水力压裂分布式光纤传感联合监测技术研究进展

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分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用研究

分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用研究智能大坝的建设必定离不开智能化的监测手段，文章从分布式光纤传感技术的基本原理出发，分别对分布式光纤传感技术在大坝裂缝预测和监测，以及混凝土结构温度场监测中的应用现状进行分析，并尝试对智能大坝分布式光纤智能传感系统的构建进行分析，从而对大坝应力、变形、位移、温度、渗流等监测量进行智能传感监测，实时反馈各个物理量的变化规律，对大坝的施工、运行期的全过程、全生命周期控制，保证大坝长期安全稳定。

文章旨在为水利工程相关技术人员掌握分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用提供参考。

标签：分布式光纤传感技术；智能大坝；安全监测引言大型水电站坝址地质条件复杂，多处于高震区和高地应力区，一旦失事，将会给下游人民的生命和财产带来重大损失，因此，对大坝进行安全监测非常必要。

为了保障大坝建设以及全生命周期运行过程中的长久安全，100多年以来，人们一直在探索建设更好大坝的相关理念和技术，大坝的施工与运行管理模式经历了简易工具时代，大型机械化时代，直到今天的自动化、数字化、智能化时代。

所谓智能大坝（Idam），是基于物联网、自动测控和云计算技术，实现对结构全生命周期的信息实时、在线、个性化管理与分析，并实施对大坝性能进行控制的综合系统；其基本特征是施工、监测数据智能采集进入数据库，监测数据与仿真分析一体化、施工管理和运行控制实时智能化，减少在大坝结构建设运行过程中的人为干预。

智能大坝的基本构成包含实时传感感知、实时驱动分析、预警预报控制三个关键要素，而其中智能大坝传感感知系统的构建是智能大坝的基本要素，只有在其基础上才能进行大坝的实时驱动分析和预警预报控。

智能大坝实时传感感知的实现必定离不开智能化的监测手段，分布式光纤传感技术以连续立体式监测、定位精确、测量精度高、实时性和抗干扰性高等多重优点，近年来已成为水利工程安全监测的研究热点。

文章将从分布式光纤传感技术的基本原理出发，分别对分布式光纤传感技术在大坝裂缝预测和监测，以及混凝土结构温度场监测中的应用现状进行分析，并尝试对智能大坝分布式光纤智能传感系统的构建进行分析，为水利工程相关技术人员掌握分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用提供参考。

分布式光纤传感网络技术研究及应用前景展望

分布式光纤传感网络技术研究及应用前景展望分布式光纤传感网络技术是指利用光纤传输信息，在光纤中安装传感器，实现对物理量如温度、压力、形变等的测量和监测的技术。

相较传统的测量方法，分布式光纤传感网络技术具有快速、高精度、全方位监测等特点，因此在许多领域有了广泛的应用前景。

分布式光纤传感网络技术的研究主要涉及三个方面：传感器制备、光纤测试和数据采集处理。

传感器制备是支撑分布式光纤传感网络技术的关键技术之一。

当前主流的传感器制备技术包括拉曼散射光纤传感、布里渊光纤传感、微弯曲光纤传感等。

不同的传感器制备技术对应不同的物理量测量。

其中布里渊光纤传感是目前最为成熟的技术之一，其优点是能够实现长距离连续测量，而不受耗损和信号衰减的影响。

光纤测试是分布式光纤传感网络技术研究的另一个重要组成部分。

光纤测试主要涉及三个方面，即光纤传感器的安装、光纤测试设备的使用和测试数据的采集。

传感器安装是光纤测试的重要环节，需要针对不同的传感器特点进行不同的安装方式和方式选择。

同时，光纤测试设备的选择也十分重要，需要根据测量技术、被测区域大小、测量精度要求等多个因素进行选择。

对于数据采集的处理，目前采用比较广泛的处理方法是将光信号转化成电信号，再进行数字信号处理，实现数据的采集和分析。

分布式光纤传感网络技术的应用前景十分广泛，尤其是在工业、军事、环境监测等领域。

在工业领域，通过分布式光纤传感网络技术可以实现对于机器设备的实时监测和预测，达到及时进行维修和预防的目的。

在军事领域，分布式光纤传感网络技术可以实现对于航空、水下、地面等多个维度的无缝监测，保障军事活动的安全性和精确性。

在环境监测领域，分布式光纤传感网络技术可以实现对于油气管道、水利工程、交通枢纽等领域的全方位监测，达到及时发现问题并采取措施的目的。

当然，分布式光纤传感网络技术也存在着一些问题和挑战。

首先，分布式光纤传感网络技术在实现物理量测量的同时，也需要考虑到光纤的损耗和传输路径的选择等问题。

《2024年分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》范文

《分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，分布式光纤传感技术作为一种新型的监测手段，在结构健康监测领域得到了广泛的应用。

