一种煤层气压裂水平井多点监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤层气压裂水平井多点监测系统，包括多个光纤传感器、铠装光纤、位于地面的光谱解调仪和计算机；光纤传感器随铠装光纤下放到压裂水平井中不同段的待监测位置处，光纤传感器通过铠装光纤连接光谱解调仪；光谱解调仪通过铠装光纤向光纤传感器发送扫描激光，并接收光纤传感器反射回的、携带有温度和压力信息的反射激光，并从反射激光中解析出光谱数字信号发送给计算机；计算机根据光谱数字信号计算出井下各光纤传感器位置处的温度和压力值。本申请提供的煤层气压裂水平井多点监测系统，不需要设置井下电子线路，体积小、耐高温高压、抗干扰能力强，能长期稳定地监测压裂井井底的压力和温度。

A Multipoint Monitoring System for Horizontal Wells of Coal Seam Gas Fracturing

The invention discloses a multi-point monitoring system for coal seam gas fracturing horizontal wells, which comprises a plurality of optical fiber sensors, armored optical fibers, spectral demodulator and computer on the ground; optical fiber sensors are placed with armored optical fibers at different monitoring positions in the fracturing horizontal wells, and optical fiber sensors are connected with spectral demodulator through armored optical fibers; spectral demodulator is directed to optical fibers through armored optical fibers. The sensor sends a scanning laser, and receives the reflected laser with temperature and pressure information from the optical fiber sensor, and resolves the spectral digital signal from the reflected laser and sends it to the computer. According to the spectral digital signal, the computer calculates the temperature and pressure values at the positions of the optical fiber sensors in the underground. The multi-point monitoring system for coal seam gas fractured horizontal wells provided in this application does not need to set up underground electronic circuits. It has small volume, high temperature and pressure resistance, strong anti-interference ability, and can monitor pressure and temperature at the bottom of fractured wells steadily for a long time.

