[发明专利]地热深井井壁分布式光纤温度监测系统及其方法

说明书

本发明涉及一种地热深井井壁分布式光纤温度监测系统及方法，属于温度监测技术领域，解决了现有技术无法实时获取地热钻探开发利用过程中地热井壁温度影响、地热水温度损耗的问题。本发明公开的监测系统包括分布式光纤温度测试装置、耐高温铠装光缆、光缆穿越装置。其中，耐高温铠装光缆作为测温敏感元件，随套管下入地热深井内的目标测量深度位置，用于感知井下耐高温铠装光缆线路方向上井壁温度或地热水温度的线性空间分布，能够实现准确获取不同地层、同地层不同深度的井壁温度信号或地热水温度信号，进而实现对地热深井井壁、地热水温度的永久性监测，为我国地热研究提供丰富的试验数据。

技术领域

本发明涉及地热深井井壁温度监测技术领域，尤其涉及一种地热深井井壁分布式光纤温度监测系统及其方法。

背景技术

地热深井井壁温度监测是地热资源开发利用的一项基础性工作，对于掌握地热深井热储及其周边地质环境的动态变化，保障资源的长期可持续开发利用具有重要的意义。

现有的地热温度监测一般采用电子温度传感器，产生的电信号在传输过程中容易受到电磁干扰，而且线路容易被腐蚀，无法无法实时获得地热钻探、开发利用过程中地热水温度损耗，地热井壁温度的影响，固井质量等相关的原始数据。

现有地热深井井壁温度监测技术的发展明显落后于实际地热开发利用需求，体现在如下三个方面：一是尚未形成可应用于实践的且完善的地热深井温度监测技术体系；二是地热深井井壁温度监测无据可依，国内外尚无专门的地热深井监测相关规范或指南；三是现有温度监测技术仅限于井口或井内水面以下，而涉及地热深井及其相关联的科学问题研究甚少；四是现有温度监测一般采用点式探测，点式测量只能测某个点的信息，只能通过下井和上提两个动作逐点测量地热深井内温度，无法同时采集所有数据。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种地热深井井壁分布式光纤温度监测系统及其方法，用以解决现有技术无法实时获取地热钻探开发利用过程中地热水温度损耗、地热井壁温度影响的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种地热深井井壁分布式光纤温度监测系统，其特征在于，包括分布式光纤温度测试装置、耐高温铠装光缆、光缆穿越装置；所述分布式光纤温度测试装置与所述耐高温铠装光缆连接；

所述分布式光纤温度测试装置，用于向所述耐高温铠装光缆发送激光信号，接受所述耐高温铠装光缆返回的携带温度信息的拉曼散射光信号，并进行分析和展示；

所述耐高温铠装光缆，通过所述光缆穿越装置，下入所述地热深井，并传输所述激光信号，采集地热深井内不同井壁位置的温度信息，将所述温度信息以拉曼散射光信号返回至所述分布式光纤温度测试装置；

所述光缆穿越装置，设置于井口，用于耐高温铠装光缆的穿越，以及套管固井水泥的密封。

上述技术方案的有益效果如下：上述方案彻底改变了现有地热井无法开展套管分布式温度监测的技术难题，耐高温铠装光缆随套管下入地热井中目标深度位置，实现了地热深井井壁温度(或地热水温度)的永久性监测。选择分布式光纤传感技术作为温度监测方法，取代传统电子温度计，因为一方面光纤传输的是光波信号，避免了背景技术中现有电子温度传感器容易受电磁干扰的缺陷，且光纤不易腐蚀，可有效地保证在恶劣环境下长期稳定地运行；另一方面光纤传感技术通过反射光携带温度信息，光缆作为传输和传感元件，无需专用传感器，不占用更多的空间，特别适用于地热深井井壁与套管的狭窄线性空间要求，提高工程实施的安全性。地热深井不同地层与套管之间的耦合程度不同，其热能损耗不一样，因为不同地层可能会出现不同的热能损耗量，本发明采用分布式测温技术，能够准确获取不同地层、同地层不同深度的井壁温度或者地热水温度信息，可为地热研究提供更为丰富的数据。

基于上述方法的另一个实施例中，所述光缆穿越装置包括密封筒、密封盘根和密封压帽；

所述密封筒，用于将所述光缆穿越装置固定在环形钢板上；