[实用新型]用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤层气测井领域，尤其涉及一种用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统。

背景技术

目前，在煤层气测井领域中，煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4(甲烷)，与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。煤层气是煤矿瓦斯爆炸事故的根源，煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。因此不仅在探测的过程中需要用到大量的压力传感器，在开发利用的过程中也需要不断的监测煤层气的压力变化，在利用地下洞穴来存储煤层气的时候，也需要监测其温度分布和压力分布，从而了解液气界面、存储能力、泄漏等情况。

但在现有技术的方案中，操作者更希望得到井底、井筒中温度、压力场的动态分布，这就需要以机械方式在井筒中上下移动井下传感器，从而导致整个测量过程周期较长，测量精度也受到限制；同时煤层气井中环境比较复杂，电磁干扰比较强，而电子产品的长期稳定性、可靠性极、及抗干扰能力是有限的。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统，能够具有准确的分布式测量能力，可以在不干扰煤层气井参数场的情况下同时测出井下的温度、压力，并可以测出井下的温度、压力剖面，从而为煤层气的开采、控制、评估提供理论依据。

本实用新型实施例提供了一种用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统，所述系统包括宽带光源、双向耦合器、光纤光栅传感器阵列、波长解调仪、地面数据处理显示设备和传输光缆，其中：

所述宽带光源与所述双向耦合器连接，所述双向耦合器、光纤光栅传感器阵列和传输光缆依次连接；所述双向耦合器、波长解调仪和地面数据处理显示设备依次连接；

所述宽带光源发出的光经所述双向耦合器后传给煤层气井中的光纤光栅传感器阵列；

所述光纤光栅传感器阵列实时监测煤层气井中的温度、压力变化，以中心波长变化的方式反射回所述双向耦合器，并耦合到所述波长解调仪中；

再经所述地面数据处理显示设备处理后，将波长信号转换为相关物理量，并由显示屏现场显示物理量的变化，从而实时反映煤层气井中的实际状况。

所述宽带光源的波长带宽完全覆盖所述光纤光栅传感器阵列的中心波长带宽。

所述光纤光栅传感器阵列由分布在同一根传输光缆上各个测点上的光纤光栅温度压力传感器组成。

所述波长解调仪采用光谱分析仪或波长编码与解调光电转换系统。

所述地面数据处理显示设备直接显示各测点的温度压力值，并以4-20mA的物理量来输出各测点的温度压力值。

所述传输光缆为防水钢丝加强型光缆，与光纤光栅传感器熔接保护，并采用不锈钢管全密封结构。

由上述所提供的技术方案可以看出，所述系统包括宽带光源、双向耦合器、光纤光栅传感器阵列、波长解调仪、地面数据处理显示设备和传输光缆，其中所述宽带光源与所述双向耦合器连接，所述双向耦合器、光纤光栅传感器阵列和传输光缆依次连接；双向耦合器、波长解调仪和地面数据处理显示设备依次连接；所述宽带光源发出的光经所述双向耦合器后传给煤层气井中的光纤光栅传感器阵列；所述光纤光栅传感器阵列实时监测煤层气井中的温度、压力变化，以中心波长变化的方式反射回所述双向耦合器，并耦合到所述波长解调仪中；再经所述地面数据处理显示设备处理后，将波长信号转换为相关物理量，并由显示屏现场显示物理量的变化，从而实时反映煤层气井中的实际状况。通过该系统，能够具有准确的分布式测量能力，可以在不干扰煤层气井参数场的情况下同时测出井下的温度、压力，并可以测出井下的温度、压力剖面，从而为煤层气的开采、控制、评估提供理论依据。

附图说明

图1为本实用新型所提供用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统，能够具有准确的分布式测量能力，可以在不干扰煤层气井参数场的情况下同时测出井下的温度、压力，并可以测出井下的温度、压力剖面，从而为煤层气的开采、控制、评估提供理论依据。

为更好的描述本实用新型实施方式，现结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明，如图1所示为本实用新型所提供用于煤层气井监测的光纤光栅传感系统的结构示意图，图1中包括宽带光源1、双向耦合器2、光纤光栅传感器阵列3、波长解调仪4、地面数据处理显示设备5和传输光缆6，其中：