CN111457952B

CN111457952B - 信号增强装置及其使用方法

Info

Publication number: CN111457952B
Application number: CN201910049251.1A
Authority: CN
Inventors: 芦志伟; 胡承军; 谢斌; 章敬; 张辉; 段胜男; 王宁博; 汪志; 努尔买买提·吾买尔江
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: CN111457952A

Abstract

本发明提供了一种信号增强装置及其使用方法，其中，信号增强装置与解调仪配合使用，信号增强装置用来增强光纤的信号强度，信号增强装置包括装置主体，装置主体上安装有至少一个盘纤器，光纤穿过装置主体并至少部分地盘绕在盘纤器上。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的光纤的信号强度低影响测试分辨率与精度的问题。

Description

信号增强装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及光纤测试技术领域，具体而言，涉及一种信号增强装置及其使用方法。

背景技术

光纤分布式测试主要是通过DAS（分布式微扰振动声传感系统）和DTS（分布式拉曼温度传感系统）进行测试，主要是通过光纤配合DAS及DTS解调仪对井下声波和温度进行监测。

但是光纤分布式测试受限于光纤的空间分辨率，单根光纤往往会使得单点测试的精度下降，而这对于使用DAS及DTS进行温度、声波振动测试等高精度光纤监测技术处于瓶颈问题，在光纤找水，微地震等方面的应用因此受限。上述问题主要是由于传统光纤的安装方式信号强度低，进而使测试分辨率与精度降低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种信号增强装置及其使用方法，以解决现有技术中的光纤的信号强度低影响测试分辨率与精度的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种信号增强装置，与解调仪配合使用，信号增强装置用来增强光纤的信号强度，信号增强装置包括装置主体，装置主体上安装有至少一个盘纤器，光纤穿过装置主体并至少部分地盘绕在盘纤器上。

进一步地，装置主体两端分别设置有导向头，装置主体内开设有至少一个光纤安置槽，盘纤器安装在光纤安置槽内。

进一步地，装置主体上设置有多个第一传声孔。

进一步地，光纤安置槽的开槽方向与第一传声孔方向一致。

进一步地，光纤安置槽内设置有光纤盒，光纤盒上安装有至少一个盘纤器，光纤盒的两端分别设置有走线通道。

进一步地，装置主体上开设有贯穿装置主体的条状槽，条状槽两端的位置分别对应两个导向头，条状槽为测试缆固定通道，条状槽与走线通道连通。

进一步地，条状槽内开设有相对设置的两个插槽，以放置插片。

进一步地，插片上开设有多个第二传声孔。

进一步地，插片上设置有多个顶丝孔，以通过顶丝将插片与装置主体固定。

进一步地，光纤安置槽设置在条状槽的侧面，当光纤安置槽设置为多个时，条状槽的多个侧面均设置有光纤安置槽。

进一步地，条状槽内设置有空心缆，空心缆包裹光纤形成测试缆，以保护光纤。

进一步地，空心缆为侧开窗空心缆，以方便光纤的放置，空心缆的两头采用熔接的方式连接。

进一步地，条状槽内至少放置有一个测试缆，并通过插片卡接。

进一步地，装置主体为纺锤状刚体。

进一步地，信号增强装置设置为多个时，多个信号增强装置串联或者并联连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种信号增强装置的使用方法，使用步骤包括：

将测试光纤盘绕至盘纤器上；

将盘纤器固定到装置本体中；

将多个信号增强装置用光纤串联连接，准备入井；

入井时将至少一个空心缆放入条状槽中；

利用顶丝将插片紧固，并将光纤放入空心缆，然后进行入井；

连接下一个装置本体，直到所有装置本体入井完毕。

应用本发明的技术方案，盘纤器的设置可以与装置主体配合对光纤的信号进行增强，其主要是通过将光纤盘绕加长的方式来使光纤可以获取更多、更强的信号，以达到提高精度及信噪比及提高分辨率的目的。因此，上述结构中盘纤器、光纤和装置主体的配合下可以使光纤获取更多、更强的信号，进而增加信号增强装置所在的检测系统的测试分辨率与精度。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的光纤的信号强度低影响测试分辨率与精度的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的光纤分布式测试的工作原理图；

