一種用于油田井口定位的儀器

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，油田開發技術在不斷的創新。文章重點講述了一種用于油田井口定位的儀器。

關鍵詞：油田儀器；精度定位；無線傳輸；視頻顯示

在油田作業施工中，由于需要向油井內安裝新油管、更換維修舊油管，井口的定位是常態工作內容之一：（1）井架的提降滑輪定位，為保證采油管起下過程中采油管能夠順利的安裝或者拆卸，要求井架的天車、游動滑車、井口三點成一條線，因此在立井架工序中要校井架。（2）采油機的采油柱塞位置于井口位置的同心度校正，與油井不同心的柱塞通過長時間的使用，由于會造成過快的磨損，使得抽油的效率降低，抽油機得安裝定位也是一項關鍵的環節。以往井口定位、校正井架的方法是操作人員要爬到井架上面摘掛游動滑車，用小車尾部拴上大繩活頭，將游動滑車拉起，放到井口上部進行對井口，下面的人員用人眼觀測，指揮其他人員調整井架的鋼絲繩，校正滑車與井口的同心度，這樣操作不但定位精度低還存在著很大安全隱患：活繩頭在架子上磨損嚴重，大繩易打扭傷人，施工時間長，勞動強度大，精度不容易保證。尤其是在冬季、或是雨季，人在濕滑的井架上攀爬作業極容易出生產事故。

為解決以上問題，設計開發出了一臺用于油田井口定位的儀器。本設計采用由光學鏡頭作為取景器，由CCD接收圖像，通過無線射頻信號傳輸，指揮調整井架的人員在較遠的安全地方通過手持無繩射頻接收器的顯示屏觀查井架的對正情況，指揮其他人員對井架進行調整。如圖一所示的光學系統中（1）保護玻璃、起到保護鏡頭的作用；（2）攝影物鏡組、通過（3）分光棱鏡組將物象分別折射到（4）光學成像板面，通過（5）目鏡組可以用人眼直接觀察，目視鏡可在儀器無電等特殊的條件下使用，另一路光束同時也成像到（6）CCD傳感器接收面上，由LCD顯示出圖像用于觀察定位的效果情況，將可視系統通過機械準直機構系統有機的結合，儀器裝在井口上，保證了儀器與井口的同心關系，通過調整儀器的水平機構，使得儀的的望遠系統垂直向上，這樣就可直接在井口校正天車滑輪及抽油機抽油柱塞桿，觀察定位關系時就可以通過光學系統通過目鏡或者由光學系統成像的CCD傳出來的視頻信號從液晶顯示器上得到，這樣不但保證了定位精度，而且提高工作效率，確保施工安全。該儀器精度高，使用方便、實用。

儀器的外形結構，儀器的外殼采用鋁合金加工，使的整體儀器重量輕、并且堅固耐用，結構設計注重了儀器的密封性能，使儀器能夠滿足在野外嚴酷條件下正常工作。

儀器外觀設計見圖二，儀器由：（1）光學取景鏡頭；（2）調焦輪，用于調節圖像的清晰度；（3）電池倉內裝有12V可充電的鋰錳電池；（4）為觀測目鏡；（5）射頻發射天線；（6）充電插口；（7）電源指示燈；（8）電源開關等組成了工作單元，儀器由；（9）園水準器；（10）水平調整輪；（11）固定底座組成了安平準直機構單元，在定位測量時，將儀器架到三腳架上，儀器的底部中心與井口中心對正，然后調整儀器水平調整輪（10），調整至園水準器（9）水泡居中后，就完成儀器與井口的定位環節，然后打開電源開關（8）開機后，儀器將通過光學系統接收到的光學圖像轉換成射頻信號由發射天線發射出去，指揮人員的手持顯示器收到圖像后井架的調整工作正式開始。在現場實際應用表明，使用該儀器調整井架的時間可以在20分鐘內完成，該儀器不僅操作、使用簡便，同時也為施工實現了安全、快捷、精準，此儀器的設計簡便了儀器的調整，除了調整水準外，其他部分無需調整，儀器通過望遠鏡頭接收被測井架的安裝狀態，由儀器內部的1/2英寸CCD模組接收，然后由無線發射，無線發射采用2.4GHz ISM（Industry Science Medicine）是全世界公開通用使用的無線頻段，通過無線接收的 LCD顯示屏可在100米范圍的任意地方進行觀察，也可以通過光學目鏡直接觀察。

儀器的主要技術及性能指標：

定位精度：1/1000

系統焦距：30mm

最短視距：2m

成像器件：1/2\"SONY HAD CCD

感光面積：6.4mm（H）×4.8mm（V）

電視系統：PAL/ NTSC

水平解晰度：600TVL Lines （彩色）

LCD尺寸：5寸（也可根據用戶的需要訂制）

工作溫度：-20℃～40℃

電源電壓：主機、接收機 DC12V

連續工作時間：≥6小時

儀器防護等級：IP55

產品創新點：

采用了視頻傳感器接收，通過2.4GHz頻段無線傳輸，獲得視頻圖像，操作人員可離開定位點操控校正過程，保證人員的安全操作。光學系統接收面積大，可在較大范圍內對機架進行調整，由于通過視屏觀測，視頻的放大作用可以獲得較大的可視面積，也可以同時多人觀測，可有效地防止了誤判，提高定位的正確性。

到大慶油田進行用戶回訪時，了解到使用油田井架校正儀的單位領導及使用者都對該儀器給予了高度的評價，由于采用了本儀器輔助定位，使得井架的定位速度提高了很多，不但提高了定位精度，減輕了勞動強度，提高了工作效率，還解決了長期以來存在的安全隱患，是一個非常理想的測量儀器。