分布式光纤井温剖面测试研究与应用

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分布式光纤测温预警系统的应用

直观图表向操作人员提供数据。 ⑥ 警报设置齐全。智能警报类型和配置可以根据每个项目量身定制，向操作人员发出当前或者潜在过热部位及其它不良事件的警告。主机技术参数见表１。
表１
、＼型号参数、、、
Ｔｈｅｓｉｓｗｏｒｌｄｌ论文天地
・
改造与更新・
（１）主机。
层采用可触变的芳纶纤维加以保护，外护套为高性能
①整条光纤既传输信号又感应被测量。 ②在长距离内能得到高精度的温度数据。 ③ 测温速度快且精度高，可用图表形象、直观地呈现数据。 ④兼络（以太网、ＯＰＣ、ＳＣＡＤＡ等）可靠方便的连接，具有灵活
工作温度／￣Ｃ
湿度／％
１０～４０
５～９５
（５）精度高、数据传输及读取速度陕，自适应性能好。
（６）系统软件操作简单，结合现场实际情况进行界面设计。软件可以对光缆进行无限的区域划分，并
可以对不同的区域设置不同的报警规则，如定温报警、快速升温报警等。
表２
项目光纤类型／ｍ光缆直径／ｍｍ参考重量／（ｋｇ／ｋｍ）
最小弯曲半径静态／ｍｍ最小弯曲半径动态／ｍｍ
参数多模５０／１２５３．３２２
１Ｏ倍光缆外径２Ｏ倍光缆外径 ≥３０００ ≥２０００长期：一２０～８０、短期：一４０～１００

分布式光纤测温系统及其在井壁冻结中应用的开题报告

分布式光纤测温系统及其在井壁冻结中应用的开题报告一、研究背景与意义井壁冻结技术是一种在地下工程中广泛应用的技术。

该技术通过向井壁中注入冷却剂，使周围的土层逐渐冻结，并形成一个具有强度、密度的冻结体。

这一技术被广泛应用于基础建设和矿山开采等领域，但是井壁冻结过程中必须实时监测温度，以保证冻结效果和安全性。

传统的温度监测方法是采用多个温度计固定在井壁上进行测量，然而这种方法不仅需要大量设备、工人和时间成本，也无法提供全面的实时监测数据，因此需要开发出更加高效便捷的温度监测方法。

基于此，在井壁冻结中应用分布式光纤测温系统可以满足在整个井壁上实时获取温度数据的需求，而不需要大量设备和工人以及过多时间成本。

二、研究目的及内容本研究旨在建立一种基于分布式光纤测温系统的井壁冻结温度实时监测方法。

具体内容包括：1.基于对分布式光纤测温系统的原理、工作方式和特点的理解，分析其在井壁冻结中应用的可行性和有效性。

2.设计并建立分布式光纤测温系统的井壁冻结温度实时监测方法，包括传感器的布置、数据采集和处理等方面。

3.通过标定和实地测试，验证分布式光纤测温系统的性能，比较其与传统测温方法的优劣。

4.进一步分析分布式光纤测温系统在井壁冻结中的应用前景和局限性，提出改进建议，并对其在其他领域的应用前景进行探究。

三、研究方法本研究主要采用实验室实验和现场实地测试相结合的方法。

具体实验设计和测试内容如下：1.搭建分布式光纤测温系统的实验室测试系统，通过对温度控制器的控制，模拟井壁冻结过程中的温度变化，采集数据并进行处理。

2.在现场选择适合的井壁冻结对象，并在其表面粘贴分布式光纤传感器，并进行数据采集和处理，以验证系统的实际应用效果。

3.通过统计分析实验数据和现场测试结果，比较分布式光纤测温系统与传统测温方法的优劣，验证分布式光纤测温系统的可行性和有效性。

四、预期成果及意义预期成果：1.建立基于分布式光纤测温系统的井壁冻结温度实时监测方法，包括传感器布置、数据采集和处理等方面。

《面向冬季水库垂直剖面的分布式拉曼光纤测温系统设计及应用》范文

《面向冬季水库垂直剖面的分布式拉曼光纤测温系统设计及应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，对水资源的监测和管理变得越来越重要。

