HO-D-2000地热井井壁分布式光纤测温方案

地热井井壁分布式光纤测温方案，*取代了传统的热电阻式传感器，解决了井下恶劣环境温度监测长期稳定的需求。本系统采用了当今*光电技术、通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术。*设计的低温、强电场、潮湿环境运行技术。该系统的开发研制均在天然气采集区、热力管道经多次反复试验、攻关才得以完善，完整安全地把数据传送至监测终端。因此，该系统是一种高可靠性的温度在线监测系统。

 

 

地热井井壁分布式光纤测温方案

 

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司

 

光纤测井井壁测试和井筒测试的区别：

1.如果是新开挖的井，可以用井壁测试。如是井壁需要的光纤强度很高，在下井壁的过程中，井壁与岩石有摩擦，光纤造成损坏。成本较高。

2.如果是旧井，可以在井筒测试，即在井的中间位置测量。成本较低。

目录

一、背景..................................................................................................................... 3

二、产品描述.............................................................................................................. 3

1、产品描述............................................................................................................ 3

2、原理描述............................................................................................................ 3

3、技术参数............................................................................................................ 3

4、测温光缆技术参数及特点.................................................................................. 4

 

 

 

• 背景

地热能作为一种很好的新能源，可广泛应用于洗浴、医疗保健、供暖、发电、种植与养殖、矿泉饮用等领域，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。 但要想在冬季供暖中长期稳定的开发利用地热能，对热源取热区的地下结构进行了解，尤其是摸清地下温度的变化及分布规律是非常有必要的。因此，通过设置地温监测系统，及时掌握地热井地温动态的变化特征，能够准确获取不同深度的井壁地温的动态变化信息，可为地热研究提供更为丰富的数据,科学的指导地热供暖系统的稳定运行，使系统达到ok性能。

• 产品概述
• 、产品描述

分布式光纤感温火灾探测器是一种实时、在线、连续的温度测量系统，由测温主机、感温光缆及相关附件组成，能准确探测光纤沿线任意测量点的温度，为准确监控空间温度场分布提供可靠、及时的信息。具有实时在线、测温精度高，本征安全和不受电磁干扰等优点，对地热井井壁分布式地温长期实时在线监测。

1. 、原理简述

        分布式光纤感温火灾探测器采用分布式光纤感温方式，其原理是利用激光在光纤中传输时产生的自发拉曼（Raman）散射原理和光时域反射（OTDR）技术来获取空间温度分布信息。当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，它在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光，这些后向喇曼散射光的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变，散射回来的后向喇曼光经过光学滤波、光电转换、放大、模-数转换后，送入信号处理器，便可将温度信息实时计算出来，同时根据光纤中光的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。原理如下图：

 

 

3、技术参数

本产品由安装在安全区的分布式光纤感温火灾探测器主机与安装在监测区的温度传感光纤组成，主机外壳材质采用镀锌板喷塑，内装安全栅及解调电路部分，外接温度传感型光纤结构为全光结构，无电源、无热源、无静电摩擦、无电压、无电流导入，信号传输采用铠装光缆。其设备主机的主要参数如下:

通道数	1/ 2/ 4等 可定制
测温范围	-20℃—120℃（更高温选用高温光缆）
测温精度	±1℃
温度分辨率	0.1℃
定位精度	1m
大测温长度	2/4/6/10km
响应时间	1s/单通道
方式	定温、差温
光纤接头	FC/APC标准光纤接头
电    源	220V AC±10%
接    口	以太网、RS232
工作温度	-10℃～45℃
工作湿度	0-95% 无凝结
尺寸（宽×高×深）	480mm×90mm×380mm(可定制)

 

4、测温光缆技术参数及特点

 

型号		多模铠装光纤
光纤模式		多模光纤
芯数		单芯
外部直径		不大于12mm
衰减		≤1.6分贝/公里
外护套	外护套材料	阻燃型热塑材料
	外护套防护级别	>IP65
	抗张强度	工作时不小于125N 敷设时不小于200N
	抗压强度	工作时不小于300 N/10cm 敷设时不小于1000 N/10cm
	线性碾压力	300N/cm引起～0.3mm的变形
外护套绝缘性能		4kV/DC
允许的曲率半径		工作时 光缆外径的10倍 敷设时 光缆外径的20倍
工作温度范围		长期：-40℃～120℃ 短时（60min）：-50℃ ～120 ℃
使用年限		>10年

 

 

 

针对本次项目，设计采用不锈钢管和钢丝铠装的方法实现光纤保护，既保证光纤在高温环境中长期运行，又保证光纤在小区域内受热均衡，同时保护光纤免受摩擦、刮碰引发的物理结构破坏。其优点是：

一是采用光纤传输的是光波信号，避免了原传感器容易受电磁干扰的缺陷，且光纤不易腐蚀，可有效地保证在恶劣环境下长期稳定的运行。

二是光纤传感技术通过反射光携带温度信息，光纤作为传输和传感元件，无需传感器，不占用更多的空间，特别适用于地热深井井壁与套管的狭窄线性空间要求，提高工程实施的安全性。

三是光纤传感技术具有光纤沿线的长距离分布式温度测量的优势，改变了以往采用热敏电阻、留点温度计、电子压力计等点式测温方法耗时与漏测的不足，真正实现了温度的分布式观测。

四是*实现了监测系统的井壁布设，可在不影响地热井钻探施工、地热井开采等条件下，直观观测地热井井壁地温动态变化。

 

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