[发明专利]立井井壁变形分布式光纤检测方法

摘要

一种立井井壁变形分布式光纤检测方法，将传感光纤按检测路线铺设在井壁混凝土表面，用粘结剂进行打底和封槽，使传感光纤与井壁混凝土同步协调变形，当立井井壁受冻结压力、含水层水压力及注浆压力等压力作用而发生变形时，测试立井受外界压力作用下井壁轴向和环向应变值。分布式光纤传感技术为通过整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的变化量进行连续测量，得到后向布里渊散射光频率的漂移量，分析光纤周围应变的分布变化。根据立井井壁变形前后的应变值变化，探测井壁变形的损伤识别，实现对立井井壁检测的目的。该方法具有分布式、精度高、安装简便及成本低廉等特点，可适用于各种施工工艺下立井井壁的变形检测。

主权项

一种立井井壁变形分布式光纤检测方法，其特征在于，包括如下步骤：a、在井筒壁预测变形部位，沿立井井筒壁混凝土表面从上往下开挖多条纵向凹槽和环形凹槽，清除凹槽灰尘；b、在纵向凹槽和环形凹槽内分别铺设轴向传感光纤（2）和环向传感光纤（3），轴向传感光纤（2）和环向传感光纤（3）相互连通，用粘结剂对纵向凹槽和环形凹槽进行充填，使之能与井壁混凝土同步协调变形；从地面由上而下将光缆（5）沿井壁表面捆绑固定后，光缆下端在传感光纤铺设位置处与井壁内铺设的传感光纤外露端进行熔接，熔接处套装有起保护作用的金属波纹管（4），光缆上端与地面设置的BOTDR连接后进行井壁应变的检测；c、根据立井井壁的埋深、检测要求设定仪器的测试范围、频率、精度等参数，设定BOTDR对第一次井壁检测的应变量作为初始值、对井壁在外界压力作用下受轴向和环向变形时所测的应变量与初始值应变量的差值作为井壁所受的附加应变值Δε；d、当立井井壁受冻结压力、含水层水压力及注浆压力作用下发生变形时，基于布里渊频移与传感光纤应变之间的线性关系，通过BOTDR实时检测埋设在立井井壁内轴向传感光纤（2）和环向传感光纤（3）的变形，通过公式：Z＝c·T/2n计算出传感光纤线路某受力点到BOTDR入射端的距离Z，式中：c为真空中的光速，T/2为发出脉冲光至接收光纤某受力点返回的布里渊散射光的一半时间间隔，n为光纤的折射系数；得到轴向传感光纤（2）和环向传感光纤（3）布设区域内立井井壁的应变分布，确定井壁变形的空间位置，并结合井壁的应变变化异常探测井壁变形的受力性状。