井下攝像測試技術(shù)中可見光光源波長選擇研究

劉祥（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

井下攝像測試技術(shù)中可見光光源波長選擇研究

劉祥（中國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)油田井下攝像測試中的照明光源選擇問題進(jìn)行探討，得到了在井下使用波長為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

隨著油田開采年限的延長，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]井下電視可見光成像測井技術(shù)，可直觀地監(jiān)測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，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)光源波長的選擇進(jìn)行了研究和討論。

1 井下光源波長選擇必要性

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說，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中黃色段為可見光波長的分布范圍，從圖中可以看出480nm波長附近的光在水中的吸收率系數(shù)最小，其他波長的光吸收系數(shù)較大；大體來看，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)可見光的光譜分析和不同波長下水對(duì)光的吸收系數(shù)，井下水體對(duì)白色光源中的某些波長可見光吸收較大，從提高能量利用率的角度分析，應(yīng)選擇在波長480nm左右的藍(lán)綠色光源。

4 結(jié)語

本文介紹了井下攝像測試技術(shù)研究過程中，光源波長對(duì)井下照明效率的影響，通過水對(duì)可見光吸收光譜的分析和采用白色可見光作為光源的井下攝像儀在井下測試時(shí)得到的圖像對(duì)比分析，得到了水對(duì)可見光藍(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選擇480nm左右的可見光光源。

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