图2示出了实施例一中的装置主体与第一传声孔的结构示意图；

图3示出了实施例一中的装置主体、光纤安置槽和条状槽的结构示意图；

图4示出了实施例一中的装置主体、条状槽和插槽的结构示意图；

图5示出了实施例一中的插片的结构示意图；

图6示出了实施例一中的光纤安置槽与条状槽的分布图；

图7示出了实施例一中的光纤盒的结构示意图；

图8示出了实施例一中的光纤盒的侧视图；

图9示出了实施例一中的空心缆的结构示意图；

图10示出了实施例一中的空心缆的俯视图；

图11示出了实施例一中的光纤盒盘绕光纤后的结构示意图；

图12示出了实施例一中的光纤盒安装到装置主体后的结构示意图；

图13示出了实施例一中的多个装置主体串联后的结构示意图；

图14示出了实施例一中的条状槽安装空心缆前的示意图；

图15示出了实施例一中的空心缆放置到条状槽内时的示意图；

图16示出了实施例一中的条状槽安装空心缆并与插片固定后的结构示意图。

图17示出了实施例一中的装置主体安装好后光纤进入空心缆前的示意图；

图18示出了实施例一中的装置主体安装好后光纤进入空心缆后的示意图；

图19示出了实施例一中的多个光纤盒串联后的结构示意图；

图20示出了实施例二中的光纤安置槽与条状槽的分布图；

图21示出了实施例三中的光纤安置槽与条状槽的分布图；以及

图22示出了实施例四中的条状槽与插片配合的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、装置主体；11、光纤安置槽；12、光纤盒；121、盘纤器；122、走线通道；13、导向头；14、第一传声孔；15、条状槽；151、插槽；16、插片；161、顶丝孔；17、空心缆；20、光纤；30、解调仪；40、辅助管；50、测试缆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图11所示，实施例一中的一种信号增强装置，与解调仪30配合使用，信号增强装置用来增强光纤20的信号强度，信号增强装置包括装置主体10，装置主体10上安装有至少一个盘纤器121，光纤20穿过装置主体10并至少部分地盘绕在盘纤器121上。

应用实施例一的技术方案，盘纤器121的设置可以与装置主体10配合对光纤20的信号进行增强，其主要是通过将光纤20盘绕加长的方式来使光纤20可以获取更多、更强的信号，以达到提高精度及信噪比及提高分辨率的目的。因此，上述结构中盘纤器121、光纤20和装置主体10的配合下可以使光纤20获取更多、更强的信号，进而增加信号增强装置所在的检测系统的测试分辨率与精度。实施例一的技术方案有效地解决了现有技术中的光纤20的信号强度低影响测试分辨率与精度的问题。

值得注意的是，本实施例中的信号增强装置主要是针对光纤分布式测试进行设置的。光纤分布式测试主要是通过DAS（分布式微扰振动声传感系统）和DTS（分布式拉曼温度传感系统）进行测试，主要是通过光纤20配合DAS及DTS解调仪30对井下声波和温度进行监测。也可以根据需要将信号增强装置设置到其他需要光纤20信号增强的设备、装置或者系统上。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，装置主体10两端分别设置有导向头13，装置主体10内开设有至少一个光纤安置槽11，盘纤器121安装在光纤安置槽11内。上述结构中导向头13的设置可以和盘纤器121更好地配合，光纤安置槽11用以防止盘纤器121以保护盘纤器121。光纤安置槽11设置为多个时，可以进一步使光纤20获取更多、更强的信号。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，装置主体10上设置有多个第一传声孔14。上述结构中第一传声孔14的设置可以使接收到的声波等振动信号更加清晰，以增强声波振动信号。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，光纤安置槽11的开槽方向与第一传声孔14方向一致。上述结构可以使第一传声孔14接收到的声波振动信号传输到光纤安置槽11内的盘纤器121中，以通过盘纤器121进一步增强信号。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，光纤安置槽11内设置有光纤盒12，光纤盒12上安装有至少一个盘纤器121，光纤盒12的两端分别设置有走线通道122。上述结构在光纤盒12的设置可以更好地安装盘纤器121，同时可以通过在光纤盒12中设置多个盘纤器121以进一步增强光纤20的信号强度。光纤盒12的设置也方便了盘纤器121的更换和维护，同时也可以保护盘纤器121。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，装置主体10上开设有贯穿装置主体10的条状槽15，条状槽15两端的位置分别对应两个导向头13，条状槽15为测试缆50固定通道，条状槽15与走线通道122连通。上述结构中条状槽15为测试缆50固定通道，方便测试缆50的固定安装。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，条状槽15内开设有相对设置的两个插槽151，以放置插片16。上述结构中相对设置的两个插槽151可以对插片16形成限位，插片16的设置可以将测试缆50卡接在条状槽15内。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，插片16上开设有多个第二传声孔。上述结构中第二传声孔的设置可以进一步增强声波等振动信号，并将其传输到测试缆50内。

