[发明专利]基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法

权利要求书

1.基于变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，包括铠装光缆(1)、变频声源发射器(2)、金属套管(3)、环形金属套管卡箍(4)、钻孔(5)、分布式光纤声波传感仪器(6)；

多个金属套管(3)依次通过环形金属套管卡箍(4)连接；

所述的铠装光缆(1)布设在金属套管(3)外壁上，并穿过环形金属套管卡箍(4)；

所述的变频声源发射器(2)安装固定在环形金属套管卡箍(4)里，并紧靠铠装光缆(1)；

铠装光缆(1)与分布式光纤声波传感仪器(6)连接；所述的分布式光纤声波传感仪器(6)放置在井口附近，用于记录井下变频声源发射器(2)发射的声波信号。

2.根据权利要求1所述的变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的铠装光缆(1)包括单模或多模或特种光纤；所述的单模或多模或特种光纤封装在连续金属细管内。

3.根据权利要求1所述的变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的变频声源发射器(2)包括采用金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，外壳一侧为内凹的圆弧形，用于与环形的金属套管(3)外侧紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的变频声源的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的变频声源发射器(2)内部包括三分量姿态传感器(7)、陀螺仪(8)、多通道信号放大和检测模块(9)、声源驱动电路(10)和供电电池(11)，三分量姿态传感器(7)和陀螺仪(8)均与多通道信号放大和检测模块(9)连接。

5.根据权利要求1到4任一项所述的变频声源的套管外铠装光缆定向系统的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、把金属套管(3)和铠装光缆(1)同步缓慢的下入完钻的井孔(5)里；

(2)、在井口把所述的环形金属卡箍(4)安装在两根金属套管(3)的连接处，环形金属套管卡箍(4)内放置变频声源发生器(2)和铠装光缆(1)，环形金属套管卡箍(4)用于固定并保护铠装光缆(1)和变频声源发生器(2)；

(3)在井口处用遥控器启动变频声源发生器(2)；

(4)、金属套管(3)和铠装光缆(1)一起下到井底后，用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管(3)外壁和井孔(5)之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管(3)、铠装光缆(1)和变频声源发生器(2)与地层永久性的固定在一起；

(4)、固井结束后，将铠装光缆(1)与分布式光纤声波传感仪器(6)相连接；

(5)、启动分布式光纤声波传感仪器(6)，采集记录沿铠装光缆(1)和金属套管(3)依次布设的变频声源发射器(2)发射的声波信号；

(6)、分布式光纤声波传感仪器(6)对采集记录到的各个变频声源发射器(2)发射的不同频率的声波信号进行调制解调，根据每个变频声源发射器(2)位置的铠装光缆(1)上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器(6)的瑞利散射光的走时和光在光纤中传播的速度，计算出每个变频声源发射器(2)在金属套管(3)上的坐标位置；根据铠装光缆(1)上背向散射回到分布式光纤声波传感仪器(6)的瑞利散射光的相位变化解调出每个变频声源发射器(2)所发出的声源信号的频率；

(7)、根据每个变频声源发射器发射(2)所发出的声源信号的频率推算出每个变频声源发射器(2)在井下金属套管(3)外的具体方位；

(8)、将每个变频声源发射器(2)在金属套管(3)上的坐标位置和具体方位依次连线，此连线既是铠装光缆(1)沿金属套管(3)的几何空间分布状态或也绘制出了铠装光缆(1)在井下的不同深度位置和其对应的地理方位；

(9)、在进行定向射孔作业时，根据每个射孔点的已知的铠装光缆(1)的深度位置和其对应的地理方位，调整好定向射孔枪，使铠装光缆(1)位于避射区域或角度的正中间，以保证在定向射孔作业时不会把铠装光缆(1)射断。