该技术以其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测等优势，在结构应变及开裂监测中发挥着重要作用。

本文将详细探讨分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究。

二、分布式光纤传感技术概述分布式光纤传感技术是一种基于光纤传输特性的新型传感技术，其原理是通过在光纤中传输的光信号与外部物理量相互作用，实现对外界物理量的测量和监测。

该技术具有高灵敏度、高空间分辨率、长距离监测、抗电磁干扰等优点，在结构健康监测领域具有广泛的应用前景。

三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应用原理分布式光纤传感技术通过测量光纤中光信号的传播特性变化，可以实现对结构应变的监测。

当结构发生形变时，光纤中的光信号会受到外界物理量的影响，从而引起光信号的传播特性变化，通过分析这些变化，可以推算出结构的应变情况。

（二）应用实例在桥梁、大坝、高层建筑等大型结构的健康监测中，分布式光纤传感技术被广泛应用于结构应变的监测。

通过在结构的关键部位布置光纤传感器，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的异常变化，为结构的维护和加固提供依据。

四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）应用原理结构开裂是结构损坏的重要标志之一，分布式光纤传感技术可以通过监测光纤中光信号的传播特性变化来检测结构的开裂情况。

当结构发生开裂时，光纤中的光信号会受到更大的影响，从而引起更明显的传播特性变化，通过分析这些变化可以判断结构的开裂情况。

（二）应用实例在混凝土结构的健康监测中，分布式光纤传感技术被广泛应用于结构的开裂监测。

通过在混凝土结构中布置光纤传感器，可以实时监测结构的开裂情况，及时发现结构的损坏，为结构的维修和加固提供依据。

五、结论分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中具有广泛的应用前景。

_OTDR分布式光纤传感监测技术的研究进展

５０，０８００２１
激光与光电子学进展
ｗｗｗ．ｏｔｉｃｓｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔｐｊ
相位敏感Ｏ并且要求光源具有窄线ＴＤＲ（ＴＤＲ与传统型ＯＴＤＲ最大的不同就是采用了相干光源，－Ｏ宽和低频率漂移特性。为此，前人采用了不同的激光器作为比如脉冲调ＱＹＡＧ激光ＴＤＲ系统的光源，－Ｏ器、脉冲半导体激光器、单频连续波（半导体激光器、人们提出ＣＷ）Ｅｒ光纤激光器等。为了实现长距离监测，采用大功率超窄线宽单模光纤激光器作为光源。为了提高ＴＤＲ的定位精度和检测灵敏度以实现对微－Ｏ小振动信号的传感，研究人员对例如提出传感头ＴＤＲ的传感和信号解调方面也做了大量的研究工作，－Ｏ采用纤维强化树脂对光缆进行封装、提出采用小波变换理论对ＴＤＲ系统的信号进行前期降噪处理等。－Ｏ目前，ＴＤＲ系统的信号解调方法主要有振幅检波和相位检波两种。按检测光路的不同又可以分为直接－Ｏ检波和相干检波。当前，本文主要ＴＤＲ的热点问题是如何实现长距离监测和微小振动信号传感。因此，－Ｏ围绕这两点分别对传感头技术和信号解调技术的最新研究进展进行说明，并指出了ＴＤＲ的光源技术、－Ｏ。分布式传感技术实用化研究的发展趋势ＴＤＲ－Ｏ
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｒｅｓｓｏｆＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＯｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｉｎａｎｄｇｐｇＴｅｃｈｎｏｌｏｂａｓｅｄｏｎ－ＯＴＤＲＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｙｇ

分布式光纤传感器的研究进展

收稿日期：２０１７－０８ — ０３
责任编辑：袁婷ｙｕａｎｔｉｎｇ＠ｍｂｃｏｍ．ｃｎ
３２Ｉ鬈言
耗研究与探讨ｉｉ；
光纤中的散现象势必成为研究分布式光纤传感器］作原理的核心、壬题
ｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｓｅｖｅｒａｌｋｉｎｄｓｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｃｈｅｎｉｑｕｅｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｉｆｅｌｄｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗａｓ
输产生瑞利散射，假设入射光从进入光纤，经反向敞射回到光纤入射端的总的时间为ｔ，那么光脉冲在光纤中所走过的总的路程为：Ｓ＝ｖｔ。假设该散射光距离入
光纤中的敞射现象主要有瑞利散射、布里渊散
珏臻；研究与探讨ｉｉ
分布式光纤传感器的研究进展术
叶雯
（公安海警学院．浙江宁波３ｔ５８０１）