特别是在冬季，水库的温度变化对水库的安全运行和生态环境的保护具有重要影响。

因此，设计一套能够准确测量水库垂直剖面温度的分布式拉曼光纤测温系统，成为了水利和工程领域的研究热点。

本文旨在介绍面向冬季水库垂直剖面的分布式拉曼光纤测温系统的设计原理、系统构成及其在实际应用中的效果。

二、系统设计原理分布式拉曼光纤测温系统基于拉曼散射效应，通过测量光在光纤中传输时发生的拉曼散射现象，进而推算出光纤沿线的温度分布。

系统设计的主要原理包括：1. 拉曼散射效应：当光在光纤中传播时，会与光纤材料中的分子发生相互作用，产生拉曼散射。

这种散射光的频率与入射光不同，其差值与光纤材料的分子振动模式有关，而分子振动模式又与温度有关。

2. 分布式测量：通过在光纤中多个位置同时进行拉曼散射测量，可以获得光纤沿线多个点的温度信息，从而实现分布式测温。

三、系统构成分布式拉曼光纤测温系统主要由以下几部分构成：1. 激光光源：提供稳定的高功率激光作为入射光。

2. 光纤网络：由多段光纤组成的光纤网络，用于传输激光和收集拉曼散射光。

3. 信号处理单元：包括光电探测器、滤波器、放大器等设备，用于处理和解析收集到的拉曼散射信号。

4. 数据处理与分析软件：对信号处理单元输出的数据进行处理和分析，得出各点的温度信息。

四、系统设计及应用针对冬季水库垂直剖面的测温需求，系统设计如下：1. 光纤网络布置：根据水库的实际情况，布置合适的光纤网络。

在垂直剖面上，可根据需要选择不同的布置方式，如均匀布置、梯度布置等。

2. 数据采集与传输：通过信号处理单元对拉曼散射信号进行采集和处理，并将数据实时传输到数据处理与分析软件中。

3. 数据分析与应用：通过软件对采集到的数据进行处理和分析，得出各点的温度信息。

同时，结合水库的实际情况和需求，可以进一步对温度数据进行可视化展示、预测预警等应用。

分布式光纤在矿井温度监测中的应用

ｍｅｎｔｉｎｇｔｈｅｓｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ａｓｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｅｄｉｃｔｐｏｓｓｉｂｌｅｆｉｒｅｄｉｓａｓｔｅｒｓｂｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｆｉｌｅｄｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅｔｉｍｅｌｙ，ｉｔｃａｎｔｈｕｓｐｒｏｖｉｄｅｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｆｉｒｅａｌａｒｍｓｅｒｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｎｍｉｎｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．
摘要：提出采用分布式光纤测温技术对煤矿井下温度进行监测以及预警，给出了分布式光纤测温系统
的组成、原理，根据系统监测的空间温度场来确定火灾的可能性从而及时做出预报，可为煤矿安全生产提供先进可靠、经济实用的火灾预警预测系统，对保证矿井的安全运行与生产具有非常重要的意义。关键词：分布式光纤；拉曼散射；温度监测；煤矿安全
ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＤ７５２
Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ
ＡｒｔｉｃｌｅＩＯ：１００３－０１０７（２０１３）１０ — ００４７一Ｏ３

分布式光纤测温技术在井下电缆温度监测中的应用

引
口
２分布式光纤测温系统的工作原理
分布式光纤测温系统同时利用单根光缆实现温度监测和信号传输，基于光纤拉曼散射效应（Ｒａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）和光时域反射测量技术（Ｏｐ —
ｔｉｃａｌＴｉｍｅ－ＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，简称（）ＴＤＲ）
ｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｏｗｅｒｃａｂｌｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ｔｈｒｅａｔｅｎｅｄｃｏａｌｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｕｓｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｔｅｎ— ｒｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｇｉｖｅｓｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｎｒａｎｄｏｐｔｉｃａｌｃａｂｌｅｌａｙｏｕｔｓｃｈｅｍｅ，ｔｏｅｎｓｕｒｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｈａｓ

分布式光纤温度测量系统在电缆温度测量的应用

分布式光纤温度测量系统-----------------电缆温度测量的应用引言光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的,它与光时域反射技术密切结合迅速崛起,经过几十年的发展而在多个领域广泛应用。

