用于干热岩深井的分布式温度测试系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统。所述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。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。

Distributed temperature test system for dry rock deep well

The utility model relates to a distributed temperature measuring system for dry hot rock deep well. Including the distributed temperature measurement system: the distributed optical fiber temperature acquisition device, downhole device and temperature measuring cable; wherein, the distributed optical fiber temperature acquisition device for a laser, optical transmission and separation, and determination of the temperature data acquisition device; well temperature measuring device for optical storage, transport, and well received cable; temperature measurement cable as the temperature sensing element and a data transmission channel. The distributed temperature measurement system realizes the distributed temperature measurement of the dry hot rock deep well. It has the characteristics of high temperature resistance, high pressure, anti electromagnetic interference and no complicated environment such as complex geometry space.

【技术实现步骤摘要】
用于干热岩深井的分布式温度测试系统
本技术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。
技术介绍
“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。本技术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。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本技术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。本技术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。本技术有益效果如下：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。本技术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，或者通过实施本技术而了解。本技术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，而并不认为是对本技术的限制，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技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术的原理。根据本技术的一个具体实施例，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APDC30902E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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统，其特征在于，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的收纳、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；其中，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，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；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。

【技术特征摘要】
1.一种用于干热岩深井的分布式温度测试系统，其特征在于，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的收纳、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；其中，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，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；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。2.根据权利要求1所述的分布式温度测试系统，其特征在于，所述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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青，郝文杰，蒿书利，李洪涛，史彦新，王新杰，杨卓静，蒋凡，张晓飞，孟宪玮，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：新型
国别省市：河北,13