[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

说明书

技术领域

本发明涉及激光监测技术领域，具体涉及一种温度传感系统及温度监测 方法。

背景技术

清蜡是油田开采中的一个重要难题，原因在于地层下温度较低，当温度 低于蜡的结晶温度时，蜡就会以固态的形式黏附在管壁上或夹杂在石油中，致 使阻塞管道，大大降低了采油的效率。为解决这个问题，长年以来大庆油田抽 油机井主要采用以热洗清蜡为主，利用声波降粘装置、刮蜡杆、固体防蜡器等 工具为辅的清蜡方法。目前油田上广泛存在着：油井热洗效率低、热洗方法的 优劣不明、缺乏反映油井热洗过程实时温度的数据等问题。存在这些问题的根 本原因是缺乏油井和套管之间热洗液体的温度分布情况，致使热洗过程中的温 度控制主要凭借施工人员的经验，从而导致热洗效果时好时坏，可靠性不高。 因此，对油井热洗过程中的温度进行监测将成为提高油田热洗效率的重要手 段，即而达到提高石油开采效率的目的。

井下环境具有高温，高压，化学腐蚀强以及电磁干扰强等特点，这就使得 常规传感器难以在井下很好地发挥效用，因此就无法实现对油井温度的实时监 测。由于缺乏对现场热洗过程中热洗参数的实时监测数据，数值模拟这种手段 也就不能很好的将热洗过程中的温度变化清晰地显示出来。

近年来兴起的光纤传感器以其独有的优势，非常适用于油井参数的测量， 且能监测油水井多个生产阶段的分布式井温。其突出的特点是抗干扰性强、耐 腐蚀、灵敏度高、重量轻、体积小、测量对象广泛、对被测场影响小、能够实 现多参量的分布式测量。但光纤传感器使用时可重复性不好，这是由于材质和 生产工艺等因素影响使其参数不同而导致，所以在使用之前必须经过一定的标 定实验，以确定其参数。在目前的光纤传感技术中，BOTDR是一种成熟而且 应用广泛的技术，我们已经成功获取了油田热洗测温的BOTDR技术实验及其 分析。通过这些实验的数据我们可以实时监测井下分布式温度，并据此确定出 合理的热洗参数，提高热洗的清蜡效果，提高采油效率。

发明内容

为了解决现有的井下温度监测传感器抗腐蚀性差、灵敏度低、结构复杂、 稳定性差的问题，提供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。

一种基于布里渊散射光时域反射分布式光纤传感系统，它包括激光器、 耦合器、检测器和光纤传感器，所述激光器输出光束至耦合器信号输入端， 所述耦合器的输入/输出端与光纤传感器的一端相连，所述耦合器的光信号输 出端与检测器的信号输入端相连，光纤传感器的另一端布设在油管的外表面 并且紧贴油管布设。

使用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，具体过称为：将光纤传感器下伸到油管的底端，利用光纤传感器测量每 一个油管待测量位置此时的布里渊频移量V_B(ε₀，T′)；通过下式