CN113091945B - 一种地热井感温光纤测温系统 - Google Patents

一种地热井感温光纤测温系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种地热井感温光纤测温系统，涉及感温光纤测温的技术领域，其包括感温光纤和配重块，所述配重块包括固定块、伸缩块、弹性件和牵引绳，伸缩块与感温光纤伸入井底的一端固定连接，弹性件固定连接在伸缩块与固定块之间，牵引绳的一端与伸缩块靠近固定块的一端固定连接，另一端伸出井口。本申请具有使感温光纤不易对抽水过程造成影响的效果。

Description

一种地热井感温光纤测温系统
技术领域
本申请涉及感温光纤测温的领域，尤其是涉及一种地热井感温光纤测温系统。
背景技术
地热能是一种天然的新能源，利用地热井的热能时首先需要探清地下温度的变化及分布规律。
相关技术中地热井的测温装置包括感温光纤、无线感温光纤解调仪和数据接收储存器，所述感温光纤垂向布设在地热井中，感温光纤的下端深入地热井底部，上端连接无线感温光纤解调仪，无线感温光纤解调仪通讯连接数据接收储存器，采用测管和感温光纤测温技术开展地热井全孔长期地下热水温度动态监测。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：相关技术中的感温光纤的安装方式为在感温光纤下端设置配重块，通过配重块的重力以及感温光纤的自重下放到井底，在通过水泵抽水过程中，位于井内的感温光纤在水流的扰动下缠绕，因此可能会对抽水过程造成影响。
发明内容
为了使感温光纤不易对抽水过程造成影响，本申请提供一种地热井感温光纤测温系统。
一种地热井感温光纤测温系统，包括感温光纤和配重块，所述配重块包括固定块、伸缩块、弹性件和牵引绳，伸缩块与感温光纤伸入井底的一端固定连接，弹性件固定连接在伸缩块与固定块之间，牵引绳的一端与伸缩块靠近固定块的一端固定连接，另一端伸出井口。
通过采用上述技术方案，配重块下放的过程中，牵引绳拉紧使伸缩块靠近固定块，伸缩块与套管处于不抵接，即可顺利下放配重块；固定块落入井底后，放松牵引绳，伸缩块在弹性件的弹力作用下向远离固定块的方向移动，并与套管抵接，弹性件的弹力作用增大了伸缩块与套管之间的摩擦力，配重块通过卡接限位的方式被固定在井底，实现了对配重块进行限位的功能；且感温光纤与伸缩块固定连接，即被抵紧于套管内侧，在抽水过程中，水流扰动也不易造成感温光纤的弯折，实现了对感温光纤起到进一步限位的作用。
可选的，所述伸缩块设置有多个，固定块设置在多个伸缩块的中心处，牵引绳包括连接绳分支绳，分支绳的一端与伸缩块靠近固定块的一侧连接，另一端与连接绳固定，在固定块上设置有导向架，连接绳远离分支绳沿导向架从井壁的侧方伸出。
通过采用上述技术方案，通过设置多个伸缩块，增大了配重块与套管卡接的面积，使得配重块不易在水流的扰动下发生位置偏移，进而使得感温光纤不易发生弯折；同时，导向架将牵引绳从靠近套管的边沿导出，泵管下放时，牵引绳不易对泵管造成影响。
可选的，所述牵引绳伸出井口的一端连接有卷扬机。
通过采用上述技术方案，卷扬机便于工作人员控制牵引绳的下放长度，使得伸缩块在下放的过程中靠近固定块，以避免对感温光纤造成拉扯。
可选的，所述伸缩块为弧形结构且与井壁的内侧壁适配。
通过采用上述技术方案，弧形结构的伸缩块进一步增大了伸缩块与套管内侧之间的摩擦力，使得配重块不易在水流的扰动下发生位置偏移。
可选的，所述测温系统还包括沿井壁的轴向设置的分布式光纤，分布式光纤的下端固定连接在伸缩块上，分布式光纤靠近井壁的一侧固定连接有弹性绳，弹性绳的上端与井口固定，弹性绳与井壁贴合且处于张紧状态，在伸缩块上设置有沿井壁轴线方向设置的弹性抵接件，弹性绳位于弹性抵接件与井壁之间，弹性抵接为可形变材质。
