用于干热岩深井的分布式温度测试系统的制作方法

本实用新型涉及分布式光纤传感探测技术，尤其涉及一种用于干热岩深井的分布式温度探测系统。

背景技术：

“十二五”期间实施的全国地热资源调查评价表明，我国干热岩资源丰富，节能减排效益显著，勘查开发前景广阔。“十三五”期间，需要进一步开展干热岩资源调查评价，逐步查明重点地区地热资源分布，评价地热资源量、可开采资源量和开采潜力，圈定若干具有勘查前景和发电、供热潜力的干热岩目标区，开展干热岩地热资源勘查和试验，开发基地建设，探索干热岩资源作为未来接替能源的可行性，形成我国干热岩地热资源勘查开发技术支撑体系。

干热岩是指埋藏于距地表2～6km深处、温度为150～650℃、无裂隙、没有水或蒸汽的热岩体。与核能(裂变和聚变)、太阳能、其他可再生能源相比，干热岩资源具有资源和潜力巨大、广泛分布、开发利用对环境影响小、相对安全、利用效率高、成本低等突出优点。

现有地球物理测井技术中使用热电偶、热敏电阻(铂电阻)、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器等，上述设备在测量范围内精度高，灵敏度好，一直作为温度测试研究的重要手段。但是，由于其只能实现点式测温，工程应用受到限制。干热岩深孔测试中，为了更好地把握深孔地热分布情况，需要实现全孔分布式温度测试。本实用新型使用分布式光纤温度测试技术，是对传统孔中测温方法的一次革新，仅利用一根光缆实现温度传感和信号传输，同时光缆具有抗电磁干扰、耐腐蚀和耐高温等特性，适合干热岩孔的温度测量。随着我国对新能源、清洁能源开发利用的不断重视，利用光纤传感技术的地层温度测试可实现快速、准确、实时的数据获取与分析，具有重要的应用前景。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统，用以解决现有方法只能实现点式测温的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统，包括：分布式光纤温度采集装置、下井装置和测温光缆；其中，分布式光纤温度采集装置为发出激光、实现光传输和分离、温度数据采集和测定的装置；下井装置用于测温光缆收纳、运输、下井和收缆；测温光缆作为系统的温度传感元件和数据传输通道。

所述分布式光纤温度采集装置进一步包括：脉冲光源模块、波分复用模块、光电转换模块、高速数据采集模块、工控机，

其中，脉冲光源模块连接到波分复用模块的输入接口；波分复用模块的一输入输出接口与测温光缆连接，波分复用模块的两个输出接口分别接入光电转换模块的两个输入端；光电转换模块连接高速数据采集模块，高速数据采集模块通过RS232接口连接工控机；

脉冲光源模块为激光二极管，用于输出激光信号到波分复用模块的输入接口；

波分复用模块为拉曼多模光纤波分复用模块，用于将激光信号通过输入输出接口发送到测温光缆中；

波分复用模块还用于将斯托克斯光和反斯托克斯光进行分离，通过两个输出接口分别送入光电转换模块；

光电转换模块为雪崩光电二极管，用于进行光电转换并将转换后的电信号送入高速数据采集模块；

高速数据采集模块为双通道高速数据采集卡，用于采集数据并通过RS232接口送入工控机；

工控机为机柜式或便携式工业计算机，根据采集的数据测定温度。

所述下井装置包括测井绞车、井口稳定平台、天地轮、扶正器和配重物；其中测井绞车用于测温光缆的收纳和运输；井口稳定平台用于固定井口和天地轮相对位置；天地轮为定滑轮装置，可拆卸的固定在井口稳定平台上，用于实现测温光缆水平和铅锤向下井的方向转换；扶正器固定于配重物上，保持配重物在干热岩深井变径位置处处于居中状态；配重物固定于测试光缆最前端，用于抵抗干热岩深井中泥浆产生的浮 力，使测温光缆垂直向下。配重物可以根据干热岩成孔的不同时期、不同泥浆比例设计多组。

所述测温光缆采用62.5/125多模耐高温纤芯，外敷耐高温涂覆层和松套304不锈钢管，管内充填纤膏，光缆外层由钢丝铠装保护。

本实用新型有益效果如下：通过测温光缆和分布式光纤温度采集装置，实现了干热岩深井的分布式温度测量和解算，测温光缆的设计具有耐高温高压、抗电磁干扰和不受复杂几何空间等恶劣环境的限制等特点，解决现有点式测温方法不准确的问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为用于干热岩深井的分布式温度测试系统的示意图；

