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井內成像儀（井下電視）的發展歷程與實際應用領域

更新時間：2020-05-25　點擊量：4466

摘要：井內成像儀（井下電視）測井是繼電磁學、物理學、聲學后，光學成像技術在測井中應用的又一學科。井內成像儀（井下電視）測井以其直觀性、及時性和準確性的特點，優于其它方法測井，正越來越受到用戶的歡迎。本文簡單介紹了井內成像儀（井下電視）測井儀器的工作原理、功能與組成，通過介紹井內成像儀（井下電視）在測井、水文、地質和礦產等領域的應用，探討了該技術在我國的發展狀況。并通過國內外同類產品的對比，探討了我國該技術今后的發展方向。

關鍵詞測井 / 井內成像儀 / 水文 / 地質 / 礦產

井內成像儀（井下電視）測井是繼電磁學、物理學、聲學后，光學成像技術在測井中應用的又一學科。它是利用光學成像原理，將攝像鏡頭安裝在儀器的前端。測井時，井下攝像鏡頭在可見光源的照射下，對井管內壁進行攝像，圖象信號通過電子線路的處理，產生頻率脈沖信號，再通過電纜傳送到地面的接收裝置，井行解碼形成圖像。并通過對圖像的分析，實現對井下套管狀況的實時監測。檢測過程直接反映井下狀況，并實時顯示圖像，直觀清晰，有利于正確判定井況和制定相應措施。

一、井內成像儀（井下電視）的工作原理

在可見光源的照明下，井內成像儀（井下電視）的攝像頭對套管內壁和井筒進行攝像，井內成像儀（井下電視）的電子線路對圖像進行信號放大處理，產生頻率脈沖信號，通過單芯電纜或多芯電纜將脈沖信號傳送到地面接收器對其進行放大解碼，產生與井下攝像一樣的圖像，該圖像信號送至錄像機進行錄像，可通過U盤導出錄像資料進行打印。

二、井內成像儀（井下電視）系統組成

井內成像儀（井下電視）測井儀系統由主控制箱、攝像機探頭、絞車、線纜、下井滑輪、計米器六部分組成。它具可實時傳輸高清的畫面，具有自動錄像保存視頻觀測系統。可供用戶選擇的補光系統，能應對不同情況的井下環境。到毫米的深度探測儀。使用超大容量的電池供電。攝像頭具備防水功能能長時間浸入水中工作不漏水等特點。尤其在干孔和清水孔條件下,能實時獲得非常清晰的彩色圖像, 為各種孔內事故處理提供可靠的依據,具有*的直觀性和真實性。

三、井內成像儀（井下電視）的用途

井內成像儀（井下電視）可以廣泛應用于測井、地質、礦產、水文井筒、樁基中地質體檢測等領域。還可應用于水下救援、水下監控、水產養殖等行業應用。可以實施井管探傷、堵漏、防砂、防堵的施工設計以及城鎮地下管道探傷修復。用以監測水井、礦井套管斷裂、變形、腐蝕、產出剖面、孔眼、產出液狀態、砂漏、結垢、堵漏質量及井下落魚位置和形狀等，以獲取井下工程信息。

四、我國井內成像儀（井下電視）技術的發展

我國對井內成像儀（井下電視）技術的研究起步較晚，早期的報道見諸于上世紀九十年代初期。比如1992年單秀蘭老師編譯介紹了國外井內成像儀（井下電視）系統、包括攝像系統、傳輸系統、測井線纜、以及應用實例。系統可以在3353米深，井下溫度110攝氏度的井下工作，但其使用的雙層鎧裝同軸電纜，由于傳輸距離長，以至于信號衰減大、失真嚴重。

1993年，寧夏地質局研制了NDT-1輕型井下彩色電視儀用于修井施工，但其探測深度僅為500米。自此到2000年，國內一直在做井內成像儀（井下電視）技術方面的研究，比如西安交大激光與紅外技術研究所就曾設計了一套井內成像儀（井下電視）系統，其探測深度為1000米。

進入二十一世紀，我國加快了井內成像儀（井下電視）技術的引進和研制，2001年中原、勝利、大港等油田引進了美國DHV公司的鷹眼電視測井儀。該系統耐壓69MPa，耐溫107℃，使用黑白攝像鏡頭。但由于其造價不菲，以及圖像實時性差的問題，并未得到廣泛使用。

井內成像儀系列是一種探測井下情況的視頻成像儀器，井內成像儀是能及時捕獲視頻影像的高科技電子儀器，該產品系統由攝像頭、傳輸電纜、主機控制箱、電池等設備組成。操作簡便、數據量大、圖像清晰、實時圖像監測、采集，能呈現清晰圖像，可用SD卡保存監測資料。尤其在干孔和清水孔條件下,能實時獲得非常清晰的彩色圖像, 為各種孔內事故處理提供可靠的依據,具有*的直觀性和真實性。

主要特點有：1、可實時傳輸高清的畫面，具有自動錄像保存視頻觀測系統。2、可供用戶選擇的補光系統，能應對不同情況的井下環境。3、到毫米的深度探測儀。4、使用超大容量的電池供電。5、攝像頭具備防水功能能長時間浸入水中工作不漏水等特點。

