用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统的制作方法

1.本实用新型属于煤炭地下气化工艺设备技术领域，尤其涉及用于煤炭地下气化工艺(isc)的井下视频工具系统。


背景技术：

2.煤炭地下气化(isc)是在氧化剂存在下通过地下煤层的燃烧和气化反应将煤直接转化为产品气的过程，所述产品气通常称为合成气，该合成气可以随后用作多种应用的原料，包括燃料生产、化学品生产和发电等。这种煤炭地下气化技术对于大多数煤藏都是适用的。鉴于有关采矿业的环保要求越来越严格和考虑到相关的人工成本和基建成本，这种技术无疑是很有吸引力的。煤炭气化工艺是将煤炭通过一系列的化学反应转变为合成气的过程。
3.地面钻井直通煤层，给氧化剂注入和产品气产出提供有效通道。一对钻井在地下连通或水平延伸构成一个实质上水平钻井通道(也可简称为煤层井道或连通通道)。该通道有助于氧化剂注入，燃空区生长和产品气输送。一个用于氧化剂注入的钻井称为“注入井”，另外一个用于生产产品气的钻井称为“产品井”。定向水平钻井和垂直钻井都可作为注入井或产品井。煤炭地下气化 (isc)可能在注入井和产品井之间还需要使用到一个或多个的垂直井(例如：功能井和辅助井)。
4.当煤层中有注入井、产品井和水平通道将二者连接起来时，此构造被称为一个煤炭地下气化(isc)单元或井对。isc单元包括燃烧区，气化区和热解区。其中，燃烧区在煤层中氧化剂注入点附近；气化区以放射状形态围绕在燃烧区周围或者在燃烧区下游，煤炭在气化区被气化、部分被氧化，从而生成产品气；热解区在气化区下游，煤的热解反应一般在这里发生。高温的产品气从气化区往下游流动，并最终从产品井井口输送到地面。在煤燃烧或气化的同时，煤层中的isc燃空区会生长变大。
5.通过煤炭地下气化生成的产品气(粗合成气)通常含有合成气(co，co2， h2，ch4及其他气体的混合物)以及其他成分固体颗粒，水，煤焦油，烃类蒸汽，其他微量组分包括h2s，nh4，cos等)。其成分复杂程度取决于多个方面：煤炭地下气化所使用的氧化剂(空气或其他氧化剂，比如氧气、富氧空气或蒸汽混合物)、煤层中的内在水或周边地层渗入煤层中的水、煤质、以及煤炭地下气化工艺的操作参数，包括温度，压力等。
6.现有技术中，地下气化炉在气化过程中缺少对地下气化炉的监测。


