[发明专利]一种基于光纤传感技术的智能套管监测系统

说明书

技术领域

本发明属于激光监测技术领域。

背景技术

近年来，随着石油开采的不断进行，油井套管损坏的现象越发严重。套管的损坏严重影响了油田的正常运行,增大了油田的运营成本。由于套管所处环境恶劣，套损监测已成为困扰石油界的一个难题。如果能够对井下地层参数如应变和温度状态进行准确可靠、在线实时的监测,可在一定程度上能够预测套管的损坏。传统的电子类传感器无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁、地干扰下工作。并且，生产测井和测试都是采用偶尔测量的方式在井下采集信息，不能保证进行测量的时间就是诊断生产问题和油藏变化的最佳时机，因此经常无法准确描述油藏的动态变化特征。因此，地层参数信息的成功和实时采集(包括井下套管外参数监测、井下套管内参数监测、井上输油管线监测、储油罐监测)已成为了数字油田中重要的部分。然而，光纤传感技术可以克服以上这些困难。

光纤传感技术是以光为载体、光纤为媒介,感知和传输被测外界信号的新型传感技术。通过光纤传感器可实现与温度和应变相关的许多物理量和化学量的直接与间接测量。光纤传感器对电磁干扰不敏感并且能承受极端条件(包括高温、高压以及强烈的冲击与振动)，可以高精度地测量井筒和井场环境参数。同时，光纤传感系统具有分布式测量能力，可以在不干扰油井参数场的情况下同时测出井下地层参数如温度、压力，并可以测出井下的温度、压力剖面，可以获得传统测试方式无法获取的数据，为油井动态监测提供了一种更理想的手段，是其它测井不可替代的一种测试方式，是测试技术的一个突破。随着技术不断进步和成熟，光纤传感系统在油井探测领域获得广泛的应用，在光纤测试系统中，其井下传感器不含电子元件，长期稳定性好。

发明内容

本发明是为了解决现有的井下套损监测电子类传感器抗腐蚀性差、灵敏度低、结构复杂、稳定性差，无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁、地干扰下工作和在线实时监测的问题，本发明提供了一种基于光纤传感技术的智能套管监测系统。

一种基于光纤传感技术的智能套管监测系统，它包括智能套管、激光器、光耦合器和检测器，所述激光器输出光束至光耦合器的信号输入端，所述光耦合器的输入/输出端与智能套管的光纤跳线相连，所述光耦合器的光信号输出端与检测器的信号输入端相连，

所述的智能套管包括套管本体、FBG应变传感器、复合传感器、复合传感器保护罩和FBG应变传感器保护层；

所述的复合传感器为全分布式BOTDR与ROTDR构成的复合传感器，

所述的FBG应变传感器和复合传感器紧密贴合在套管本体外侧壁上，所述的复合传感器与沿套管本体的轴向平行，

FBG应变传感器保护层缠绕在套管本体外侧壁上，且FBG应变传感器保护层覆盖整个FBG应变传感器和复合传感器的一部分，使FBG应变传感器与套管本体固定连接，在FBG应变传感器保护层的上方和下方，通过复合传感器保护罩使复合传感器紧贴在套管本体外侧壁上，

FBG应变传感器的信号输出端和复合传感器的信号输出端均通过光纤跳线与光耦合器的输入/输出端连接。

本发明带来的有益效果是，本发明结构简单，测试精度高，其测试精度可以达到1℃，空间分辨率能达到0.5m，可以高精度地测量地层参数；本发明长期稳定性好，由于不含电子元件对电磁干扰不敏感并且能承受极端条件(包括高温、高压以及强烈的冲击与振动)，从而使传感器在恶劣环境中具有优良的耐久性；本发明光纤传感系统具有分布式测量能力，可以监测被测量的空间分布，给出剖面信息。同时本发明还实现了油水井下地层参数的实时在线监测。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于光纤传感技术的智能套管监测系统的原理示意图；

图2为具体实施方式一所述的智能套管的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1和2说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于光纤传感技术的智能套管监测系统，它包括智能套管1、激光器2、光耦合器3和检测器4，所述激光器2输出光束至光耦合器3的信号输入端，所述光耦合器3的输入/输出端与智能套管1的光纤跳线相连，所述光耦合器3的光信号输出端与检测器4的信号输入端相连，

所述的智能套管1包括套管本体1005、FBG应变传感器1001、复合传感器1002、复合传感器保护罩1003和FBG应变传感器保护层1004；

所述的复合传感器1002为全分布式BOTDR与ROTDR构成的复合传感器，