[发明专利]一种基于拉曼散射光时域反射计的油水井井下工况温度的全分布式监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种基于拉曼散射光时域反射计的油水井井下工况温度的全分布式监测装置，其特征在于它包括拉曼散射光时域反射计(1)、放大电路(2)、数据采集器(3)和计算机处理系统(4)，所述拉曼散射光时域反射计(1)包括激光器(1-1)、波分复用器(1-2)、拉曼光纤(1-3)、第一探测器(1-4)和第二探测器(1-5)，

激光器(1-1)输出光束至波分复用器(1-2)信号输入端，所述波分复用器(1-2)的输出/输入端连接拉曼光纤(1-3)的一端，所述波分复用器(1-2)的斯托克斯光信号输出端输出斯托克斯光信号至第一探测器(1-4)的光信号接收端，所述波分复用器(1-2)的反斯托克斯光信号输出端输出反斯托克斯光信号至第二探测器(1-5)的光信号接收端，第一探测器(1-4)的数据输出端连接放大电路(2)的一个信号输入端，第二探测器(1-5)的数据输出端连接放大电路(2)的另一个信号输入端，放大电路(2)的信号输出端连接数据采集器(3)的数据输入端，所述数据采集器(3)的数据输出端连接计算机处理系统(4)的数据输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼散射光时域反射计的油水井井下工况温度的全分布式监测装置，其特征在于拉曼光纤外面封装有不锈钢无缝管(a)，且在拉曼光纤(1-3)与所述不锈钢无缝管(a)之间填充有阻水油膏，所述不锈钢无缝管(a)的外层绞合有双层钢丝(b)。

3.基于权利要求2所述的一种基于拉曼散射光时域反射计的油水井井下工况温度的全分布式监测装置的一种基于拉曼散射光时域反射计的油水井井下工况温度的全分布式监测方法，其特征在于它的监测过程为：

步骤一：拉曼散射光时域反射计(1)开始工作，输出反向散射光功率数据，具体过程为：激光器(1-1)输出的光信号经波分复用器(1-2)后被耦合到拉曼光纤(1-3)中，所述拉曼光纤(1-3)紧贴油管(H)布设，且所述拉曼光纤(1-3)的另一端布设在油管(H)底端的外表面，被耦合到拉曼光纤(1-3)中的光信号在拉曼光纤(1-3)中传输时产生反向散射光并输入至波分复用器(1-2)，波分复用器(1-2)同时输出斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号，第一探测器(1-4)探测斯托克斯光功率并输出斯托克斯光功率数据至放大电路(2)的一个信号输入端，第二探测器(1-5)探测反斯托克斯光功率并输出反斯托克斯光功率数据至放大电路(2)的另一个信号输入端；

步骤二：放大电路(2)接收反向散射光功率数据并放大输出至数据采集器(3)，所述数据采集器(3)采集数据并输出至计算机处理系统(4)，所述计算机处理系统(4)依据反向散射光的传输速度和反向散射光的光功率与探测位置处的绝对温度的关系公式一进行处理，获得油管(H)井下距离h与相应绝对温度值T，同时计算机处理系统(4)将温度随距离的变化曲线显示在计算机屏幕上，完成对油水井下温度的实时在线监测，

公式一：T＝-hcΔγ/k{ln[P_a(T)/P_s(T)]-ln(λ_s/λ_a)}，其中，c为光在真空中的传播速度，Δγ为偏移波数，k为波尔兹曼常数，P_a(T)为反斯托克斯光功率，P_s(T)为斯托克斯光功率，λ_s为斯托克斯光波长，λ_a为反斯托克斯光波长。