与传统的传感器相比,光纤传感器具有轻质,耐腐蚀,耐高温,防水防潮,抗电磁干扰等一系列优点,因此在恶劣环境中颇具用途。

而分布式光纤传感技术除具备上述特点以外,还具备实时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的测量分布信息的能力。

准确的说,它可以精确测量光纤沿线上任一点的温度信息,如果把光纤纵横交错连接成网状,则可以构成规模庞大的地毯式动态监测网,实现对目标的实时全方位检测。

特别是在我国，每年发生的有关电器的火灾事故大多是因为电线或电缆长期运行过热烧穿绝缘所引起，所以对于温度的监测十分重要，这也是本文设计的分布式光纤温度测量系统的重要应用。

结构与测量原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分部信息的原理是利用光在光线中传输能够产生向后散射。

在光线中诸如一定能量和宽度的激光脉冲，它在光线中传输的同时不断产生后向散射光波，这些广播的状态受到所在光纤散射点的温度影响而改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光线中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位。

1 拉曼散射原理微观世界中任何分子和原子都在不停地运动,光纤的分子和原子也不例外,存在着分子振动。

泵浦光通过分子时打破了分子振动原有的平衡,振动分子将与之发生能量交换。

当产生光子的能量小于泵浦光子的能量(分子振荡吸收泵浦光子的能量)时,称为斯托克斯散射。

当产生光子的能量大于泵浦光子的能量(分子振荡的能量传给光子)时,称为反斯托克斯散射。

斯托克斯散射和反斯托克斯散射统称为拉曼散射。

拉曼散射过程的能级示意图如图1所示。

其中, E1、E2 分别表示分子振动的两个能级,两个能级之间相差h Δν,即E2 = E1 + h Δν。

地下矿井环境下采用光纤技术的分布式温度测量

地下矿井环境下采用光纤技术的分布式温度测量Saiied M. Aminossadati *, Nayeemuddin M. Mohammed, Javad Shemshad澳洲昆士兰大学，机械与采矿工程，昆士兰4072，澳大利亚学校摘要：本文在实验的基础上研究了一种在煤矿井下环境采用分布式温度的光纤传感方法进行温度测量和监测系统的适用性。

沿光纤的温度分布可以通过测量检测的斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射线。

分布式温度传感系统为煤矿安全控制，矿井通风系统提供宝贵的资料。

此外，事实证明该系统能够以1°C的精度和距离在1米内的分辨率测量整个矿井空气温度的能力。

加热和冷却过程可以在温度测量中检测，任何矿井位置的热产生率也可以准确地从温度测量确定。

为了建立一个更安全的通风控制系统，该技术有可能被链接到其他测量设备的矿井环境。

1 简介在过去的几年中，许多新的测量设备，如数字设备，激光和超声波传感器都已用于监测煤矿井下通风。

然而，目前的监测系统缺乏积极性和实时性。

地下矿山环境的温度变化对地下矿工的身体健康和安全至关重要。

近年来，如果矿井一直装备一个动态的，精确的温度监控系统，世界各地的矿井发生的大多数致命的意外本来是可以避免的。

在地下矿山的主要安全问题大多是由于气温上升，而这是各种物理和化学来源，如爆破，地层，热氧化和人体新陈代谢的结果。

很明显的是，缺乏可靠和有效的矿井通风参数诸如空气温度的监测会导致严重的矿难。

事实上，早期发现和温度变化的本地化被认为是危险情况的初步指标之一。

一种快速可靠的温度测量可以帮助控制逃生路线，并尽量减少，由火灾，甲烷爆炸，自燃和煤尘爆炸等各种灾难造成的可能伤害。

一个实时和准确的监测系统从一个侧面可以帮助矿井通风操作者审查和计划改建的矿井通风条件和精确研究目前的通风条件。

一种采用光纤技术的分布式温度传感系统本质是一种安全的方法能够适用于煤矿井下环境连续测量和监测矿井内的温度变化。

分布式光纤电缆温度测量系统设计及应用研究的开题报告

分布式光纤电缆温度测量系统设计及应用研究的开题报告一、选题背景和意义在电力系统、石油化工、交通运输等众多领域，温度的测量是非常重要的一个参数。

对于电力系统中的输电线路、变电站设备等，温度的监测可以帮助判断设备的状态和安全运行。

在石油化工、交通运输等领域中，温度的监测则可以控制设备的运行，减少故障发生。

传统的温度测量方法通常采用热电偶、热电阻等方式，但这些方法有一定的局限性，如需要多个测量点、难以实现实时监测等。

因此，利用光纤传感技术实现温度测量，可以有效地克服上述问题，实现精确、实时的温度监测。

本选题旨在研究分布式光纤电缆温度测量系统，其利用了光纤传感技术来实现对线路温度实时监测，对于现代化电力系统、石油化工、交通运输等领域的设备监测，具有十分重要的实际意义。

