[发明专利]一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统及利用该系统的井下温度监测方法

权利要求书

1.一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，其特征在于它包括激光器 (10)、耦合器(11)、检测器(12)和光纤传感器(14)，所述激光器(10)输出光束 至耦合器(11)信号输入端，所述耦合器(11)的输入/输出端与光纤传感器(14)的一端 相连，所述耦合器(11)的光信号输出端与检测器(12)的信号输入端相连，光纤传感器 (14)的另一端布设在油管(H)的外表面并且紧贴油管(H)布设；

所述光纤传感器(14)包括充油束管(1)、光纤(2)和PE护套(4)，所述PE护套 (4)的中心设置有充油束管(1)，充油束管(1)的中心设置有光纤(2)，所述光纤(2) 沿充油束管(1)长度方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，其特 征在于光纤传感器(14)还包括FRP加强件(5)，所述FRP加强件(5)包埋在PE护套(4) 中，并且对称的设置在充油束管(1)的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，其 特征在于光纤传感器(14)还包括阻水绳(6)，所述阻水绳(6)包埋在PE护套(4)中， 并且设置在充油束管(1)和FRP加强件(5)之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，其 特征在于光纤传感器(14)还包括第二光纤(3)，所述光纤(2)和第二光纤(3)并排设 置在充油束管(1)内，光纤(2)和第二光纤(3)沿充油束管(1)长度方向设置。

5.根据权利要求3所述的一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，其特 征在于光纤传感器(14)还包括第二光纤(3)，所述光纤(2)和第二光纤(3)并排设置 在充油束管(1)内，光纤(2)和第二光纤(3)沿充油束管(1)长度方向设置。

6.使用权利要求1所述的基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统的井下温度 监测方法，其特征在于具体过程为：将光纤传感器(14)下伸到油管(H)的底端，利用 光纤传感器(14)测量每一个油管(H)待测量位置此时的布里渊频移量V_B(ε₀，T′)；通过 下式

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

求得待测量的位置的温度T′，其中，V_B(ε₀，T′)表示光纤传感器(14)在油管(H)待 测量的位置温度T′下受到ε₀应变时的布里渊频移量，V_B(0，T₀)为温度T₀下自由光纤的布里 渊频移量，为温度系数，为应变系数，T₀为参考温度。

7.使用权利要求1所述的基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统的井下温度 差监测方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一、将光纤传感器(14)下伸到油管(H)的底端，测量此时的布里渊频移量 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)表示光纤传感器(14)在油管(H)的底端温度T₂下受到ε₂应变时的布 里渊频移量，V_B(0，T₀)为温度T₀下自由光纤的布里渊频移量，为温度系数，为应 变系数，T₀为参考温度；

步骤二、将光纤传感器(14)向上移动N米，测量此时的布里渊频移量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)表示光纤传感器(14)在距油管(H)底端N米处温度T₁下受到ε₁应变时 的布里渊频移量；

步骤三、将步骤一和步骤二测量的两个布里渊频移量做差，如公式三计算不同深度的 温度变化量；

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

步骤一和步骤二为光纤传感器(14)的同一处光纤，ε₁＝ε₂。