技术实现要素：

7.为解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题，本实用新型的目的在于，提供新型的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，其结构简单，能够实现对地下气化炉的视频检测，以便于实时分析数据。
8.本实用新型通过如下技术方案实现:
9.用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，包括主体壳体以及安装于所述主体
壳体内的摄像装置、供电设备和数据存储设备，所述摄像装置位于所述主体壳体的前端且连接于所述供电设备和数据存储设备，所述数据存储设备连接于所述供电设备和摄像装置用于实时存储所述摄像装置拍摄的视频并实时传输至外部设备；所述主体壳体的左端连接有主体护罩，所述主体护罩为透明材质；所述主体护罩内以及所述主体壳体内均设有气体通道，所述主体护罩的气体通道内设有防污工具，所述防污工具穿透所述主体护罩的外表面；所述主体壳体内的气体通道沿所述主体壳体的长度方向延伸，其左端连通至所述主体护罩的气体通道，右端通过所述主体壳体连通于连续油管，通过连续油管输送氮气到防污工具，为对红外线镜头外围的空间进行吹扫。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述数据存储设备位于所述主体壳体的右端，所述供电设备位于所述摄像装置和数据存储设备之间。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述摄像装置包括红外线镜头和/或红外热成像仪和云台，所述云台固定于所述主体壳体内，所述红外线镜头和/或红外热成像仪安装于所述云台上。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述主体护罩为圆弧形壳体，所述防污工具设于所述主体护罩的边缘位置。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述主体护罩采用蓝宝石光学玻璃。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述防污工具为吹气阀。
15.作为上述技术方案的进一步改进，还包括照明光源，所述照明光源包括弧形灯罩和led灯，所述弧形灯罩套设于所述主体壳体上，所述led灯安装于所述弧形灯罩的内侧。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述供电设备为12v的便携式移动电源。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，包括主体壳体以及安装于所述主体壳体内的摄像装置、供电设备和数据存储设备，所述摄像装置位于所述主体壳体的前端且连接于所述供电设备和数据存储设备，所述数据存储设备连接于所述供电设备和摄像装置用于实时存储所述摄像装置拍摄的视频并实时传输至外部设备；所述主体壳体的左端连接有主体护罩，所述主体护罩为透明材质；所述主体护罩内以及所述主体壳体内均设有气体通道，所述主体护罩的气体通道内设有防污工具，所述防污工具穿透所述主体护罩的外表面；所述主体壳体内的气体通道沿所述主体壳体的长度方向延伸，其左端连通至所述主体护罩的气体通道，右端通过所述主体壳体连通于连续油管，通过连续油管输送氮气到防污工具，为对红外线镜头外围的空间进行吹扫。通过简单的结构设计，可以实现对气化炉内的视频检测，以便于后续气化炉内的数据分析。
18.上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
19.图1是根据本实用新型的实施例的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统的结构示意图；
20.其中：1、摄像装置，2、主体护罩，3、云台，4、照明光源，5、供电设备，6、主体壳体，7、数据存储设备，8、连续油管，9、电缆，10、防污工具， 11、外部设备。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型的实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的实施方式的限制。
23.本实用新型中的“上、下、左、右、前、后”为附图中所示的方向。
24.下面，参照图1对本实用新型的实施例涉及的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统进行具体的说明。
25.如图1所示，根据本实用新型提供的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，包括主体壳体6以及安装于主体壳体6内的摄像装置1、供电设备5 和数据存储设备7，摄像装置1位于主体壳体6的前端且连接于供电设备5和数据存储设备7，数据存储设备7连接于供电设备5和摄像装置1用于实时存储摄像装置1拍摄的视频并实时传输至外部设备11；主体壳体6的左端连接有主体护罩2，主体护罩2为透明材质；主体护罩2内以及主体壳体6内均设有气体通道，主体护罩2的气体通道内设有防污工具10，防污工具10穿透主体护罩2的外表面；主体壳体6内的气体通道沿主体壳体6的长度方向延伸，其左端连通至主体护罩2的气体通道，右端通过主体壳体6连通于连续油管8，通过连续油管8输送氮气到防污工具10，为对红外线镜头外围的空间进行吹扫。
