双目石油测井成像系统结构原理与井下成像技术研究

【资料简介】

双目石油测井成像系统结构原理与井下成像技术研究

前言

石油测井井下成像技术是油气田井筒检测、套管损伤排查、井下故障研判、储层勘查的核心可视化手段，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发双目石油测井成像系统、电缆式单摄像头石油测井成像系统、自存储式单摄像头测井成像系统三款主流井下摄像设备，适配不同井深、井下温度、压力环境。本文基于设备硬件参数、耐压耐温性能、成像模式、传输方式，对比双目与单目电缆式测井成像系统优缺点、适用工况，为油气勘探、修井作业、井筒运维、地热井检测、地下水勘察提供理论与设备选型依据。

摘要

为解决深层油气井井下观测视野局限、井筒内壁缺陷定位偏差、三维信息缺失等难题，本文以北京鸿鸥成运Φ68mm双目石油测井成像系统为研究对象，阐述双目立体成像硬件架构、17‑4PH高强度耐压外壳、双CMOS传感器成像原理，分析设备0‑7000m超深井作业、70MPa承压、‑20℃~175℃超宽耐温区间的核心性能。对比传统单目摄像设备，探究双目立体视觉在套管裂纹、腐蚀坑、射孔位置、井下落物三维定位的技术优势，总结双目测井成像系统在超高温超高压深井、深层地热井、深层地下水勘查的应用路径，为井下可视化监测装备升级提供参考。

关键词：双目测井成像系统；立体视觉；7000米深井；17‑4PH外壳；超高压耐高温；井筒缺陷检测；油气井测井

1 引言

国内深层、超深层油气资源开发力度持续加大，7000m以上超深井井下环境复杂，井筒套管腐蚀、变形、破裂、射孔堵塞、井下落物故障频发。传统单摄像头井下成像仅可获取二维平面画面，无法测量缺陷深度、落物尺寸、套管形变三维参数，容易造成修井方案设计失误、井下故障排查效率低下。

井下双目立体成像技术依托双镜头视差原理，实现井筒内壁三维重建、缺陷精准测距，是当下超深井可视化监测主流技术方向。北京鸿鸥成运双目石油测井成像系统针对超深井恶劣工况定制研发，适配高温高压井下环境，打破国产井下摄像设备耐温、耐压、探测深度短板，广泛应用于油气田、中深层地热井、水文地质勘察井的井下检测工作。本文从设备结构、工作原理、性能参数、技术优势、工程应用展开系统性研究。

2 双目石油测井成像系统整体硬件结构

双目石油测井成像系统探头整体规格Φ68mm×1500mm，外壳采用17‑4PH沉淀硬化不锈钢材质，具备高强度、抗腐蚀、耐井下高矿化度污水侵蚀的性能，适配油气井、地热井高腐蚀井下水环境。

核心成像单元搭载两组1/2.8英寸逐行扫描CMOS图像传感器，双镜头同步采集井筒内壁画面，依靠双目视差算法实现立体成像；设备内置大功率井下补光光源，漆黑井筒内实现高清照明；整机最大工作深度可达7000m，最大承压70MPa，工作温度区间‑20℃~175℃，可应对超深层深井高温高压特种工况。

供电模式采用电池短节内置供电，单次续航工作时长6‑8h；视频支持H.265+、H.265、H.264、MJPEG多格式压缩，成像分辨率1920*1080高清画质；可选配延时开关、温度传感器、深度传感器，作业时同步采集井下深度、井下温度数据；内置128G大容量存储模块，井下作业全程留存高清视频资料。

整套系统由井下双目探头、铠装传输电缆、地面主控终端、电动绞车计米系统组成，探头下放过程实时传输井下立体影像，地面终端实时观测井筒内壁全部工况。

3 双目立体成像工作原理

双目立体成像原理模拟人类双眼视觉，左右两个CMOS摄像头存在固定视差距离，同步拍摄同一井筒内壁区域，两组画面像素点存在位置偏差；主控终端内置图像处理算法，通过像素视差计算镜头到井壁的实际距离，构建井筒内壁三维立体模型。

单目摄像头仅能够采集二维平面图像，仅可观测缺陷位置，无法测量腐蚀坑深度、套管裂纹宽度、井下落物体积大小；双目系统可直接输出三维坐标，精准定位射孔孔眼、套管破损、井下堵塞物的空间参数，工作人员依靠三维数据精准制定修井、洗井、套管修复施工方案，规避二维成像带来的测量误差。

4 双目测井成像系统核心技术优势

第一，超深井特种环境适配能力强。设备承压70MPa、耐温最高175℃，7000米超深层油气井、高温地热井井下高温高压环境均可稳定作业，电缆式单摄像头测井系统最高仅适配3500m井深、80℃井下温度，无法满足超深井工况。

第二，立体三维成像，缺陷检测精度更高。双镜头立体测距，精准获取井筒内壁腐蚀、裂纹、变形、堵塞物三维尺寸，解决单目摄像头平面成像无法测距的短板，大幅降低修井施工误判概率。

第三，高清成像续航持久。内置大容量供电电池，单次连续工作6‑8小时，满足超长井筒多次下放检测作业；1080P高清CMOS传感器，井下强光补光，浑浊水环境依旧清晰捕捉细微井壁缺陷。

第四，硬件材质耐腐蚀。17‑4PH不锈钢外壳，抵御油气井硫化氢、高矿化度地下水腐蚀，设备使用寿命更长，降低油田设备运维成本。

5 设备短板与局限性

一是探头外径Φ68mm，对比电缆式单目探头Φ55mm，探头直径更大，不适用于内径小于70mm的小型监测井、浅层水文钻孔；二是双目成像算法数据量大，视频传输带宽要求更高；三是设备整体重量11.5kg，重于单目9.5kg探头，浅层轻便型野外勘察作业便携性偏弱；四是双目结构复杂，井下浑浊高杂质水体中，双镜头容易同时被泥沙遮挡，对井下水质洁净度要求高于单摄像头设备。

6 适用场景分析

1. 7000m以内超深层油气勘探井、高温高压储气库井，排查套管高温高压形变、腐蚀破损；

2. 中深层地热换热井、干热岩试验井井下可视化检测，观测换热管破损、井筒堵塞、结垢情况；

3. 大型油田大修井、复杂落物打捞前期井下勘察，依靠三维成像精准测量落物尺寸；

4. 深层承压水水文地质勘探井、矿山深层排水井井筒缺陷排查；

5. 油气田高温高压试验井、井下高温工况科研试验监测。

7 结语

双目石油测井成像系统依托立体视觉成像技术，在超深井高温高压工况、井筒三维缺陷检测层面具备不可替代的技术优势，同时受探头尺寸、重量、成像环境限制，更适配深层大型油气井、地热井工程。后续可优化探头小型化设计，改进抗泥沙遮挡镜头结构，拓宽浅层小型监测井适用范围，推动国产双目井下可视化装备全面升级。

关键词

双目测井成像系统，立体视觉，7000米深井，17‑4PH外壳，超高压耐高温，井筒缺陷检测，油气井测井，CMOS图像传感器，井下探头，三维成像，超深层油气井，地热井可视化监测，套管腐蚀检测，井下落物定位，电动绞车计米系统