641066, МПК Е21В 17/02, опубл. 1996. Известное устройство для видеонаблюдения содержит герметичный корпус, разделенный на две части, в первой части размещены соответствующие электронные блоки и источник света, а во второй части корпуса - видеокамера, которая снабжена выпуклым параболическим отражателем, отражающим свет, направленный на видеокамеру, и тем самым, снижающим уровень ее нагрева. Тем не менее, данное устройство не решает проблемы перегрева видеокамеры из-за высокой температуры окружающей среды буровой скважины.
Задачей изобретения является создание устройства для видеонаблюдения буровых скважин, которое обеспечивает работу видеокамеры при высокой температуре окружающей среды буровой скважины.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для видеонаблюдения скважины включает герметичный выносной блок и герметичный корпус, который содержит лампу, блок вторичных электропитаний, блок телеметрии, узел ввода и герметизации каротажного кабеля, конвертор электрических сигналов. Выносной блок содержит видеокамеру и линзу и дополнительно содержит радиатор и контактирующий с ним, по крайней мере, один охлаждающий элемент, основанный на эффекте Пельтье, взаимодействующий с дополнительно введенным теплопроводящим контейнером, в который помещена видеокамера. Радиатор связан с окружающей средой. Теплопроводящий контейнер может быть дополнительно теплоизолирован.
Описываемое устройство позволяет проводить непрерывное видеонаблюдение в условиях повышенной температуры буровой скважины за счет снижения температуры видеокамеры при помещении ее в теплопроводящий контейнер, контактирующий с охлаждающим элементом, основанном на эффекте Пельтье, и отвода тепла через радиатор, связанный с окружающей средой.
Сущность описываемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлен фронтальный разрез устройства для видеонаблюдения скважины.
Устройство для видеонаблюдения скважины содержит герметичный корпус 1 и выносной блок 2 (см. чертеж). В верхней части герметичного корпуса 1 герметично, через резиновые кольца 3, закреплен узел ввода и герметизации каротажного кабеля 4, по которому проходит оптоволоконный кабель 5, подведенный к соответствующим электронным блокам, конвертор электрических сигналов в световые 6, блок телеметрии 7 и блок вторичных электропитаний 8. В нижней части герметичного корпуса 1, герметично, через резиновые кольца, закреплена лампа 9. Герметичный корпус 1 соединен с выносным блоком 2 посредством полых трубок 10, через которые проведены электрические провода.
Для повышения допустимой температуры окружающей среды видеокамеру 11, содержащую матрицу ПЗС (максимальная рабочая температура 55°С), располагают в выносном блоке 2 соосно, напротив установленной на торце оптической линзы 12. Видеокамера помещена в металлический контейнер 13, обладающий высокой теплопроводностью, например из меди, который контактирует с охлаждающей поверхностью охлаждающего элемента 14, основанного на эффекте Пельтье, нагревающая поверхность которого плотно прижата к радиатору 15, выполненному из теплопроводящего материала, например бериллиевой бронзы. Для уменьшения теплового сопротивления, радиатор 15 выведен через герметизирующие резиновые кольца 3 в окружающую среду скважины. Теплопроводящий контейнер дополнительно теплоизолирован теплоизолятором 16, который может быть выполнен, например, из синтетической ваты.
Устройство работает следующим образом.
Для визуального контроля состояния буровой скважины, в нее опускают описываемое устройство на каротажном (электронно-оптическом) кабеле и перемещают вдоль стенок. Управление работой устройства автоматизировано. Сигнал с видеокамеры 11 проходит через конвертор электрических сигналов в световые 6 и передается на поверхность посредством оптоволоконного кабеля 5. После обратной конвертации, полученные данные регистрируются в виде изображения в реальном времени на бортовом компьютере (не показан).
При фиксации датчиком температуры 17 предельно допустимой температуры работы видеокамеры, блок телеметрии 7 включает питание охлаждающего элемента, основанного на эффекте Пельтье 14. В результате, поверхность, отмаркированная знаком «-» (см. чертеж), начинает охлаждаться и охлаждать находящийся с ним в плотном контакте теплопроводящий контейнер 13, который, также за счет теплопередачи, снижает температуру помещенной в него видеокамеры 11. При работе элементов на основе эффекта Пельтье, поверхность, противоположная охлаждающей и отмаркированная знаком «+» нагревается. Отвод выделяющегося тепла осуществляется через радиатор 15, который выведен в скважину для улучшения теплоотдачи. Таким образом происходит охлаждение видеокамеры относительно окружающей среды (жидкости, заполняющей скважину). По достижении температуры видеокамеры 11 рабочего значения, что будет зафиксировано датчиком температуры 17, блок телеметрии 7 отключает питание охлаждающего элемента, основанного на эффекте Пельтье.
Теплоизолятор 16 выполняет двойную функцию. Во-первых, дополнительную защиту видеокамеры от повышенной температуры окружающей среды. Во-вторых, при работе охлаждающего элемента, увеличение эффективности охлаждения видеокамеры, за счет уменьшения рассеивания «холода» в окружающую среду.
Питание блока вторичных электропитаний 8, происходит по медной жиле относительно брони каротажного кабеля, по которой также передаются команды с бортового компьютера на блок телеметрии. По задаваемым командам, блок телеметрии 7 может включать/выключать подсвечивающую лампу 9.
Описываемое устройство позволяет осуществлять непрерывное видеонаблюдение состояния буровой скважины в условиях повышенной температуры окружающей среды за счет введения в конструкцию устройства охлаждающего элемента, основанного на эффекте Пельтье, который посредством теплопередачи, через теплопроводящий контейнер, снижает температуру видеокамеры до допустимого значения. Для более эффективного охлаждения, отвод тепла, возникающего при работе охлаждающего элемента, осуществляется в окружающую среду через радиатор.