通过采用上述技术方案，分布式光纤通过弹性绳与套管贴合，当套管发生向井内弯曲时，弹性绳随套管发生变形，分布式光纤发生形变；当套管的某处向远离套管中心的方向发生形变时，弹性抵接件的抵紧力将分布式光纤随套管的形变处挤压，通过分布式光纤的形变，实现对套管内侧变形的检测。
可选的，所述弹性抵接件包括竖直杆和多个第二弹簧，竖直杆固定设置在伸缩块上，多个第二弹簧沿井壁的轴线方向均匀布设在竖直杆上。
通过采用上述技术方案，通过在竖直杆上设置多个第二弹簧，当套管的某处向远离井口中心的方向发生形变时，通过第二弹簧的恢复力能够对挤压弹性绳形变，使得弹性绳与套管发生同步形变。
可选的，所述弹性抵接件为气囊。
通过采用上述技术方案，气囊内填充有气体，当套管向外变形时，分布式光纤在气囊的抵紧作用下与套管抵紧，此时与弹性绳连接的分布式光纤发生形变。
可选的，所述分布式光纤和弹性抵接件沿井体的周向设置多组。
通过采用上述技术方案，由于弹性绳的变形可能受到水流扰动的影响，通过设置多组分布式光纤，对处于同一深度的分布式光纤的形变作相互参照，以降低对井体形变进行判断时的判断误差。
可选的，在井口上可拆卸设置有固定杆，竖直杆/气囊与固定杆固定连接。
通过采用上述技术方案，通过螺栓可拆卸设置在井口的边沿，根据固定杆伸入井口上方的长度，调节第一弹簧对分布式光纤的抵紧力。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用包括固定块、伸缩块、弹性件和牵引绳的配重块，实现了将井底内的配重块卡接限位，在抽水过程中，水流不易对造成感温光纤的弯折或者扰动；
2.通过采用多个伸缩块、连接绳、分支绳和导向架的结构，实现了使得牵引绳不易对泵管的下放造成影响的功能；
3.通过采用分布式光纤、弹性抵接件以及弹性绳的结构，实现了便于对井体各个位置的周向形变进行检测的功能。
附图说明
图1是本申请实施例一的整体结构示意图；
图2是图1中突出弹性抵接件结构和配重块结构的局部三维示意图；
图3是图2中局部A的放大示意图；
图4是本申请实施例二的整体结构示意图。
附图标记说明：1、感温光纤；2、配重块；21、固定块；211、导向架；2111、导向环；22、伸缩块；23、弹性件；24、牵引绳；241、连接绳；242、分支绳；243、卷扬机；3、套管；4、分布式光纤；41、弹性绳；5、弹性抵接件；51、竖直杆；52、第二弹簧；6、固定杆。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
实施例一：
本申请实施例公开一种地热井感温光纤测温系统，参照图1，包括感温光纤1和配重块2，感温光纤1连接有无线传输装置（图中未示出），在井体内侧壁上设置有套管3，感温光纤1通过配重块2下放至井体底部，配重块2固定连接在感温光纤1伸入井底内的一端；由于在从井体内抽水过程中，与泵管附近的感温光纤1可能会在水流的扰动下发生折弯，为了使得感温光纤1不易在水流的扰动下发生缠绕，参照图，本申请实施例设置的固定块21、伸缩块22、弹性件23和牵引绳24，在井口处设置有卷扬机243，伸缩块22与感温光纤1伸入井底的一端固定连接，弹性件23固定连接在伸缩块22与固定块21之间，弹性件23为第一弹簧，牵引绳24的一端与伸缩块22靠近固定块21的一端固定连接，另一端伸出井口与卷扬机243连接。
上述配重块2的使用过程为：感温光纤1下放入井的过程中，通过卷扬机243控制牵引绳24的下放长度，将第一弹簧压缩，使伸缩块22靠近固定块21，此时伸缩块22与套管3处于不抵接，可避免配重块2下放时阻力过大；固定块21落入井底后，通过卷扬机243控制牵引绳24的下放长度，放松牵引绳24，伸缩块22在弹性件23的弹力作用下向远离固定块21的方向移动并与套管3抵接，弹性件23的弹力作用增大了伸缩块22与套管3之间的摩擦力，实现对配重块2的卡接，使得配重块2不易在水流的扰动下发生移动；同时，感温光纤1与伸缩块22连接，伸缩块22与套管3抵接时将感温光纤1抵紧于套管3内侧，对感温光纤1起到了进一步的限位作用，使得感温光纤1不易受到水流的扰动而弯折，若感温光纤1出现弯折，感温光纤1下放的长度与井深不一致，则会造成感温光纤1检测温度位置的不准确，因此保证感温光纤1竖直设置能够提高检测系统的检测精度。
