[发明专利]基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法及系统，其中系统包括宽带光源、第一光分路器、第二光分路器、三维坐标传感探头。宽带光源发出的光经第一光分路器、传导光纤、第二光分路器，入射到三维坐标传感探头上；入射光经三维坐标传感探头反射后，反射光通过第一光分路器输送到波长解调仪；当弹性体轴线偏离重力方向时，引起光纤光栅发生波长漂移，波长解调仪解调出三维坐标传感探头中多个光纤光栅的中心波长，并输送到计算机；计算机根据解调出的中心波长以及光纤光栅应变和曲率分布图，计算钻筒的包括方位角和偏离重力方向的倾角的三维位置坐标。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法及系统。

背景技术

近几年来，国内石油钻井行业为了发现低压储层、保护油气层和提高采收率的需要，在定向井、水平井等钻井工艺井中会使用电磁波无线随钻测量仪，该仪器采用极低频(1-20Hz)无线电波作为传输信号，通过地层的传输到达地面。但由于地层情况复杂，电磁波无线随钻测量仪在传输深度上不很理想，局限在2000米以内。光纤光栅传感技术使用无源器件，具有本质防爆、抗电磁干扰、耐腐蚀、传输距离远、适用于恶劣环境等一系列优点。因此，开发基于光纤传感技术的长距离管道路径测量仪是非常必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中电磁波无线随钻测量仪的无线电波传输深度有限的缺陷，提供一种抗电磁干扰、耐腐蚀、传输距离远、适用于恶劣环境的基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，该三维坐标传感探头设置在测量钻筒内部，包括弹性体和质量块，质量块固定在该弹性体的一端，弹性体的另一端通过固定座固定在测量钻筒上；弹性体为呈轴对称的几何弹性体；

弹性体的表面均匀布设与轴线平行的多条传感光纤，每条传感光纤上均设有特定中心波长的布喇格光纤光栅，布喇格光纤光栅感知弹性体和质量块因重力作用产生的形变。

接上述技术方案，该三维坐标传感探头还包括保护壳，罩设在弹性体和质量块外部，并通过固定座固定，保护壳与固定座之间形成密闭空间。

接上述技术方案，弹性体、质量块均为圆柱形。

接上述技术方案，每条传感光纤上串接多个不同波长的布喇格光纤光栅。

接上述技术方案，弹性体表面均匀布设与轴线平行的8条传感光纤，分别标识为b＝1,2,…,8，布置有8个具有不同中心波长的布喇格光纤光栅，对应8个角度，

本发明还提供了一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构系统，包括宽带光源、第一光分路器、第二光分路器、三维坐标传感探头，所述三维坐标传感探头为上述技术方案的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头；

宽带光源与第一光分路器的一个分路端口连接；第一光分路器的合路端口与第二光分路器的合路端口通过传导光纤连接；第二光分路器的多个分路端口与三维坐标传感探头连接；

该系统还包括波长解调仪和计算机，其中波长解调仪的输入端与第一光分路器的另一个分路端口连接；波长解调仪的输出端通过数据线与计算机连接。

接上述技术方案，将第一光分路器替换为环形器。

接上述技术方案，第一光分路器为Y型光分路器。

本发明还提供了一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法，该方法基于上述技术方案的基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构系统，具体包括以下步骤：

宽带光源发出的光经第一光分路器、传导光纤、第二光分路器，入射到三维坐标传感探头上；