[發明專利]一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統及利用該系統的井下溫度監測方法

無效

• 申請號: 201010109410.1
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101787882A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 張廣玉;董惠娟;何俊;林發枝;楊衎;朱丙奇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;G01K11/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統，其特征在于它包括激光器 (10)、耦合器(11)、檢測器(12)和光纖傳感器(14)，所述激光器(10)輸出光束 至耦合器(11)信號輸入端，所述耦合器(11)的輸入/輸出端與光纖傳感器(14)的一端 相連，所述耦合器(11)的光信號輸出端與檢測器(12)的信號輸入端相連，光纖傳感器 (14)的另一端布設在油管(H)的外表面并且緊貼油管(H)布設；

所述光纖傳感器(14)包括充油束管(1)、光纖(2)和PE護套(4)，所述PE護套 (4)的中心設置有充油束管(1)，充油束管(1)的中心設置有光纖(2)，所述光纖(2) 沿充油束管(1)長度方向設置。

2.根據權利要求1所述的一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統，其特 征在于光纖傳感器(14)還包括FRP加強件(5)，所述FRP加強件(5)包埋在PE護套(4) 中，并且對稱的設置在充油束管(1)的兩側。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統，其 特征在于光纖傳感器(14)還包括阻水繩(6)，所述阻水繩(6)包埋在PE護套(4)中， 并且設置在充油束管(1)和FRP加強件(5)之間。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統，其 特征在于光纖傳感器(14)還包括第二光纖(3)，所述光纖(2)和第二光纖(3)并排設 置在充油束管(1)內，光纖(2)和第二光纖(3)沿充油束管(1)長度方向設置。

5.根據權利要求3所述的一種基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統，其特 征在于光纖傳感器(14)還包括第二光纖(3)，所述光纖(2)和第二光纖(3)并排設置 在充油束管(1)內，光纖(2)和第二光纖(3)沿充油束管(1)長度方向設置。

6.使用權利要求1所述的基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統的井下溫度 監測方法，其特征在于具體過程為：將光纖傳感器(14)下伸到油管(H)的底端，利用 光纖傳感器(14)測量每一個油管(H)待測量位置此時的布里淵頻移量V_B(ε₀，T′)；通過 下式

VB(ϵ0,T′)=VB(0,T0)+∂VB∂ϵ·ϵ0+∂VB∂T·(T′-T0)]]>

求得待測量的位置的溫度T′，其中，V_B(ε₀，T′)表示光纖傳感器(14)在油管(H)待 測量的位置溫度T′下受到ε₀應變時的布里淵頻移量，V_B(0，T₀)為溫度T₀下自由光纖的布里 淵頻移量，為溫度系數，為應變系數，T₀為參考溫度。

7.使用權利要求1所述的基于布里淵散射光時域反射分布式光纖傳感系統的井下溫度 差監測方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一、將光纖傳感器(14)下伸到油管(H)的底端，測量此時的布里淵頻移量 V_B2(ε₂，T₂)；

公式一VB2(ϵ2,T2)=VB(0,T0)+∂VB∂ϵ·ϵ2+∂VB∂T·(T2-T0)]]>

其中V_B2(ε₂，T₂)表示光纖傳感器(14)在油管(H)的底端溫度T₂下受到ε₂應變時的布 里淵頻移量，V_B(0，T₀)為溫度T₀下自由光纖的布里淵頻移量，為溫度系數，為應 變系數，T₀為參考溫度；

步驟二、將光纖傳感器(14)向上移動N米，測量此時的布里淵頻移量V_B1(ε₁，T₁)；

公式二VB1(ϵ1,T1)=VB(0,T0)+∂VB∂ϵ·ϵ1+∂VB∂T·(T1-T0)]]>

其中V_B1(ε₁，T₁)表示光纖傳感器(14)在距油管(H)底端N米處溫度T₁下受到ε₁應變時 的布里淵頻移量；

步驟三、將步驟一和步驟二測量的兩個布里淵頻移量做差，如公式三計算不同深度的 溫度變化量；

公式三VB2(ϵ2,T2)-VB1(ϵ1,T1)=∂VB∂T(T2-T1)]]>

步驟一和步驟二為光纖傳感器(14)的同一處光纖，ε₁＝ε₂。