伸缩块22与套管3内侧抵接后，为了增大伸缩块22与套管3内侧之间的摩擦力，降低配重块2发生移动的可能性，参照图2，本申请实施例设置有多个伸缩块22，如在图中所示为四个，每个伸缩块22均为弧形结构，且弧形结构与套管3内侧相适配；固定块21设置在多个伸缩块22的中心处，牵引绳24包括连接绳241和分支绳242，分支绳242的一端与伸缩块22靠近固定块21的一侧连接，另一端与连接绳241固定，连接绳241远离分支绳242的一端伸出井口，在固定块21上设置有导向架211，导向架211为L形结构，在导向架211上设置有导向环2111，连接绳241穿过导向环2111，牵引绳24的伸出端位于固定块21靠近套管3的一侧。多个伸缩块22，增大了配重块2与套管3卡接的面积，导向架211将牵引绳24从靠近套管3的边沿导出，泵管下放时，牵引绳24不易对泵管造成影响，弧形结构的伸缩块22进一步增大了伸缩块22与套管3内侧之间的接触面积。
为了保证井体的安全性，除了需要对井体内温度进行检测，还需要对套管3受力状况进行监测以确定的套管3变形，相关技术中，对套管3的通常为套管3下放前即将用于检测套管3形变量的分布式光纤4沿套管3的轴向和套管3的径向设置于套管3内或者是套管3外侧的土层内；而对于已经处于使用状态的井体，相关技术中无法对将分布式光纤4安装在套管3内，因此本申请实施例设置还设置有分布式光纤4，参照图2和图3，分布式光纤4沿套管3的轴线方向设置，分布式光纤4的下端固定连接在伸缩块22上，分布式光纤4靠近套管3的一侧固定连接有弹性绳41，弹性绳41的上端与井口固定，弹性绳41与套管3贴合且处于张紧状态，弹性绳41与分布式光纤4长度相同且平行；弹性绳41远离分布式光纤4的一侧设置有弹性抵接件5，弹性绳41被抵紧于弹性抵接件5与套管3之间，弹性抵接件5为可形变、且能够恢复形变的弹性材质，图2和图3中所示状态为伸缩块22未与套筒3抵紧前的状态。
上述分布式光纤4的检测原理为：分布式光纤4在弹性抵接件5的抵紧作用下、通过弹性绳41与套管3贴合，当套管3发生向井内弯曲时，弹性绳41随套管3发生变形，分布式光纤4发生形变；当套管3的某处向远离套管3中心的方向发生形变时，弹性抵接件5的抵紧力将分布式光纤4随套管3的形变处挤压，保证了弹性绳41与套管3的同步变形，通过分布式光纤4的形变，可实现对套管3内侧变形的检测。
参照图2，弹性抵接件5包括竖直杆51和多个第二弹簧52，竖直杆51沿套管3的轴线方向设置，竖直杆51的形状可根据井壁的形状做出适应性变化，竖直杆51的下端与伸缩块22固定连接，多个第二弹簧52沿竖直杆51的长度方向设置均均匀分布，第二弹簧52位于竖直杆51与分布式光纤4之间。当套管3的某处向远离井口中心的方向发生形变时，通过第二弹簧52的恢复力能够对弹性绳41起到抵紧作用，使得弹性绳41与套管3发生同步形变。再参照图1，竖直杆51绳的上端固定连接有固定杆6，固定杆6通过螺栓可拆卸设置在井口的边沿，根据固定杆6伸入井口上方的长度，调节弹性低抵接件5对分布式光纤4的抵紧力。
分布式光纤4均通过光缆连接有分布式光纤4解调仪连接，分布式光纤4解调仪连接有计算机，由分布式光纤4解调仪向计算机传递解调后的分布式光纤4传感器采集的波长信号，分布式光纤4均可以采用有线和/或无线的传输方式将采集的数据传输给分布式光纤4解调仪。
在水流的扰动下，分布式光纤4可能会发生变形，因此可能会增大检测系统对于形变检测的误报率，为了提高检测系统的检测精度，参照图1，本申请实施例设置的分布式光纤4和弹性抵接件5沿井体的周向设置多组。由于弹性绳41的变形可能受到水流扰动的影响，通过设置多组分布式光纤4，对处于同一深度的分布式光纤4的形变作相互参照，以降低对井体形变进行判断时的判断误差。
