[实用新型]一种采用斜长分布式光纤的地下水封洞库安全监测系统

说明书

本实用新型公开了一种采用斜长分布式光纤的地下水封洞库安全监测系统，在地下水封洞库、水幕巷道和注水孔内分别布设三根光纤，第一根光纤上设有若干等间距分布的DTS测温光纤传感器，第二根光纤上设有若干等间距分布的DSS测压光纤传感器，第三根光纤上设有若干等间距分布的DAS测震光纤传感器，地下水封洞库、水幕巷道和注水孔内的三根光纤均与光电解调仪连接，光电解调仪的输出端依次连接数据分析可视化系统和决策分析终端。本实用新型通过集成DAS、DTS和DSS的多模式融合功能的光纤监测系统可通过地下震动、温度、压力变化在整根光纤传感器上产生的效应参数对地下水封洞库围岩多物理特性及行为进行动态监测，达到地下水封洞库生产动态调度和安全预警的目的。

技术领域

本实用新型涉及地下水封洞库安全实用新型领域，特别是一种采用斜长分布式光纤的地下水封洞库安全监测系统。

背景技术

近年来，中国工业已经步入快速发展的轨道，随天然气、石油的需求量日益增加、进口量不断上升，天然气及石油对外依存度日益加大；天然气已由2007年的2.0％上升到2016年的39.2％，石油已从1994年的1.9％上升到2017年的69％，形势异常严峻。目前，国家战略储备规划已经编制完成并正在实施。规划建设布点在全国各地的储库大都设置在地面上，且其储存设施大多是地面球罐，但这类储库存在一些不足：油库的消防要求较高，消防投资较大，安全性相对较差，特别是在战争状态下易成为首要的袭击目标，金属球罐的造价较高，并寿命相对较短，成本较高。为了弥补金属球罐设施的不足，许多国家利用地下作储库。

地下水封洞库具有以下优点：一是储存量大，机动性强、范围广；二是经济合理，虽然一次性投资大，但经久耐用，使用年限长；三是安全系数大，其安全性要远远高于地面设施。但是存储在人工地下洞库里的化工原料，对于人类和自然环境都具有潜在的危害。在洞库运营中，由于存储了大量的碳氢化合物，而且要不停入库出库地下洞库中的化合物，会造成围岩温度应力的提升和释放，在天然地震、环境振动等影响下，造成洞库围岩内的微小破裂发生发展。这些破裂会进一步发育成大的裂隙，并最终导致掉块、塌陷等灾难性后果。并且，在建设过程中的频繁爆破会造成前期地质勘探所无法预估的围岩破坏，从而在运营期间，在天然地震、环境振动等影响下，在一定条件下造成掉块、塌陷等灾难性后果。如果这些微小破裂以地震波信号的方式被监测到，洞库运营者就会根据这些信息，综合震动、温度、压力数据来制定实时动态调度运营策略。传统地下水封洞库的安全监测方法，微震、温度、压力三者互相独立、监测点仅有数十个，其中利用振弦类等传感器监测温度压力，电磁类的震动传感器来监测围岩内的微震动，基于三者数据进行监测预警，电磁类传感器系统可能引起电火花产生危险等安全事故。目前，国内外关于地下油气洞库安全性监测技术，尚未涉及采用光纤进行安全监测，此领域尚属空白。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种采用斜长分布式光纤的地下水封洞库安全监测系统。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

本实用新型的第一个目的是，提供一种采用斜长分布式光纤的地下水封洞库安全监测系统，在地下水封洞库、水幕巷道和注水孔内分别布设三根光纤，第一根光纤上设有若干等间距分布的DTS测温光纤传感器，第二根光纤上设有若干等间距分布的DSS测压光纤传感器，第三根光纤上设有若干等间距分布的DAS测震光纤传感器，地下水封洞库、水幕巷道和注水孔内的三根光纤均与光电解调仪连接，光电解调仪的输出端依次连接数据分析可视化系统和决策分析终端；其中：

所述DAS测震光纤传感器、DTS测温光纤传感器和DSS测压光纤传感器分别用于获得震动、温度、压力的实时数据；

所述光电解调仪用于接收震动、温度、压力的实时数据，并将震动、温度、压力的实时数据转换成相应的波形信号，并将其信号数字化；