劉祥（中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

井下攝像測(cè)試技術(shù)中可見(jiàn)光光源波長(zhǎng)選擇研究

劉祥（中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

本文針對(duì)油田井下攝像測(cè)試中的照明光源選擇問(wèn)題進(jìn)行探討，得到了在井下使用波長(zhǎng)為480nm附近的藍(lán)綠色光源進(jìn)行照明時(shí)，光源能量利用效率最高的結(jié)論，為井下攝像測(cè)試儀器的下一步研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

井下攝像；LED；480nm

隨著油田開(kāi)采年限的延長(zhǎng)，油水井的套管損壞呈逐年上升趨勢(shì)。目前有多項(xiàng)用于分析和解決套損的方法，但應(yīng)用這些方法并不能準(zhǔn)確掌握井下套損的真實(shí)情況。[1]井下電視可見(jiàn)光成像測(cè)井技術(shù)，可直觀地監(jiān)測(cè)井下油管或套管的技術(shù)狀況，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)井下電視圖像進(jìn)行了邊緣監(jiān)測(cè)，并根據(jù)井下管柱的尺寸計(jì)算出電視圖像中實(shí)物的幾何尺寸，達(dá)到了井下電視的定量解釋目的。

但井下攝像儀的研制設(shè)計(jì)技術(shù)還并不成熟，在很多方面還存在著研究的空間。井下攝像儀分類按照?qǐng)D像傳輸?shù)姆绞娇煞譃閮煞N，一種是直讀式，采用電纜或光纜將井下儀器采集的圖像直接傳到地面，測(cè)試具有實(shí)時(shí)性，但成本較高，操作復(fù)雜；另一種是存儲(chǔ)式，采用鋼絲攜帶儀器到井下采集圖像信息，回到地面后連接電腦將采集的讀出到電腦硬盤上，得到井下的圖像信息。

井下攝像儀在工作時(shí)處于黑暗無(wú)光環(huán)境中，因此為了保證儀器正常工作，需要配備井下照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)的光源波長(zhǎng)選擇對(duì)照明的效率有著重大的影響。本文就井下照明系統(tǒng)光源波長(zhǎng)的選擇進(jìn)行了研究和討論。

1 井下光源波長(zhǎng)選擇必要性

儀器在井下工作時(shí)光的亮度對(duì)于井下成像照明效果影響很大，一個(gè)高亮度的光源對(duì)于井下攝像效果至關(guān)重要。但井下工作環(huán)境狹窄，空間受限。對(duì)于存儲(chǔ)式或光纖直讀式的井下攝像儀來(lái)說(shuō)，電能是有限的，因此只能在有限的電池供電狀態(tài)下完成對(duì)井下的照明，必須提高光源的發(fā)光效率。

2 水的可見(jiàn)光吸收光譜分析

井下攝像儀工作的環(huán)境主要是在井下，儀器工作在液面以下時(shí)，井下液體會(huì)對(duì)儀器發(fā)出的光有吸收作用。

圖1 水的吸收光譜

圖1中黃色段為可見(jiàn)光波長(zhǎng)的分布范圍，從圖中可以看出480nm波長(zhǎng)附近的光在水中的吸收率系數(shù)最小，其他波長(zhǎng)的光吸收系數(shù)較大；大體來(lái)看，純水對(duì)紅色光、橙色光的吸收系數(shù)較大，對(duì)藍(lán)綠色光的吸收系數(shù)較小。采用藍(lán)綠色光源與采用白色光源相比，照明系統(tǒng)的照明效率將提高80%以上。

3 井下攝像光源選擇的試驗(yàn)與分析

采用自主研發(fā)的井下攝像儀在油田某觀察井測(cè)試，在液面上空氣中觀察管柱時(shí)得到的圖像如圖2所示，管柱顏色為黃褐色；在液面下觀察管柱時(shí)得到的的圖像如圖3顯示，圖像變成了藍(lán)綠色，這與我們水對(duì)光的吸收光譜分析是一致的。

圖2 采用白色led光源在井下液面上獲取的圖像

圖3 采用白色led光源在井下液面下獲取的圖像

根據(jù)以上水對(duì)可見(jiàn)光的光譜分析和不同波長(zhǎng)下水對(duì)光的吸收系數(shù)，井下水體對(duì)白色光源中的某些波長(zhǎng)可見(jiàn)光吸收較大，從提高能量利用率的角度分析，應(yīng)選擇在波長(zhǎng)480nm左右的藍(lán)綠色光源。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了井下攝像測(cè)試技術(shù)研究過(guò)程中，光源波長(zhǎng)對(duì)井下照明效率的影響，通過(guò)水對(duì)可見(jiàn)光吸收光譜的分析和采用白色可見(jiàn)光作為光源的井下攝像儀在井下測(cè)試時(shí)得到的圖像對(duì)比分析，得到了水對(duì)可見(jiàn)光藍(lán)綠色光源吸收最小的結(jié)論，建議以后的井下攝像儀光源波長(zhǎng)選擇480nm左右的可見(jiàn)光光源。

[1]張恩侖，井下攝像技術(shù)在套損井檢測(cè)中的應(yīng)用，《石油地質(zhì)與工程》,2002,16(4):41-42.