五、結論

井內成像儀（井下電視）具有實時性、直觀性，等特點：

1. 用于工程水文地質：觀測鉆孔中地質體的各種特征及細微構造，如地層巖性、巖石結構、斷層、裂隙、夾層、巖溶等，編錄地質柱狀圖。

2. 用于礦產地質：觀測礦體礦脈厚度、傾向和傾角，鉆孔自身的傾向和傾角；

3. 用于煤礦等礦山：觀測和定量分析煤層等礦體走向、厚度、傾向、傾角，層內夾矸及與頂板巖層的離層裂縫程度等；

4. 用于混凝土：觀察混凝土內空洞、裂隙、離析等缺陷的位置及程度；

5. 用于管樁：觀測樁內的各種異常和缺陷, 定量分析接頭質量及破碎、斷裂、裂隙的長度、寬度及走向等；

6. 用于地下管道：觀察管道內容物，定量分析管道裂隙及破碎、斷裂位置、長度、寬度及走向等；

7. 用于水井維修：檢測井壁的裂隙、錯位、井下落物、濾水管孔堵塞及流沙位置等情況。

此外，在鹽井故障處理、飲用水井檢修、水下打撈等方面，都有應用，具有廣闊的發展空間和市場前景。

全景型耐高溫測溫成像一體井下電視

全套：

控制系統

* 鋁合金主控箱，控制一體化

*測溫系統硬件及軟件
* 電壓輸入： 220V
* 深度接口：連接深度傳感器
* 探頭接口：連接探頭，傳輸視頻及電源
* 數據接口：可自行寫入井位井號，可自行校準深度
* 超高清 SD卡系統，大支持32G
* 深度歸零：測井前請將深度歸零，以便計數準確
* 顯示器：12寸高亮雙LED顯示屏，戶外可視

*功能按鈕：多功能操作按鈕

絞車及電纜

①電動絞車：220V電源輸入，可通過主控制箱的控制按鈕控制速度快慢和探頭升降

* 深度計數下井滑輪：帶深度計數功能，需要數據線連接主控箱使用

* 電機：永磁直流電機，1200W

* 絞盤：鐵質沖壓擋線盤

* 分體式對接探頭：方便互換不同尺寸規格的探頭

②*材質：TPE。

*結構：六芯雙絞電纜，電纜中間帶鋼絲，承拉280kg。

*耐溫-25°--150°（選用六芯電纜可以通用其他不同規格的探管）

③ 分體式對接探頭：方便互換不同尺寸規格的探頭

耐高溫測溫探管

①φ88mm探管

* 攝像頭尺寸： Φ88mm，管長：520MM

* 攝像頭材質：不銹鋼外殼。

* 攝像頭窗口：防爆玻璃視窗

* 攝像頭像素：2.8MM，CCD攝像機，700線高清低照度

* 鏡頭角度：全景130度，圓周360°

* 攝像頭燈： 前置16顆LED強光源燈珠。

*溫度：-20-60度,5小時左右，實時測溫

* 探頭耐壓：耐壓25MPA，大耐壓深度可達2500米

測溫范圍：-20-300度

②75MM，80度全景高溫攝像探管

* 全景攝像頭： Φ75mm，管長：540MM

* 攝像頭材質： 304不銹鋼

* 鏡片：防反光高壓高溫玻璃鏡片

* 攝像頭像素：CCD攝像機，700線

* 鏡頭角度：130度廣角

* 攝像頭燈： 配備8顆高亮度LED冷光源

* 探頭耐壓：耐壓25MPA，大耐壓深度可達2500米

* 溫度：-20℃-80℃/4小時，工作時間和溫度高低有關

測溫范圍：-20-300度

③75MM，100度全景高溫攝像探管

全景攝像頭, Φ75mm，管長：700MM

* 攝像頭材質： 304不銹鋼

* 鏡片：防反光高壓高溫玻璃鏡片

* 攝像頭像素：CCD攝像機，700線

* 鏡頭角度：130度廣角

* 攝像頭燈： 配備8顆高亮度LED冷光源

* 探頭耐壓：耐壓25MPA，大耐壓深度可達2500米

* 溫度：-20℃-100℃/4小時，工作時間和溫度高低有關

*實時測溫范圍-20-300度

探頭電纜連接器

根據石油測井工藝儀器設備設計制造，

帶有定位銷，軸向兩道密封，防水耐高壓高溫

深度計數下井滑輪：

* 下井滑輪：下井滑輪帶深度計數功能，需要數據線連接主控箱使用
* 深度計數功能：深度到0.005米，若出現誤差，可校準深度
* 深度歸零：測井前請將深度歸零，以便計數準確

管孔視頻報告軟件

完整判讀管孔內問題，并出具報告書。主要用于對管孔

檢測視頻進行回放預覽、截圖判讀、并可編輯管孔的變徑分段信息，自動生成管孔縱斷面

圖（綜合柱狀圖表），自動輸出檢測報告。

全自動野外地溫監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統

礦井測溫系統

TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

井內成像儀（井下電視）的發展歷程與實際應用領域

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