图2为分布式光纤温度采集装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

根据本实用新型的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统，包括分布式光纤温度采集装置1、下井装置、测温光缆3。

其中，分布式光纤温度采集装置1分布式光纤温度采集装置为发出激光、实现光传输和分离、温度数据采集和测定的装置；下井装置用于实现测温光缆3的收纳、运输、下井和收缆；测温光缆3是温度传感元件和数据传输通道。

所述分布式光纤温度采集装置1(如图2所示)包括：脉冲光源模块、波分复用模块、光电转换模块、高速数据采集模块、工控机，

其中，脉冲光源模块连接到波分复用模块的输入接口；波分复用模块的一输入输出接口与测温光缆连接，波分复用模块的两个输出接口分别接入光电转换模块的两个输入端；光电转换模块连接高速数据采集模块，高速数据采集模块通过RS232接口 连接工控机。

脉冲光源模块为LD-905激光二极管，用于输出激光信号到波分复用模块的输入接口；

波分复用模块为拉曼多模光纤波分复用模块，用于将激光信号通过输入输出接口发送到测温光缆中，在测温光缆中激光发生后向散射，生成斯托克斯光和反斯托克斯光两束不同波长的光，沿测温光缆原路返回；

波分复用模块还用于将斯托克斯光和反斯托克斯光进行分离，通过两个输出接口分别送入光电转换模块；

光电转换模块为APD C30902E雪崩光电二极管，用于进行光电转换并将转换后的电信号送入高速数据采集模块；

高速数据采集模块为NI公司的PCI5112双通道高速数据采集卡，用于采集数据并通过RS232接口送入工控机；

工控机为机柜式或便携式SensorTran5100系列工业计算机，根据采集的数据测定温度。

所述下井装置，用于使测温光缆到深孔指定位置、收放测温光缆等，包括测井绞车21、井口稳定平台22、天地轮23、扶正器24和配重物25。其中，测井绞车，用于测温光缆的收纳和运输，具体包括集流环、滚筒、排缆装置、深井计数码盘、变速箱、电机和控制器；集流环可实现从固定位置向旋转电机提供电能；滚筒上带有与测温光缆相匹配的线径槽，用于测温光缆的缠绕与归纳；排缆装置完成测温光缆的顺序、分层排列；深井计数码盘用于对下井深度计数；变速箱可根据不同下井深度表现出的不同重力载荷，实现下井速度的阶段性变化；电机在控制器、变速箱的控制下带动滚筒旋转，实现测温光缆的放与收；控制器用于实现测井绞车的启动、停止、速度控制和下井深度显示等。井口稳定平台用于固定井口和天地轮相对位置；天地轮是可拆卸的固定在井口稳定平台上的定滑轮，用于实现测温光缆水平和铅锤向下井的方向转换；扶正器固定于配重物上，保持配重物在干热岩深井变径位置处处于居中状态；配重物固定于测试光缆最前端，配重物根据干热岩孔不同时期、不同泥浆比例设计多组，主要用于抵抗干热岩深井中泥浆产生的浮力，使测温光缆垂直向下。

其中，根据温度/深度的不同选择不同的扶正器；在240℃以下，可以选择聚四氟乙烯这种耐高温橡胶材料的扶正器；在测量深度接近5000m、最高温度接近350℃时， 可以采用灯笼状半刚性扶正器。

所述测温光缆3是温度传感元件和数据传输通道，在测温光缆中实现了激光的后向散射。测温光缆采用62.5/125多模耐高温纤芯，外敷耐高温涂覆层和松套304不锈钢管，管内充填纤膏，光缆外层由钢丝铠装保护。该测温光缆利用下井装置放入到干热岩深孔中的指定位置，用于实现温度均匀测试并能够对测温光纤进行有效保护。

综上所述，本实用新型实施例提供的用于干热岩深井的分布式温度测试系统，实现了干热岩深井的分布式温度测量，具有耐高温高压、抗电磁干扰和不受复杂几何空间等恶劣环境的限制等特点，同时随着测温深度的增加，单位信息的获取成本大大降低，对干热岩勘察、开采中的深井、水平井、岩层裂隙等精细化温度测量提供了一种有效的监测技术。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。