[实用新型]页岩气水力压裂中微地震监测系统

说明书

本实用新型提供一种页岩气水力压裂中微地震监测系统，包括：光频域反射仪系统，所述光频域反射仪系统包括光源模块、第一光纤耦合器、主干涉仪模块、副干涉仪模块、光电转化模块、数据处理模块，所述光源模块连接第一光纤耦合器，第一光纤耦合器输出两路分别用于连接主干涉仪模块和副干涉仪模块，主干涉仪模块和副干涉仪模块均与光电转换模块连接，所述光电转换模块数与数据处理模块相连；双螺旋缠绕光纤检波敏感装置采用串联方式复用为光纤检波器阵列，用于解决解决Φ‑OTDR传感系统微地震监测空间分辨率低，井中或地表掩埋探测布置工程量大、不能准确获取探测点位置信息的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感器领域的技术，具体涉及页岩气水力压裂中微地震监测系 统。

背景技术

本实用新型的目的在于提供一种页岩气水力压裂中微地震监测系统，解决Φ-OTDR传感 系统微地震监测空间分辨率低，井中或地表掩埋探测布置工程量大、不能准确获取探测点位 置信息的问题。

实用新型内容

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种页岩气水力压裂中微地震 监测系统，包括：光频域反射仪系统，所述光频域反射仪系统包括光源模块、第一光纤耦合 器、主干涉仪模块、副干涉仪模块、光电转化模块、数据处理模块，所述光源模块连接第一 光纤耦合器，第一光纤耦合器输出两路分别用于连接主干涉仪模块和副干涉仪模块，主干涉 仪模块和副干涉仪模块均与光电转换模块连接，所述光电转换模块数与数据处理模块相连； 双螺旋缠绕光纤检波敏感装置采用串联方式复用为光纤检波器阵列。

更进一步的技术方案是，光源模块包括可调谐半导体激光器，线宽100kHz，扫频脉冲光 扫频速率为1-100nm，最高输出功率10mW。

更进一步的技术方案是，主干涉仪模块包括环形器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、 偏振分束器，环形器连接双螺旋缠绕光纤检波敏感装置，接收背向散射瑞利信号，主干涉仪 模块为马赫-曾德尔干涉仪，其分为信号臂和参考臂，信号臂接收环形器端口输出的瑞利散射 光；参考臂光路连接偏振控制器，其主要作用是通过偏振分束器后将拍频光信号分成偏振方 向正交的P光、S光，避免两个正交方向上偏振信号的叠加，消除偏振寄生边带效应。

更进一步的技术方案是，副干涉仪模块形式为马赫-曾德尔干涉仪，包括第四光纤耦合 器、第五光纤耦合器，其中一条干涉臂连接延迟光纤，第五光纤耦合器输出的拍频信号经过 光电转换后用作数据采集卡的时钟。

更进一步的方案是第一光纤耦合器分光比为10：90，第二光纤耦合器分光比为1：99， 第三光纤耦合器分光比为50：50，第四光纤耦合器为50：50，第五光纤耦合器分光比为50： 50。

更进一步的技术方案是，光电转化模块包括第一平衡光电探测器、第二平衡光电探测器， 第一平衡光电探测器接收偏振分束器输出的传感光信号，第二平衡光电探测器接收副干涉仪 模块输出的参考光信号。

更进一步的技术方案是，双螺旋缠绕光纤检波敏感装置通过尾钉与地表耦合，无需掩埋， 采用串联方式将多个双螺旋缠绕光纤检波敏感装置复用为光纤检波器阵列。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：相比Φ-OTDR微地震监测系统空间分辨率 低，本实用新型采用扫频脉冲光探测，使系统空间分辨率只依赖于扫频范围而不依赖于脉宽， 可以达到很高的分辨率；相比现有油气田在探测井中或地表掩埋布置的分布式光纤声波探测 系统，本实用新型可以通过双螺旋缠绕光纤检波敏感装置在地表快速布置，减少了开采成本， 可以依据震源位置不断优化光纤布置的位置，实现对震源的精确定位以及对震动波形的采集， 为后续裂缝的识别提供基础。

附图说明

图1为本实用新型提供的页岩气水力压裂中微地震监测系统示意图。

图2为本实用新型采用的双螺旋缠绕光纤检波敏感装置示意图。

图3为本实用新型微地震监测和震源定位的系统解调算法示意图。