[發明專利]一種油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統及方法

在審

• 申請號: 202110503017.9
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113310564A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 楊明紅;邱書暢;詹浩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01K11/3206;E21B47/07
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

1.一種油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統，其特征在于，包括：信號發生裝置、反射光發生裝置、溫度參量解調裝置、振動參量解調裝置、數據采集裝置，其中：

所述信號發生裝置，包括固定波長激光光源、可調諧激光光源，其中，所述固定波長激光光源用于產生固定中心波長的第一激光信號，所述可調諧激光光源用于產生中心波長在預設掃描范圍內掃頻的第二激光信號；

所述反射光發生裝置，用于對所述第一激光信號和所述第二激光信號進行信號耦合，產生兩種探測信號注入光柵，生成對應的反射光；

所述溫度參量解調裝置，用于解調不同的中心波長的入射光，到達每個位置處光柵產生的反射光經過光電探測器之后得到的電壓強度信號；

所述振動參量解調裝置，用于將相鄰光柵之間的反射光進行干涉，并通過一個3×3耦合器產生三路相位差為120°的干涉信號；

所述數據采集裝置，用于根據所述電壓強度信號進行拼接得到對應位置處光柵的當前時刻的邊緣光譜圖，并與光柵在預設溫度的下邊緣光譜圖進行對比，確定下邊緣的漂移量，并基于所述漂移量，確定當前時刻光柵的溫度參量；還用于使用3×3算法解調根據所述三路相位差為120°的干涉信號之間的相位差值，解調出當前時刻的振動參量。

2.根據權利要求1所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統，其特征在于，所述探測光發生裝置包括第一耦合器、信號放大器、環形器，其中，所述第一耦合器分別與所述固定波長脈沖激光光源、所述可調諧脈沖激光光源相連接，用于產生復合探測脈沖光；所述信號放大器與所述第一耦合器連接，用于進行信號放大；所述環形器的第一端口與所述信號放大器連接，第二端口與光柵陣列相連接，第三端口分別與所述溫度參量解調裝置、所述振動參量解調裝置連接。

3.根據權利要求2所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統，其特征在于，所述溫度參量解調裝置包括第二耦合器和第一光電探測器，其中，所述第二耦合器與所述環形器連接，所述第一光電探測器分別與所述第二耦合器、所述數據采集裝置連接。

4.根據權利要求3所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統，其特征在于，所述振動參量解調裝置包括所述第二耦合器、光濾波器、干涉儀、3×3耦合器、第二光電探測器、第三光電探測器和第四光電探測器，其中，所述光濾波器、所述第二耦合器、所述干涉儀和所述3×3耦合器依次連接，所述3×3耦合器分別與所述第二光電探測器、所述第三光電探測器、所述第四光電探測器連接，所述第二光電探測器、所述第三光電探測器和所述第四光電探測器分別連接至所述數據采集裝置。

5.一種油井套管的振動參量和溫度參量的測量方法，其特征在于，基于根據權利要求1至4任一項所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量系統，所述油井套管的振動參量和溫度參量的測量方法包括：

獲取每個位置處的弱光柵的光譜漂移量和相鄰光柵之間反射光的相位差值；

使用可調諧脈沖激光器和波長掃描法，解調出每個位置處的弱光柵的當前時刻的邊緣光譜圖，并與光柵在預設溫度的下邊緣光譜圖進行對比，確定下邊緣的漂移量，并基于漂移量，確定當前時刻光柵的溫度參量；

結合3×3相位解調算法，解調出相鄰光柵間反射光的相位差信息，得到當前時刻的振動參量。

6.根據權利要求5所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量方法，其特征在于，所述根據不同中心波長的入射光產生的反射光經過光電探測器之后產生的所述電壓強度信號，轉換為光柵當前時刻的邊緣光譜圖包括：將不同的所述電壓強度信號的反射強度值拼接在一起，還原出各個光柵下邊緣處的所述邊緣光譜圖。

7.根據權利要求5所述的油井套管的振動參量和溫度參量的測量方法，其特征在于，所述與光柵在預設溫度的下邊緣光譜圖進行對比，確定下邊緣的漂移量包括：

根據同樣的預設范圍，分別在所述光柵在預設溫度的下邊緣光譜圖、所述光柵當前時刻的邊緣光譜圖取m個點，確定對應的第一部分光譜圖，其中，m為正整數；

將所述第一部分光譜圖和所述光柵當前時刻的邊緣光譜圖進行差分運算，得到對應的差分值；

確定當所述差分值為零時對應的m值，將m轉換為對應的所述漂移量。