油气井井下作业存在着工作量大、难度高等特点,作业过程中极易产生故障,传统的井下电视技术在较为浑浊的井液中无法准确高效地完成测井任务。本课题组创新设计了一套基于螺旋喷水技术的井下电视系统,依托系统前端的螺旋喷水装置可将浑浊井液冲洗干净,保证系统前端摄像头的清晰成像,能有效完成浑浊环境下油气井的测井任务。1.详细分析井下电视系统的工作环境和功能要求,为整个系统的设计确定目标,重点叙述井下电视系统的各个组成部分以及核心模块的重要功能。根据系统的功能要求确定系统的总体机械结构,对薄壁圆管的壁厚和系统的密封问题进行理论研究和系统分析,结合机械结构特点对系统电路进行集成设计。2.利用有限元分析软件ANSYS对影响喷水效果的三个因素(喷口螺旋角、喷口数量、喷口流速)进行瞬态仿真分析。根据实际的流场情况建立有限元仿真模型。为了保证不同工况可相互对比,建立喷水效果的统一量化指标。仿真分析表明:当喷口螺旋角在之间、喷口数量为8个、外界模拟井液初始化过程中油的比例为40%时,喷水装置可在60秒内将外界模拟井液中水的体积分数提高至95%左右,基本满足摄像头的成像要求。分析了喷口数量对喷水效果的影响,由仿真对比结果可知,在喷口数量为5~8的四个工况中,喷口数量越多,喷水效果越好。对不同的喷口流速进行有限元仿真分析,当喷口流速增加时,外界模拟井液中水的体积分数达到90%所需的时间逐渐缩短,但是过大的流速会因降低井液中气体的溶解度,产生大量的水泡,影响摄像头的成像,仿真分析结果对实际生产中喷口流速的选择具有一定的指导意义。3.根据仿真分析的结果加工了井下电视功能样机。首先对功能样机的机械结构及系统电路集成进行叙述,其次分析实验平台的搭建和具体的实验方案,对几个典型的工况进行实验分析。当喷口螺旋角为10°、喷口数量为8个或者喷口螺旋角为25°、喷口数量为5个时,喷水效果较差,当喷口螺旋角为25°、喷口数量为8个时,喷水效果较好,功能样机在60秒时刻可将井液冲洗干净,井下电视系统可实时捕捉管壁的清晰图像。