分布式光纤传感在铺装裂缝监测中的应用研究的开题报告

分布式光纤传感在铺装裂缝监测中的应用研究的开题报告一、研究背景铺装裂缝的出现严重影响着道路和桥梁的安全性和使用寿命。

裂缝监测系统是一种能够实时监测道路和桥梁裂缝变化情况的技术手段。

传统的裂缝监测方法大多采用人工巡视或特定设备检测，虽然能够获得关键数据，但数据获取周期长、效率低、监测范围狭窄等弊端使得监测难以全面、高效、准确。

为了解决这一问题，分布式光纤传感技术成为了研究的热点之一。

其原理是通过在光纤上先后布置不同的传感单元，对于裂缝和应变等物理量变化的信号进行传输和捕获，最终实现对于裂缝情况实时监测。

目前，分布式光纤传感技术已经广泛应用于道路和桥梁的安全监测和预警。

二、研究意义铺装裂缝监测是道路和桥梁的安全保障的重要组成部分。

分布式光纤传感技术的应用可以实现对于铺装裂缝的实时监测，大幅提高道路和桥梁使用寿命和安全性。

对于分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用研究，可以更好地探究分布式光纤传感技术在实际生产中的应用效果和优化方法，同时对于分布式光纤传感技术的研究和发展起到了推动作用。

三、研究内容本论文主要以分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用为研究对象，主要包括以下内容：1. 铺装裂缝监测技术的研究现状和问题分析。

2. 分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的原理和特点介绍。

3. 分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用案例分析。

4. 分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的误差分析和优化方法。

5. 结合实际应用情况，对于分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用效果进行评估。

四、研究方法本论文主要采用文献研究和实验研究两种方法：1. 文献研究：综合分析相关文献资料，探究分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用、研究现状、存在问题和未来发展趋势。

2. 实验研究：在铺装裂缝监测场地上，在不同环境下，对不同类型的裂缝进行监测，对比实验数据并进行误差分析，评估分布式光纤传感技术在铺装裂缝监测中的应用效果和优化方法。

基于分布式光纤声传感的油气井工程监测技术应用与进展

基于分布式光纤声传感的油气井工程监测技术应用与进展摘要：为保障油气井全生命周期全井段实时监测，引入了分布式光纤传感技术。

根据分布式光纤传感技术基本原理将其分为分布式光纤温传感(DTS)技术和分布式光纤声传感(DAS)技术，并对二者进行了对比，指出DAS技术具有高精度、长距离监测、高信号强度等优点。

介绍了分布式光纤声传感技术的监测原理、光纤结构和安装方式，调研了DAS技术在石油领域−−地震、油气井生产和注入、水力压裂、生产出砂、管柱泄露、井筒完整性等领域的研究和应用，提出DAS技术将有望成为一种可实时监测油气井全生命周期的经济型监测技术。

该研究可为制定合理的开采方案、提高作业的安全性、降低油气田开发成本提供借鉴。

关键词：分布式光纤传感；分布式光纤声传感；油气井；监测技术1 DAS传感技术在油气井工程监测中的应用1.1地震监测DAS地震监测是通过DAS光纤监测获得光瀑图(相位-时间-位置)后，通过机器学习算法，如外差解调算法，将光信号转换为地震振动信号，然后对信号进行降噪处理(如反褶积等)，最后通过Landmark等软件对该地震数据进行解释，获得目的层段岩石类型等信息。

2009年壳牌公司首次使用DAS地震监测系统获取了垂直地震剖面图，论证了DAS在地震监测领域的可行性。

2013年Mateeva将DAS监测系统应用在墨西哥湾，得到了高质量的垂直地震剖面图。

2015−2017年斯伦贝谢公司将外差分布式振动传感系统应用于巴西、比利时以及卡塔尔海地震监测中，发现DAS技术较传统监测技术具有效率高、准确性高以及成本低的优点，但仍然存在信噪比低的问题。

2018年李彦鹏等在华北油田进行DAS地震监测，并与检波器监测结果进行了对比，验证了DAS地震监测的可行性以及成本优势，同时指出光缆布设及其与井壁和地层耦合的问题。

2019年中国地质大学(北京)郑伋从分布式光纤接收信号极性振幅响应及数值模拟的角度验证了DAS监测系统代替地震检波器的可行性及趋势，虽然DAS监测具有监测范围广与成本低的优点，但是监测信号具有方向性且易受噪声信号的影响。

水力压裂技术新进展

万方数据　万方数据　万方数据６４江汉石油职工大学学报８压裂实时监控技术实时监控和监测技术，是通过在施工现场实时地测定压裂液、支撑剂和施工参数，模拟水力裂缝几何形状的发展，随时修改施工方案，以获得最优的支撑裂缝和最佳的经济效益。

