[发明专利]密绕光纤型超敏油井传感光缆

说明书

本发明公开了基于高温弹性体增敏结构上密绕光纤以显著增强声波、温度灵敏度的耐高温双参数传感光缆，涉及光纤分布式传感及井中油气勘探开发领域。传感光缆内部包含耐高温材料涂覆的传感光纤，可同时感知外界声波及温度信息。光缆内光纤间段紧密缠绕于耐高温弹性体增敏结构上，使单位长度内被测信号变化量更大，可显著提高传感光缆的声压及温度灵敏度。弹性增敏结构表面镀有金属层，可进一步提高弹性增敏结构导热性能及传感光缆的温度灵敏度。本发明具有传感灵敏度显著提高，双参量能同时测量等优点，传感光缆的声压灵敏度及温度灵敏度可望得到数量级的提升，可用于井中高温环境下长时期、高灵敏的勘探与开发监测。

技术领域

本发明涉及传感光缆技术领域，具体是指密绕光纤型超敏油井传感光缆。

背景技术

传统井中油气勘探采用电子检波器进行测试，每次测量中单个电子检波器仅能测量单点信息，串联多个电子检波器的方案成本较高，难以实现单炮覆盖全井范围的探测。然而，光纤分布式传感技术利用传感光缆作为传感媒介，可以对传感光缆内光纤上每一点的信息进行探测，空间分辨率及性价比要高很多。因此，光纤分布式传感技术应用于井中油气勘探开发时，探测效率显著提升，整体成本大幅下降，具有巨大的社会及经济效益。

现有光纤分布式传感系统在实际应用中，使用的光缆内传感光纤多为竖直状态或以较大螺距缠绕于中心加强件，传感光缆灵敏度有限。同时，由于现有传感光缆内部大多仅包含单根光纤，在使用单波长信号光源的情况下难以实现多参量测量。此外，现有普通传感光缆多应用于地面监测或管道安防监测等常温环境，难以满足井中油气勘探开发对传感光缆具有良好耐高温性能的要求。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种密绕光纤型超敏油井传感光缆，针对现有传感光缆灵敏度较低的问题，利用传感光纤间断紧密缠绕于弹性增敏结构的方法，有效提升了传感光缆的灵敏度，使其满足井中油气勘探开发高精度、高效率的要求。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

密绕光纤型超敏油井传感光缆，包括外护套、固化层、传感光纤、弹性增敏结构和抗拉加强件；传感光纤缠绕在弹性增敏结构上并通过固化层固定，传感光纤由交错分布的密绕段和非密绕段构成。

作为一种优选的方式，传感光纤的密绕段以100μm～1mm的螺距缠绕在弹性增敏结构上；传感光纤的非密绕段以1mm～1000mm的螺距缠绕在弹性增敏结构上。

作为一种优选的方式，传感光纤包括一根单模光纤，单模光纤内通过有两个不同波长的光信号，用于实现同时对声波和温度的分离测量。

作为一种优选的方式，传感光纤包括两根单模光纤，两根单模光纤分别用于声波和温度的测量。

作为一种优选的方式，外护套、所述弹性增敏结构采用耐高温材料制成；传感光纤表面涂覆有耐高温材料涂层。

作为一种优选的方式，弹性增敏结构为实心结构。

作为一种优选的方式，弹性增敏结构为弹性支撑层和空气层构成的空心结构。

作为一种优选的方式，弹性支撑层和空气层之间设有金属支撑层。

作为一种优选的方式，弹性增敏结构外表面镀有金属增敏层。

作为一种优选的方式，金属增敏层由铜构成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明传感光纤利用交错分布的密绕段和非密绕段结构间断紧密缠绕在弹性增敏结构上，可在保证较长传感距离的同时，使缠绕部分单位长度上的光纤实际长度更长，受到外界扰动累积的散射光信号变化更强。且弹性增敏结构受到外界环境影响产生形变及温度变化可进一步提升传感光纤产生形变及温度变化，使得传感光缆的声压灵敏度及温度灵敏度能够得到数量级的提高。