[發明專利]一種基于拉曼散射光時域反射計的油水井井下工況溫度的全分布式監測裝置及監測方法

無效

• 申請號: 201010103586.6
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN101818640A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 張廣玉;董惠娟;何俊;黃有權;楊衎;潘洪亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王吉東

1.一種基于拉曼散射光時域反射計的油水井井下工況溫度的全分布式監測裝置，其特征在于它包括拉曼散射光時域反射計(1)、放大電路(2)、數據采集器(3)和計算機處理系統(4)，所述拉曼散射光時域反射計(1)包括激光器(1-1)、波分復用器(1-2)、拉曼光纖(1-3)、第一探測器(1-4)和第二探測器(1-5)，

激光器(1-1)輸出光束至波分復用器(1-2)信號輸入端，所述波分復用器(1-2)的輸出/輸入端連接拉曼光纖(1-3)的一端，所述波分復用器(1-2)的斯托克斯光信號輸出端輸出斯托克斯光信號至第一探測器(1-4)的光信號接收端，所述波分復用器(1-2)的反斯托克斯光信號輸出端輸出反斯托克斯光信號至第二探測器(1-5)的光信號接收端，第一探測器(1-4)的數據輸出端連接放大電路(2)的一個信號輸入端，第二探測器(1-5)的數據輸出端連接放大電路(2)的另一個信號輸入端，放大電路(2)的信號輸出端連接數據采集器(3)的數據輸入端，所述數據采集器(3)的數據輸出端連接計算機處理系統(4)的數據輸入端。

2.根據權利要求1所述的一種基于拉曼散射光時域反射計的油水井井下工況溫度的全分布式監測裝置，其特征在于拉曼光纖外面封裝有不銹鋼無縫管(a)，且在拉曼光纖(1-3)與所述不銹鋼無縫管(a)之間填充有阻水油膏，所述不銹鋼無縫管(a)的外層絞合有雙層鋼絲(b)。

3.基于權利要求2所述的一種基于拉曼散射光時域反射計的油水井井下工況溫度的全分布式監測裝置的一種基于拉曼散射光時域反射計的油水井井下工況溫度的全分布式監測方法，其特征在于它的監測過程為：

步驟一：拉曼散射光時域反射計(1)開始工作，輸出反向散射光功率數據，具體過程為：激光器(1-1)輸出的光信號經波分復用器(1-2)后被耦合到拉曼光纖(1-3)中，所述拉曼光纖(1-3)緊貼油管(H)布設，且所述拉曼光纖(1-3)的另一端布設在油管(H)底端的外表面，被耦合到拉曼光纖(1-3)中的光信號在拉曼光纖(1-3)中傳輸時產生反向散射光并輸入至波分復用器(1-2)，波分復用器(1-2)同時輸出斯托克斯光信號和反斯托克斯光信號，第一探測器(1-4)探測斯托克斯光功率并輸出斯托克斯光功率數據至放大電路(2)的一個信號輸入端，第二探測器(1-5)探測反斯托克斯光功率并輸出反斯托克斯光功率數據至放大電路(2)的另一個信號輸入端；

步驟二：放大電路(2)接收反向散射光功率數據并放大輸出至數據采集器(3)，所述數據采集器(3)采集數據并輸出至計算機處理系統(4)，所述計算機處理系統(4)依據反向散射光的傳輸速度和反向散射光的光功率與探測位置處的絕對溫度的關系公式一進行處理，獲得油管(H)井下距離h與相應絕對溫度值T，同時計算機處理系統(4)將溫度隨距離的變化曲線顯示在計算機屏幕上，完成對油水井下溫度的實時在線監測，

公式一：T＝-hcΔγ/k{ln[P_a(T)/P_s(T)]-ln(λ_s/λ_a)}，其中，c為光在真空中的傳播速度，Δγ為偏移波數，k為波爾茲曼常數，P_a(T)為反斯托克斯光功率，P_s(T)為斯托克斯光功率，λ_s為斯托克斯光波長，λ_a為反斯托克斯光波長。