[發明專利]基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統

有效

• 申請號: 201210014884.7
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102562036A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李儒峰;趙彥華;何俊;涂俊梁
• 申請（專利權）人: 北京奧飛搏世技術服務有限公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/07;E21B47/135
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;朱世定

1.一種基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統，其特征在于，其包括：

壓力光纖光柵傳感器，其布設于油管外表面，通過感受油管外壓力而使光纖光柵的中心波長發生變化；

溫度光纖光柵傳感器，其布設于油管外表面，通過感受油管外溫度而使光纖光柵的中心波長發生變化；

激光器，其用于輸出光束；

耦合器，其輸入端接收所述激光器的輸出光束，并將其傳給所述的壓力光纖光柵傳感器及溫度光纖光柵傳感器；

解調儀，其信號輸入端與所述的耦合器的光信號輸出端相連，用于監測所述壓力光纖光柵傳感器中心波長的變化及溫度光纖光柵傳感器中心波長的變化，進而測得煤層氣井的壓力和溫度。

2.根據權利要求1所述的基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統，其特征在于，所述的壓力光纖光柵傳感器包括：

壓力傳感器殼體，其上設置一蓋板，所述的蓋板上端設置有圓形平膜片，一壓力實施于所述蓋板的圓形平膜片上，所述的蓋板下端連接一傳力桿；

等強度懸臂梁，其設置于所述壓力傳感器殼體內，并與所述傳力桿相嚙合，所述的等強度懸臂梁上表面具有一凹槽，所述凹槽上設置有壓力光纖光柵，所述的壓力光纖光柵引出一引出光纖至所述壓力傳感器殼體外，該引出光纖連接所述耦合器。

3.根據權利要求2所述的基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統，其特征在于，所述的溫度光纖光柵傳感器包括溫度傳感器殼體，所述的溫度傳感器殼體與所述的壓力傳感器殼體緊密連接，所述的溫度傳感器殼體內設置有溫度光纖光柵，所述的溫度光纖光柵引出另一引出光纖至所述溫度傳感器殼體外，該另一引出光纖連接所述耦合器。

4.根據權利要求2所述的基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統，其特征在于，所述的等強度懸臂梁通過高性能粘結劑固定于所述壓力傳感器殼體內。

5.根據權利要求2所述的基于光纖傳感的煤層氣井壓力、溫度監測系統，其特征在于，所述的蓋板與所述壓力傳感器殼體之間的接觸面均勻涂抹高耐久性密封膠。

6.根據權利要求2所述的基于光纖傳感器的煤層氣井液位監測系統，其特征在于，所述壓力傳感器殼體上具有一光纖引出孔，所述的引出光纖通過所述光纖引出孔引出，所述的光纖引出孔通過高耐久性密封膠密封。

7.根據權利要求2所述的基于光纖傳感器的煤層氣井液位監測系統，其特征在于，所述溫度傳感器殼體上具有一光纖引出孔，所述的另一引出光纖通過所述光纖引出孔引出，所述的光纖引出孔通過高耐久性密封膠密封。

8.根據權利要求1所述的基于光纖傳感器的煤層氣井液位監測系統，其特征在于，利用如下公式求得煤層氣井壓力：

P＝(Δλ_BS-Δλ_BT)E/2vC_ε

其中，Δλ_BS、Δλ_BT分別為光纖光柵壓力傳感器和光纖光柵溫度補償傳感器的中心波長變化量，其由解調儀測出；E為光纖光柵彈性模量；v為光纖光柵泊松比；C_ε分別表示光纖光柵應變系數。

9.根據權利要求1所述的基于光纖傳感器的煤層氣井液位監測系統，其特征在于，利用如下公式求得煤層氣井溫度：

ΔT_T＝Δλ_BT/C_T

其中，Δλ_BT為光纖光柵溫度補償傳感器的中心波長變化量，其由解調儀測出；C_T表示光纖光柵溫度系數。