自存储式单摄像头测井成像系统关键技术及石油深井工程应用研究

【资料简介】

自存储式单摄像头测井成像系统关键技术及石油深井工程应用研究

摘要

针对石油深井、高温高压井下环境常规有线电缆式井下成像布线繁琐、长线信号衰减、线缆损耗严重、深井作业成本高昂等难题，本文以北京鸿鸥成运仪器自存储式单摄像头石油测井成像系统为研究对象，介绍设备硬件参数、17‑4PH高强度外壳、70MPa耐压、‑20℃~175℃宽温适配、内置128G本地存储、电池短节独立供电等核心硬件配置；阐述井下自存储成像、井下独立供电、井下高清录像、地面后期读取整套工作原理。对比电缆式测井设备优缺点，分析自存储式设备在7000m超深石油井、高温高压储层、野外无供电钻井现场的适配优势，总结设备在套管破损检查、井壁结垢、套管腐蚀、储层裂隙识别、井下落物排查的工程应用效果，为石油深井井下可视化监测装备选型提供技术参考。

关键词：石油测井；自存储式井下摄像头；单摄像头成像系统；7000m超深井；高温高压测井；17‑4PH合金外壳；井下高清录像；套管完整性检测；无线缆测井；石油钻井运维

0 引言

我国深层、超深层油气资源已经成为油气勘探开发重点，7000m级超深石油深井井下环境复杂，井下高温、高压、高腐蚀，传统电缆式井下成像系统依靠超长传输线缆传输视频信号，存在线缆抗拉损耗、信号衰减、线缆缠绕、井内卡顿、线缆采购与运维成本高、野外现场布线繁琐等诸多短板。

自存储式单摄像头测井成像系统采用井下独立电池供电、本地存储卡存储视频，下放井下完成录像作业，起钻后导出井下影像，摆脱长距离电缆束缚，适配超深井、高温高压井、偏远野外钻井场地。本文基于该设备全套硬件参数，开展关键技术、工况适配、工程应用、优缺点系统性研究。

1 自存储式单摄像头测井成像系统整体硬件参数与结构

该设备探头尺寸Φ68mm×1500mm，搭载1/2.8英寸逐行扫描CMOS传感器，90°标准视场角，支持1920*1080高清分辨率；最大工作深度可达7000m，承压70MPa，工作温度‑20℃‑175℃，适配深层高温储层；外壳采用耐腐蚀高强度17‑4PH不锈钢材质，整机重量11.5kg，便携轻便；内置自带补光光源，作业续航6‑8h；视频支持H.265+/H.265/H.264/M‑JPEG多种压缩格式；标配128G大容量本地存储；可选配延时开关、井下温度传感器、深度传感器；采用电池短节独立供电，无需外接地面电缆供电。

整套设备结构紧凑一体化，摄像头、光源、主控板、存储模块、供电电池集成于圆柱形探头内部，无外部繁杂线路，可直接通过钻杆、钢丝绳下放至井下开展成像作业。

2 核心工作原理与关键技术

2.1 井下独立电池供电技术

设备搭载内置电池短节独立供电，单次续航6‑8小时，满足一次下放‑起升全流程测井作业，省去超长供电电缆，规避长线供电电压损耗。

2.2 井下本地自存储高清成像技术

CMOS传感器采集1080P井下实时影像，内置补光灯照亮黑暗井筒环境，视频压缩之后存储至128G高速存储卡；全程井下本地存储，不需要实时向地面传输信号，解决7000米深井视频信号长线衰减、卡顿、丢失问题。

2.3 高压高温耐压防护技术

17‑4PH高强度不锈钢外壳抗压70MPa，耐受175℃井下高温，抗硫化氢、地下水腐蚀，适配油气井恶劣井筒环境。

2.4 多传感器拓展技术

可加装深度、温度传感器，同步采集井下深度、井筒温度数据，影像与深度位置一一对应，精准定位井筒缺陷位置。

3 自存储式与电缆式单摄像头测井系统优缺点对比

3.1 自存储式优势

第一，无超长电缆，下放便捷，7000m超深井无需配备数千米传输线缆，降低线缆采购、缠绕、破损损耗成本；第二，无长线信号衰减，高清视频不卡顿；第三，独立电池供电，野外钻井无外接电源也可作业；第四，设备结构简单，故障率低，便携轻巧；第五，适配高温高压、高腐蚀深井，线缆不会被井下高温腐蚀损坏。

3.2 自存储式缺点

井下影像不能实时地面预览，必须起出探头之后读取录像；单次作业受电池6‑8小时续航限制，无法长时间不间断连续测井；不能实时远程操控摄像头参数。

3.3 电缆式优势

地面实时查看井下画面，实时调整光源、摄像头参数；地面持续供电，可长时间不间断测井；实时定位、实时预警井下突发井筒故障。

3.4 电缆式短板

超深井千米电缆笨重、易缠绕、易磨损；长线视频信号衰减严重；高温环境线缆外皮老化破损；野外场地布线繁琐。

4 自存储式设备适用场景与工程应用

4.1 7000m超深层石油深井检测

超深井线缆成本高，长线信号损耗严重，自存储式设备独立作业，完成套管腐蚀、破裂、变形、落物打捞前可视化排查。

4.2 高温高压稠油井、硫化氢腐蚀井

17‑4PH耐腐蚀外壳耐受高温腐蚀井筒，电缆线缆极易被高温、腐蚀气体损毁，自存储式无线缆结构适配高危井筒。

4.3 偏远野外山区钻井场地

野外无市电供电，内置电池供电即可独立完成测井作业，适合山地、戈壁油气井野外勘查。

4.4 煤层气井浅层‑深层井筒检测

煤层气井井筒狭窄、井下煤粉多，线缆极易裹挟煤粉卡顿，自存储探头下放顺畅，检测套管破损、煤粉堆积堵塞位置。

5 结论与展望

自存储式单摄像头测井成像系统依靠井下独立供电、本地存储，解决超深井电缆测井的诸多痛点，适配石油超深井、腐蚀井、野外无供电钻井、煤层气井场景；缺点为无法实时预览井下影像。后续可优化大容量长续航电池，拓展无线井下传输模块，兼顾本地存储与实时传输，适配更多特种井筒监测场景。

本篇细分关键词：石油测井，自存储式井下摄像头，单摄像头成像系统，7000m超深井，高温高压测井，17‑4PH合金外壳，井下高清录像，套管完整性检测，无线缆测井，石油钻井运维，煤层气井筒检测，井下落物排查，井筒腐蚀监测，CMOS成像传感器，井下电池供电，128G本地存储