如图1至图11所示，在实施例一的技术方案中，插片16上设置有多个顶丝孔161，以通过顶丝将插片16与装置主体10固定。上述结构可以方便插片16的安装固定。顶丝与装置主体10的配合可以固定插片16。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，光纤安置槽11设置在条状槽15的侧面，当光纤安置槽11设置为多个时，条状槽15的多个侧面均设置有光纤安置槽11。上述结构可以方便光纤安置槽11与条状槽15的配合，以方便光纤20穿过光纤盒12并通过光纤安置槽11进入到条状槽15内。本实施例中的光纤安置槽11设置为两个，并分别设置在条状槽15的两侧。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，条状槽15内设置有空心缆17，空心缆17包裹光纤20形成测试缆50，以保护光纤20。上述结构中可以通过空心缆17对光纤20进行保护，保证测试缆50的安全可靠。值得注意的是，空心缆17可以为一般的中空管状结构，也可以为带有放置槽的开放型管状结构，当设置为一般的中空管状结构时，需要提前将光纤20提前放置到空心缆17中。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，空心缆17为侧开窗空心缆，以方便光纤20的放置，空心缆17的两头采用熔接的方式连接。上述结构为带有放置槽的开放型管状结构以方便光纤20的放置。空心缆17采用熔接的方式连接可以使空心缆17的连接更加稳定可靠。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，条状槽15内至少放置有一个测试缆50，并通过插片16卡接。上述结构可以在条状槽15内放置测试缆50，同时测试缆50贯穿条状槽15，以使多个信号增强装置可以相互连接。本实施例中条状槽15内放置有一个测试缆50。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，装置主体10为纺锤状刚体。上述结构可以使装置主体10具有更高的强度，以保护其内的盘纤器121以及测试缆50。纺锤状结构可以便于井下穿梭，同时可以方便多个信号增强装置相互连接。

如图12至图19所示，在实施例一的技术方案中，信号增强装置设置为多个时，多个信号增强装置串联或者并联连接。串联和并联的具体设置根据实际需要进行排布，具体数量可以根据要监测的范围，以及所需要的信号强度来确定。

实施例一中的一种信号增强装置的使用方法，使用步骤包括：

将测试光纤盘绕至盘纤器121上；

将盘纤器121固定到装置本体中；

将多个信号增强装置用光纤20串联连接，准备入井；

入井时将至少一个空心缆17放入条状槽15中；

利用顶丝将插片16紧固，并将光纤20放入空心缆17，然后进行入井；

连接下一个装置本体，直到所有装置本体入井完毕。

上述方法可以将多个信号增强装置放置到井下进行探测，以使井下具有多个增强点，以获得更好的监测环境。进一步地，经过入井井下光纤20形成了多个增强点后，通过计算，能够计算声波的方位与距离，同时能够精确地得知井下的温度，多个信号增强装置也可通过多条光纤20串联或并联，同时本装置也能够在地面进行实验性测试。

值得注意的是，光纤20的下井需要辅助管40进行保护，本实施例中的信号增强装置也包裹在辅助管40中，以确保光纤20的安全可靠稳定。

实施例二的信号增强装置及其使用方法，其中实施例二与实施例一的不同之处在于：

如图20所示，在实施例二的技术方案中，光纤安置槽11设置有一个，并处于装置主体10的中部，第一传声孔14的开设与光纤安置槽11的设置方向一致。上述结构优选条状槽15垂直于光纤安置槽11。

