井下摄像测试技术中可见光光源波长选择研究

刘祥（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦124010）

井下摄像测试技术中可见光光源波长选择研究

刘祥（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦124010）

本文针对油田井下摄像测试中的照明光源选择问题进行探讨，得到了在井下使用波长为480nm附近的蓝绿色光源进行照明时，光源能量利用效率最高的结论，为井下摄像测试仪器的下一步研究奠定了良好的基础。

井下摄像；LED；480nm

随着油田开采年限的延长，油水井的套管损坏呈逐年上升趋势。目前有多项用于分析和解决套损的方法，但应用这些方法并不能准确掌握井下套损的真实情况。[1]井下电视可见光成像测井技术，可直观地监测井下油管或套管的技术状况，结合数字图像处理技术，对井下电视图像进行了边缘监测，并根据井下管柱的尺寸计算出电视图像中实物的几何尺寸，达到了井下电视的定量解释目的。

但井下摄像仪的研制设计技术还并不成熟，在很多方面还存在着研究的空间。井下摄像仪分类按照图像传输的方式可分为两种，一种是直读式，采用电缆或光缆将井下仪器采集的图像直接传到地面，测试具有实时性，但成本较高，操作复杂；另一种是存储式，采用钢丝携带仪器到井下采集图像信息，回到地面后连接电脑将采集的读出到电脑硬盘上，得到井下的图像信息。

井下摄像仪在工作时处于黑暗无光环境中，因此为了保证仪器正常工作，需要配备井下照明系统，照明系统的光源波长选择对照明的效率有着重大的影响。本文就井下照明系统光源波长的选择进行了研究和讨论。

1 井下光源波长选择必要性

仪器在井下工作时光的亮度对于井下成像照明效果影响很大，一个高亮度的光源对于井下摄像效果至关重要。但井下工作环境狭窄，空间受限。对于存储式或光纤直读式的井下摄像仪来说，电能是有限的，因此只能在有限的电池供电状态下完成对井下的照明，必须提高光源的发光效率。

2 水的可见光吸收光谱分析

井下摄像仪工作的环境主要是在井下，仪器工作在液面以下时，井下液体会对仪器发出的光有吸收作用。

图1 水的吸收光谱

图1中黄色段为可见光波长的分布范围，从图中可以看出480nm波长附近的光在水中的吸收率系数最小，其他波长的光吸收系数较大；大体来看，纯水对红色光、橙色光的吸收系数较大，对蓝绿色光的吸收系数较小。采用蓝绿色光源与采用白色光源相比，照明系统的照明效率将提高80%以上。

3 井下摄像光源选择的试验与分析

采用自主研发的井下摄像仪在油田某观察井测试，在液面上空气中观察管柱时得到的图像如图2所示，管柱颜色为黄褐色；在液面下观察管柱时得到的的图像如图3显示，图像变成了蓝绿色，这与我们水对光的吸收光谱分析是一致的。

图2 采用白色led光源在井下液面上获取的图像

图3 采用白色led光源在井下液面下获取的图像

根据以上水对可见光的光谱分析和不同波长下水对光的吸收系数，井下水体对白色光源中的某些波长可见光吸收较大，从提高能量利用率的角度分析，应选择在波长480nm左右的蓝绿色光源。

4 结语

本文介绍了井下摄像测试技术研究过程中，光源波长对井下照明效率的影响，通过水对可见光吸收光谱的分析和采用白色可见光作为光源的井下摄像仪在井下测试时得到的图像对比分析，得到了水对可见光蓝绿色光源吸收最小的结论，建议以后的井下摄像仪光源波长选择480nm左右的可见光光源。

[1]张恩仑，井下摄像技术在套损井检测中的应用，《石油地质与工程》,2002,16(4):41-42.