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气压裂水平井多点监测系统
本专利技术涉及压裂井检测
，特别涉及一种煤层气压裂水平井多点监测系统。
技术介绍
井下压力监测作为煤层气藏动态监测的主要内容之一，在落实储层有效渗透率和气藏压降解吸范围、确定储层连通状况、研究煤层气井排采规律、了解地层能量状况、指导气井稳产增产措施的实施、提高煤层气产量等方面，具有很大的指导作用。目前国内应用的压力测试技术主要有以下两类：不定期压力监测方法、永久式井下压力监测。不定期压力监测方法包括：直读式测压技术和存储式测压技术，其中直读式测压技术是指采用电缆测试车将直读式生产测井仪下入油井测试层段，通过地面供给井下仪器电源，井下仪器将检测的压力值通过电缆传输到地面测井仪表进行处理。存储式测压技术是指采用钢丝绞车将存储式压力计下入油井测试层段，压力计由自带电池供电，按内置软件设定的采样程序和间隔对井下压力进行检测，其测量数据存储在仪器存储器中，测试完后，钢丝绞车将仪器取出，通过专用软件读取压力计存储器中的数据，并进行相应的处理。然而，不定期测试导致资料间断，不完整，资料连续性、可对比性较差，在生产实践中难以应用。永久式井下压力监测是将压力计连接到生产管柱上一起下井，并长期置于井下，对井下压力长期实时监测的测试技术。永久式井下压力监测包括毛细管测压技术等，毛细管压力计是将充满氮气的专用毛细钢管绑在生产管柱下入井中，井下压力由毛细管传至井口，在井口由高精度的压力探头和变送器进行测量。永久式井下压力监测具有长期测量，方便使用的特点，然而针对井下地热等导致的复杂情况，尤其是对于需要高压操作的压裂井，如何适应井下环境设置永久使用的监测装置十分重要。
技术实现思路
鉴于现有技术压裂井井下环境监测的问题，提出了本专利技术的一种煤层气压裂水平井多点监测系统，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种煤层气压裂水平井多点监测系统，包括多个光纤传感器、铠装光纤、位于地面的光谱解调仪和计算机；光纤传感器随铠装光纤下放到压裂水平井中不同段的待监测位置处，光纤传感器通过铠装光纤连接光谱解调仪；光谱解调仪通过铠装光纤向光纤传感器发送扫描激光，并接收光纤传感器反射回的、携带有温度和压力信息的反射激光，并从反射激光中解析出光谱数字信号发送给计算机；计算机根据光谱数字信号计算出井下各光纤传感器位置处的温度和压力值。可选地，光纤传感器为光纤光栅传感器，包括用激光微工艺写入光纤的测压光栅和测温光栅。可选地，测压光栅由耐高温耐高压材料屏蔽封装在取压器内。可选地，压力光栅和温度光栅为光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅的基底材料为Ni基恒弹合金。可选地，光纤光栅传感器采用差动式内压力结构。可选地，光纤传感器利用耐高温耐高压的粘接剂粘接制作。可选地，光纤传感器包括：串联在光纤的纤芯端部的光纤布拉格光栅温度传感器元件和光纤F-P腔压力传感元件。可选地，铠装光纤由双层不锈钢方管封装制成，多芯光纤穿设于内层的不锈钢方管内。可选地，铠装光纤固定附在油管管柱上，随油管管柱一起下入压裂水平井中，且铠装光纤上还设置有线材保护器。可选地，铠装光纤的外层不锈钢方管外还套设有方形护套。综上所述，本专利技术的有益效果是：提供一种煤层气压裂水平井多点监测系统，设置多个光纤传感器于压裂水平井不同段的待检测位置处，以地面的光谱解调仪解析光纤传感器传回的反射激光，从而解析出光谱数字信号发送给计算机处理，获取井下多点的温度和压力数据。由于光纤传感器以光为信号载体，不需要设置井下电子线路，体积小、耐高温高压、抗干扰能力强，能长期稳定地监测压裂水平井井底的压力和温度。附图说明图1为本专利技术一个实施例提供的一种煤层气压裂水平井多点监测系统示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本专利技术的技术构思是：提供一种煤层气压裂水平井多点监测系统，设置多个光纤传感器于压裂水平井不同段的待检测位置处，以地面的光谱解调仪解析光纤传感器传回的反射激光，从而解析出光谱数字信号发送给计算机处理，获取井下多点的温度和压力数据。由于光纤传感器以光为信号载体，不需要设置井下电子线路，体积小、耐高温高压、抗干扰能力强，能长期稳定地监测压裂水平井井底的压力和温度。图1为本专利技术一个实施例提供的一种煤层气压裂水平井多点监测系统示意图。如图1所示，一种煤层气压裂水平井多点监测系统，包括多个光纤传感器、铠装光纤、位于地面的光谱解调仪和计算机。此外，配合该煤层气压裂水平井多点监测系统，还包括连接光谱解调仪、为光谱解调仪提供较宽的波长范围激光的宽带光源以及电源等，在此不再赘述。多个光纤传感器随铠装光纤下放到压裂水平井中不同段的待监测位置处，如图1所示，在压裂水平井的井下水平段内，各压裂段处均设置有光纤传感器，以监测各压裂段位置处的温度和压力信息，反映油井正常生产状态下的井下压力和温度变化情况，为开采提供可靠的环境资料，各光纤传感器通过铠装光纤连接光谱解调仪。光谱解调仪通过铠装光纤向光纤传感器发送扫描激光，并接收光纤传感器反射回的、携带有温度和压力信息的反射激光，并从反射激光中解析出光谱数字信号发送给计算机。例如，本图1所示实施例中，依靠光谱解调仪发出1510nm～1590nm的连续波长扫描激光，扫描激光经过铠装光纤传递到井下的光纤传感器，之后扫描激光被光纤传感器反射形成反射激光。反射激光将携带传感器附近的压力和温度信息，沿同一条光纤传回光谱解调仪，并由光谱解调仪将光谱数字信号发送给计算机。计算机根据光谱数字信号计算出井下各光纤传感器位置处的温度和压力值。其中，计算机内安装有解调系统软件，能够根据光谱数字信号，例如各光纤传感器处反射会的波长信息等，计算出对应光纤传感器处的温度和压力数据，并按需要的数据库格式进行实时显示、存储或远程发送。由于光纤传感器以光作为传输信息的媒介，通过铠装光纤接收并反射激光信号便可实现压力和温度的监测，不需要配合光纤传感器在井下设置电子装置等，因此结构简单，不受井下复杂严酷环境的干扰，监测性能可靠且维护费用低。在本申请的一些实施例中，光纤传感器为光纤光栅传感器，包括用激光微工艺写入光纤的测压光栅和测温光栅。优选地，确定适当的光谱波长的光栅，用紫外激光工艺将光栅写入纤芯，当压力和温度发生变化时，光栅的波长随之变化，从而反射回的激光信号发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤层气压裂水平井多点监测系统，其特征在于，包括多个光纤传感器、铠装光纤、位于地面的光谱解调仪和计算机；所述光纤传感器随所述铠装光纤下放到压裂水平井中不同段的待监测位置处，所述光纤传感器通过所述铠装光纤连接所述光谱解调仪；所述光谱解调仪通过所述铠装光纤向所述光纤传感器发送扫描激光，并接收所述光纤传感器反射回的、携带有温度和压力信息的反射激光，并从所述反射激光中解析出光谱数字信号发送给所述计算机；所述计算机根据所述光谱数字信号计算出井下各所述光纤传感器位置处的温度和压力值。

【技术特征摘要】
1.一种煤层气压裂水平井多点监测系统，其特征在于，包括多个光纤传感器、铠装光纤、位于地面的光谱解调仪和计算机；所述光纤传感器随所述铠装光纤下放到压裂水平井中不同段的待监测位置处，所述光纤传感器通过所述铠装光纤连接所述光谱解调仪；所述光谱解调仪通过所述铠装光纤向所述光纤传感器发送扫描激光，并接收所述光纤传感器反射回的、携带有温度和压力信息的反射激光，并从所述反射激光中解析出光谱数字信号发送给所述计算机；所述计算机根据所述光谱数字信号计算出井下各所述光纤传感器位置处的温度和压力值。2.根据权利要求1所述的煤层气压裂水平井多点监测系统，其特征在于，所述光纤传感器为光纤光栅传感器，包括用激光微工艺写入光纤的测压光栅和测温光栅。3.根据权利要求2所述的煤层气压裂水平井多点监测系统，其特征在于，所述测压光栅由耐高温耐高压材料屏蔽封装在取压器内。4.根据权利要求2所述的煤层气压裂水平井多点监测系统，其特征在于，所述压力光栅和温度光栅为光纤布拉格光栅，所述光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天翔，甄怀宾，刘曰武，朱卫平，孙伟，高大鹏，何东琴，彭宏钊，王倩，黄伟强，
申请(专利权)人：中石油煤层气有限责任公司，中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11