本申请实施例一的实施原理为：
固定块21下放至井底后，通过控制卷扬机243下放牵引绳24的长度，使得伸缩块22在第一弹簧的弹力作用下向靠近套管3的方向移动并与套管3抵紧，与此同时，感温光纤1被抵紧于套管3内壁，分布式光纤4被抵紧于套管3内壁，通过竖直杆51上连接的第一弹簧将分布式光纤4抵紧于套管3上，使分布式光纤4能够随套管3径向方向发生同步形变，根据分布式光纤4的传输信号，达到对套管3轴向多个位置的径向变形的检测。
实施例二：
本申请实施例与实施例一的不同之处在于：参照图3，弹性抵接件5为气囊，气囊的下端固定连接在伸缩块22上，气囊的上端与固定杆6固定连接，气囊为耐高温且防水材质制成的气囊，气囊的注气口靠近井口。气囊内填充有气体，当套管3向外变形时，分布式光纤4在气囊的抵紧作用下与套管3抵紧。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地热井感温光纤测温系统，包括感温光纤(1)和配重块(2)，其特征在于，所述配重块(2)包括固定块(21)、伸缩块(22)、弹性件(23)和牵引绳(24)，伸缩块(22)与感温光纤(1)伸入井底的一端固定连接，弹性件(23)固定连接在伸缩块(22)与固定块(21)之间，牵引绳(24)的一端与伸缩块(22)靠近固定块(21)的一端固定连接，另一端伸出井口；所述测温系统还包括沿井壁的轴向设置的分布式光纤(4)，分布式光纤(4)的下端固定连接在伸缩块(22)上，分布式光纤(4)靠近井壁的一侧固定连接有弹性绳(41)，弹性绳(41)的上端与井口固定，弹性绳(41)与井壁贴合且处于张紧状态，在伸缩块(22)上设置有沿井壁轴线方向设置的弹性抵接件(5)，弹性绳(41)位于弹性抵接件(5)与井壁之间，弹性抵接为可形变材质。
2.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述伸缩块(22)设置有多个，固定块(21)设置在多个伸缩块(22)的中心处，牵引绳(24)包括连接绳(241)和分支绳(242)，分支绳(242)的一端与伸缩块(22)靠近固定块(21)的一侧连接，另一端与连接绳(241)固定，在固定块(21)上设置有导向架(211)，连接绳(241)远离分支绳(242)沿导向架(211)从井壁的侧方伸出。
3.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述牵引绳(24)伸出井口的一端连接有卷扬机(243)。
4.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述伸缩块(22)为弧形结构且与井壁的内侧壁适配。
5.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述弹性抵接件(5)包括竖直杆(51)和多个第二弹簧(52)，竖直杆(51)固定设置在伸缩块(22)上，多个第二弹簧(52)沿井壁的轴线方向均匀布设在竖直杆(51)上。
6.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述弹性抵接件(5)为气囊。
7.根据权利要求1所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，所述分布式光纤(4)和弹性抵接件(5)沿井体的周向设置多组。
8.根据权利要求5或6所述的一种地热井感温光纤测温系统，其特征在于，在井口上可拆卸设置有固定杆(6)，竖直杆(51)/气囊(53)与固定杆(6)固定连接。
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