26.在这里，主体壳体6的形状可以设为圆筒形，也可以设为方筒形，还可以是其他形状，根据实际情况选择即可，优选的为圆筒形。摄像装置1用于拍摄视频和照片，且摄像装置1上可以设有温度、湿度以及其他各类传感器，以增加摄像装置1拍摄视频或照片的信息，摄像装置1上还可以设有各种通信模块用于和数据存储设备7之间通信，这里的“连接”可以包括电连接、通信连接和物理连接等。主体护罩2和主体壳体6之间的连接需要密封连接，以增加气体输送的密封性。防污工具10的安装，需要避开对摄像装置1的正前方，放置遮挡摄像装置1的视野。连续油管8为气化工艺过程中的各种连续油管设备，这里不做赘述。
27.由此，本实用新型的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，通过简单的结构设计，可以实现对气化炉内的视频检测，以便于后续气化炉内的数据分析。能够实现对地下气化炉的温度分布情况的监测，以及对气化后地下气化炉所形成的气化炉形状提供数据。为实时调整气化参数提供依据。从而实现提高煤炭地下气化炉合成气的产量和合成气的有效成分。
28.在一个实施例中，数据存储设备7位于主体壳体6的右端，供电设备5位于摄像装置1和数据存储设备7之间。以便于各零部件之间的安装和连接，减少整个工具系统的体积。
29.进一步，摄像装置1包括红外线镜头和/或红外热成像仪和云台3，云台3 固定于主体壳体6内，红外线镜头和/或红外热成像仪安装于云台3上。红外线镜头可以采用exir点阵式红外灯技术,照射距离可达20
‑
30米，最高分辨率3m(2048
×
1536)@15fps,可输出full hd1080p实时图像，具有cir红外滤片，支持3d数字降噪和数字宽动态。红外热成像仪可以采用超高温短波红外成像探测技术，温度测量范围300
‑
2000oc，误差<1oc，波长650
‑
1080nm，温度测量范围350
‑
2000oc，误差<
±
1oc，可穿透玻璃测温和成像。由此能够实现对地下气化炉的温度分布情况的监测，以及对气化后地下气化炉所形成的气化炉形状提供数据。为实时调整气化参数提供依据。从而实现提高煤炭地下气化炉合成气的产量和合成气的有效成分。云台3可以保证摄像装置1能够360
°
转动，比如，可以采用全方位云台3，云台3内部有两个电机，分别负责云台3的上下和左右各方向的转动。其工作电压为直流12v。当接到上、下动作电压时，垂直电机转动，经减速箱带动垂直传动轮盘转动；当接到左、右动作电压时，水平电机转动并经减速箱带动云台3底部的水平齿轮盘转动。
30.在一个实施例中，数据存储设备7可以选择nas(iscsi可选)，接口协议： onvif,psia,cgi，能最大存储512g视频；能够实时存储拍摄装置的拍摄数据，并通过连续油管设备中的电缆9，实时传输至地面。并在地面外部设备11(比如电脑)上可同时显示检测部位深度、温度、时间日期。可以通过安装在连续油管设备的4芯或同轴电缆9，连接井下视频工具系统，实现把井下拍摄数据传至地面，地面电脑屏幕上可同时显示检测部位深度、温度、时间日期。
31.进一步，主体护罩2为圆弧形壳体，防污工具10设于主体护罩2的边缘位置。由此可以使得摄像装置1具有更广的拍摄视角。主体护罩2采用蓝宝石光学玻璃，以获得高清、耐磨、抗压性高的效果。
32.在一个实施例中，防污工具10为吹气阀。由此可以利用连续油管设备内通道提供的氮气，能够持续为对红外线镜头外围10米范围内的空间进行吹扫，保证红外线镜头通过区域空间干净，使得主体护罩2外无污染附着物，不堵住红外线镜头，从而保证拍摄视频的质量。
33.进一步，还包括照明光源4，照明光源4包括弧形灯罩和led灯，弧形灯罩套设于主体壳体6上，led灯安装于弧形灯罩的内侧。比如，可以选择15w 高亮度led灯，支持10级亮度微调。能够保证煤炭地下气化炉的亮度，根据井底实际情况调节。
34.进一步，供电设备5为12v的便携式移动电源。由此能够满足垂深在1000 米以内的煤炭地下气化炉中使用，最大供电时间在100小时，能够满足垂深在 1000米以内的煤炭地下气化炉中使用，为红外线镜头和数据存储设备7提供持续的电源。
35.在一个实施例中，主体壳体6可以采用sus316进口钢料或以上材料，例如镍铬合金、蒙耐尔合金等，并进行镀铬处理，防腐性高，适用于各种恶劣环境。
36.在一个实施例中，采用连续油管8橇装设备输送井下视频工具系统，把井下视频工具系统连接在连续油管8撬装设备前段，利用连续油管设备在煤炭地下气化炉中运行，就能把井下视频工具系统输送到地下气化炉中。
37.在一个实际的示例中，在使用该井下视频工具系统前，需要提前取得煤炭地下气化炉燃烧炉腔的位置数据，需要提前取得煤炭地下气化炉井筒所采用的完井管柱尺寸，选择适合的视频工具系统的尺寸。需要提前取得煤炭地下气化炉井口顶端所采用的法兰型号
规格，如与连续油管设备井口控制系统法兰型号规格不匹配时加工转换法兰，使得连续油管8与井口连接，并在连续油管设备井口控制系统安装过程做到无气体泄漏。煤炭地下气化井下视频工具系统在地面进行调试合格后，通过连续油管8井口控制系统中的工作窗把井下视频工具系统安装在连续油管8前段，并与连续油管8内的电缆9连接，关闭工作窗，打开照明光源4，调试井下视频工具系统，利用地面显示系统接受显示视频拍摄数据。调式合格后，向连续油管设备中注入氮气，开始吹扫井筒，保证视频工具系统在气化炉井筒下入过程中无污染物污染摄像头。视频工具系统下入到设计需要到位置，通过红外线镜头和/或红外热成像仪，记录起下气化炉温度和气化炉炉腔形状。通过所取得图形和数据分析调整气化工艺参数，使得合成气的产量和有效组分到达设计要求。
38.由此，根据本实用新型的实施例的用于煤炭地下气化工艺的井下视频工具系统，通过简单的结构设计，可以实现对气化炉内的视频检测，以便于后续气化炉内的数据分析。能够实现对地下气化炉的温度分布情况的监测，以及对气化后地下气化炉所形成的气化炉形状提供数据。为实时调整气化参数提供依据。从而实现提高煤炭地下气化炉合成气的产量和合成气的有效成分。
39.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。