二、研究内容和技术路线研究内容1. 分析光纤传感器温度测量原理和分布式光纤传感技术；2. 研究分布式光纤电缆的结构和实现温度测量的原理；3. 设计分布式光纤电缆温度测量系统，包括硬件和软件的设计；4. 对设计系统进行实验室测试和实际应用。

技术路线1. 学习光纤传感器和分布式光纤传感技术的相关知识；2. 了解分布式光纤电缆的结构和温度测量原理；3. 设计分布式光纤电缆温度测量系统，包括选型、硬件设计、软件设计等；4. 进行实验室测试和实际应用，并对测试结果进行数据处理和分析。

三、预期目标和研究价值预期目标1. 实现分布式光纤电缆温度测量系统的设计和制作；2. 对分布式光纤电缆温度测量系统进行实验室测试，验证系统的可行性和精度；3. 在实际应用中验证该系统的功能，并提出改进意见。

研究价值1. 本研究可以实现对电力系统、石油化工、交通运输等领域设备温度的实时监测，有很高的应用价值；2. 分布式光纤电缆的温度测量原理可以扩展到其他物理量的测量，如电场、压力等，具有广阔的应用前景；3. 本研究可以加深对光纤传感技术的了解，并促进其在其他应用领域的发展。

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分布式光纤井温剖面测试研究与应用
[摘要]稠油降粘已成为油田开发生产过程中一项非常重要的工作，国内外采取降粘的方法有很多，但是主要方法还是为掺液降粘和温度降粘。

温度降粘以提高温度而达到降粘的作用，但是需要大量的热量来源。

掺液降粘就目前实施以掺稀油降粘最方便、最简单、最经济，但是在不同的生产阶段，采取什么样的掺油比例比较合理，是超稠油生产过程中急待解决的问题。

[关键词]超稠油掺油比例井温剖面
中图分类号：te331 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0056-01
一、超稠油生产现状和存在问题
超稠油具有“四高一低”的特点：高密度：地面脱气原油密度1.0055g/cm3（20℃），高粘度：粘度84900mpa.s（50℃），高凝固点：为26.1℃；高沥青+胶质为51.41%；低含蜡为1.91%。

采油作业一区超稠油开井279口，占全区总开井数的86.1%。

全区总产量为1350t/d，日掺油量高达1100t/d，总掺油比例为1：0.8，如果去掉不掺油的普通稠油井产量200t/d，掺油比为1：0.96，个别井的掺油比例在1：2左右。

所以，掺油量过多影响经济效益，影响油井的实际泵效。

二、技术创新点
1、油套环空温度变化研究
2009年9月对杜80-38-56井进行井温剖面测试实验，在该井生
产的一个周期内，采用光纤对井筒剖面各点时时进行温度监测，同时分三个阶段对不同的掺油比进行化验分析。

在此基础上，开展超稠油井掺油规律的研究（如图1）。

通过对该井井温剖面测试数据绘制温度与井深变化曲线，可以看出：
1）由上至下温度逐渐上升；
2）井口温度由于受环境温度的影响，中、后期温度变化不大；3）从100m温度梯度看，中后期0-600m温度梯度不超过5℃，而到700m时温度陡增15-20℃，而在初期时在700m时，温度增加38℃。

说明地下温度较高，温度损失不大。

在一周期生产过程中，泵入口温度下降68℃，井口温度下降
7.2℃，在周期生产末期最低温度为119℃。

2、温度对粘度的影响
根据杜813兴隆台在不同的温度下测得的粘度，绘制粘温曲线得出以下结论：
1）随着温度的上升，粘度逐渐下降；
2）当温度由50℃上升到70℃时，粘度下降速度较快，80—100℃温度下降速度较慢；
3）当温度到90℃时，原油粘度在2200mpa.s左右，可正常流动；当温度达到100℃时，粘度已下降到1000mpa.s以下，这样的粘度已接近稀油的粘度。