实施例三的信号增强装置及其使用方法，其中实施例三与实施例一的不同之处在于：

如图21所示，在实施例三的技术方案中，光纤安置槽11设置有三个，包括设置在条状槽15两侧的两个光纤安置槽11，和处于远离条状槽15一侧的一个光纤安置槽11，第一传声孔14开设有多组并分别与光纤安置槽11的设置方向一致。上述结构可以进一步增强光纤的信号强度。

实施例四的信号增强装置及其使用方法，其中实施例四与实施例一的不同之处在于：

如图22所示，在实施例四的技术方案中，条状槽15内放置有两个测试缆50，其中一个测试缆50为光纤20与空心缆17相结合形成的测试缆50，另一个可以作为标定缆或者其他功能。两个测试缆50通过插片16卡接，对应的插槽151和插片16距离需要进行调整。

值得注意的是，上述的多个实施例均为本发明的优选实施例，不代表本发明的所有实施方案。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：盘纤器121的设置可以与装置主体10配合对光纤20的信号进行增强，其主要是通过将光纤20盘绕加长的方式来使光纤20可以获取更多、更强的信号，以达到提高精度及信噪比及提高分辨率的目的。因此，上述结构中盘纤器121、光纤20和装置主体10的配合下可以使光纤20获取更多、更强的信号，进而增加信号增强装置所在的检测系统的测试分辨率与精度。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的光纤20的信号强度低影响测试分辨率与精度的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种信号增强装置，与解调仪（30）配合使用，其特征在于，所述信号增强装置用来增强光纤（20）的信号强度，所述信号增强装置包括装置主体（10），所述装置主体（10）上安装有至少一个盘纤器（121），所述光纤（20）穿过所述装置主体（10）并至少部分地盘绕在所述盘纤器（121）上，所述装置主体（10）两端分别设置有导向头（13），所述装置主体（10）内开设有至少一个光纤安置槽（11），所述盘纤器（121）安装在所述光纤安置槽（11）内，所述装置主体（10）上设置有多个第一传声孔（14），所述光纤安置槽（11）的开槽方向与所述第一传声孔（14）方向一致，所述光纤安置槽（11）内设置有光纤盒（12），所述光纤盒（12）上安装有至少一个所述盘纤器（121），所述光纤盒（12）的两端分别设置有走线通道（122），所述装置主体（10）上开设有贯穿所述装置主体（10）的条状槽（15），所述条状槽（15）两端的位置分别对应两个所述导向头（13），所述条状槽（15）为测试缆（50）固定通道，所述条状槽（15）与所述走线通道（122）连通，所述条状槽（15）内开设有相对设置的两个插槽（151），以放置插片（16），所述插片（16）上开设有多个第二传声孔，所述插片（16）上设置有多个顶丝孔（161），以通过顶丝将插片（16）与所述装置主体（10）固定。

2.根据权利要求1所述的信号增强装置，其特征在于，所述光纤安置槽（11）设置在所述条状槽（15）的侧面，当所述光纤安置槽（11）设置为多个时，所述条状槽（15）的多个侧面均设置有所述光纤安置槽（11）。

3.根据权利要求1所述的信号增强装置，其特征在于，所述条状槽（15）内设置有空心缆（17），所述空心缆（17）包裹所述光纤（20）形成测试缆（50），以保护所述光纤（20）。

4.根据权利要求3所述的信号增强装置，其特征在于，所述空心缆（17）为侧开窗空心缆，以方便所述光纤（20）的放置，所述空心缆（17）的两头采用熔接的方式连接。

5.根据权利要求1所述的信号增强装置，其特征在于，所述条状槽（15）内至少放置有一个测试缆（50），并通过所述插片（16）卡接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的信号增强装置，其特征在于，所述装置主体（10）为纺锤状刚体。

7.根据权利要求6所述的信号增强装置，其特征在于，所述信号增强装置设置为多个时，多个所述信号增强装置串联或者并联连接。

8.一种信号增强装置的使用方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的信号增强装置，使用步骤包括：

将测试光纤（20）盘绕至盘纤器（121）上；

将所述盘纤器（121）固定到装置本体中；

将多个所述信号增强装置用光纤（20）串联连接，准备入井；

入井时将至少一个空心缆（17）放入条状槽（15）中；

利用顶丝将插片（16）紧固，并将所述光纤（20）放入空心缆（17），然后进行入井；

连接下一个所述装置本体，直到所有所述装置本体入井完毕。