（１）施工参数监控，包括排量、泵压、砂比等由仪表车直接显示和控制。

（２）压裂质量监测：分别监测混砂车出、人口压裂液（携砂液）的流变性、温度、ｐＨ值等参数，对压裂液流变性，特别是加人各种添加剂后的性能以及携砂能力进行定量分析，常用的仪器为范氏系列粘度计，并在模拟剪切和地层温度条件下模拟整个施工过程。

对于延缓硼交联压裂液和延缓释放破胶剂体系，矿场实时监测更为重要。

（３）实时压力分析：根据测定的施工参数和压裂液参数用三维压裂模拟器预测井口或井底压力，并与实际值进行拟合，预测施工压力变化（泵注和闭合期间）和裂缝几何形状。

主要用途如下：①识别井筒附近的摩阻影响（射孔和井筒附近裂缝的弯曲），并能定性判断其主要影响因素，判断井筒附近脱砂的可能性；②评价压裂设计可信程度：如果施工压力与矿场实时预测压力相吻合，则设计的裂缝几何形状是可信的；③预测砂堵的可能性；④确定产生的水力裂缝几何形状Ｉ⑤提供施工过程的图像和动画信息。

矿场实时分析随着便携式计算机的发展，在矿场上得到了广泛应用，除ＧＲＩ外，其它石油公司也都相继研制和发展了这套系统。

在实际应用中．经常与小型压裂测试分析结合应用。

９ＦＡＳＴＦｒａｃ压裂管柱贝克石油工具公司新近开发出一种连续油管压裂系统一ＦＡ刚下ｒａｃ压裂管柱，用于对先前未处理到的层位进行选择性的增产措施，从而获得比常规压裂更高效、更经济的压裂效果。

应用该技术能一趟管柱实现多层隔离与措施。

从而降低了修井作业成本，节省了完并时间。

由于该连续油管传送系统能保证高比重压井液不接触生产层，使完井和增产措施均不造成油井伤害，从而快速实现生产优化。

ＦＡｓＴＦｒａｃ工具与Ａｕｔｏ—Ｊ系统组成一个整体，Ａｕｔｏ—Ｊ系统的作用是保证连续油管将压裂管柱送入或从井筒中起出。

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水力压裂分布式光纤传感联合监测技术研究进展
隋微波;温长云;孙文常;李俊卫;郭欢;杨艳明;宋佳忆
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2023(43)2
【摘要】水力压裂分布式光纤传感监测技术已成为非常规储层开发的重要技术之一,为使业界进一步明确和了解不同类型传感技术的物理机理、技术特性和理论模型,促进该技术更加快速有效地推广和应用,本文针对分布式温度传感(DTS)、分布式声波传感(DAS)和基于瑞利频移的分布式应变传感(DSS-RFS)3种技术在水力压裂监测中的应用情况,从不同传感技术的物理机理和主流安装方式出发,系统地总结分析了各类传感技术现场应用的典型案例和技术特点,以及对应的监测解释理论模型的研究现状。

最后结合水力压裂监测矿场实验的最新实例,总结了未来开展水力压裂分布式光纤联合监测的技术思路。

研究结果表明:(1)水力压裂分布式光纤传感联合监测技术能够在压裂工艺设计、裂缝扩展反演、邻井干扰监测和压后效果评价等诸多方面提供重要的实时数据和解释结果,不同类型传感器所对应的理论模型有不同程度的发展;(2) DTS本井温度监测是水力压裂光纤监测和评价的重要组成部分同时具有一定程度的多解性,DAS邻井应变率监测和DSS-RFS本井应变监测能够直接反馈裂缝扩展和裂缝演化过程中的相关应变,今后将成为水力压裂裂缝评价的重点发展领域;(3)分布式光纤传感技术在未来的有效应用除了需要发展更加准确高效的机理模型外,同时也有赖于大数据处理和深度学习算法与之高度融合,从而实现监测过程的数据筛选、模式识别和关键参数的快速反演。

结论认为,科学有效地设计和采用多种分布式光纤传感对水力压裂过程和压后生产过程进行联合监测和数据分析解释,可在很大程度上实现压裂液/支撑剂分布、暂堵转向、级间干扰、压裂冲
击和裂缝形态的解释分析,以及压后生产剖面反演和裂缝有效性分析,为分布式光纤传感技术在我国非常规资源开发中的应用提供了技术参考。

【总页数】17页(P87-103)
【作者】隋微波;温长云;孙文常;李俊卫;郭欢;杨艳明;宋佳忆
【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院;中国石油大学(北京)人工智能学院;北京知觉科技有限公司;中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.一种全新的水力压裂诊断方法:光纤传感监测技术
2.在低渗油田应用分布式光纤传感技术实现压裂监测的可行性分析
3.分布式光纤温度监测技术在压裂水平井产剖解释中的应用
4.页岩气水力压裂分布式微弱电场监测技术初探
5.微结构光纤分布式传感技术实现油井压裂监测
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