3、不同掺油比粘度变化的研究
一般情况下，超稠油生产的掺油比例一般为1：0.7—1：1。

根据杜80-38-56井在不同的掺油比例下的粘温曲线，结合杜80-38-56井温剖面，做以下粘温曲线。

由以上粘温曲线可以看出：1）在不同的掺油比下，混合液温度在50℃，粘度大于1000mpa.s，当温度达到70℃以上时，混合液粘度小于1000mpa.s，当温度达到90℃时，混合液粘度小于500mpa.s，达到了稀油的粘度水平。

2）在不同的掺油比下，当温度达到90℃以上时，混合液粘度相差不大，或基本相同（如图2）。

4、掺油温度对混合液粘度的影响
采油站把掺油加热80-90℃后输送到井上，到井场后只有50℃左右，然后再由井上井口加热炉加热后掺入地下。

由于我区天然气用量不足，掺油温度只能加热到60℃左右，而井下温度最低120℃，所以掺油温度的高低不能起到改变井下温场的作用，对油井混合液的温度没有影响或影响不大。

经过掺油混合后的原油粘度，在相同的温度下粘度大副度下降，说明混合液粘度的降低最主要的原因是掺油起到了稀释作用。

所以在温度大于50℃，混合液粘度的变化起决定性作用的不是掺稀油的温度作用，而是掺稀油的稀释作用。

三、现场应用实践
根据杜80-38-56井的井温剖面和粘温曲线，再根据不同掺油配比下的粘温曲线，现场进行如下实验探索：
1、油井在注汽下泵初期不掺油
由于下泵初期油层温度高（根据杜80-38-56井温剖面测试数据，一般在150℃以上），井口温度在70℃以上，含水在60%以上，混合液的流动性较好，所以采取不掺油、不加热的方式进行生产。

2、下泵中期合理配掺
下泵中期含水和温度都有所下降，含水低于60%，井口出油温度60℃-70℃时（此时泵入口处原油温度在130℃以上），掺油比按1：0.4地下掺油掺，降低回压和负荷，保证油井正常生产。

3、下泵末期
下泵末期温度下降，地层压力下降，液量和含水下降，温度损失大，泵入口温度在120℃以下，井口温度只有50℃左右，所以，虽然地下温度较高（119℃），但是距井口100m处温度会下降到50℃以下，所以在不掺油的情况下抽油机负荷会增大，很难将原油举升到地面直至进站，加之后期油层冷油段的影响，所以，采用掺油比1：0.6或1：0.8的比例地下掺油生产，加上井口火管炉加热到60℃左右后可正常生产。

4、改善泵况提高泵效的方法
由杜80-38-56井温剖面曲线和粘温曲线测试数据可以看出，油井在下泵生产后的初、中、后期，油层温度在119℃以上，原油粘度在1000mpa.s以下，所以地下原油粘度不高，油可以进入泵中。

但是在油井下泵后期生产阶段，油井供液不足的矛盾日渐突出，由于抽油泵的抽吸作用，在泵筒内产生负压，造成泵筒内原油脱气，粘度升高，脱气严重时，会影响泵的正常工作，可采取以下方法改
善泵况：
1）采取地下掺油，降低原油粘度，同时降低油井生产参数，降低抽油泵的抽吸速度。

2）在生产后期，地下原油会出现冷油段，粘度较高，会造成泵工作不正常，采取1：0.6或1：0.8地下掺油，并定期掺油站洗井，改变地下原油凝状态，改善泵况。

四、经济效益
经济效益：通过对杜80-38-56井温剖面温度实验，开展作业区超稠油井掺油经规律的摸索和研究工作，经过调整后采油作业一区总掺油量由原来的1100t/d，下降到目前的750t/d，日减少掺油量350t，总掺油比由原来的1：0.96下降到目前的1：0.65。

截止到2012年12月底，累计使用掺油量25.1万吨，与年计划对比，累计节约掺油量36878吨。

按操作成本1.1元计算，
创经济效益：36878×1.1=40565=4.0565（万元）
作者简介
姓名：包中侃，职称：助理程师，工作单位：辽兴油气开发公司，专业及研究方向：石油工程，石油地质勘探。