CN116165154A - 基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统及方法，涉及化学测量技术领域，其可至少部分解决现有的传统井中三相流体化学组分测量技术难以进行在线测量分析的问题，本发明实施例的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，包括具有分布式光纤化学传感端口的复合调制解调仪器，以及布设在裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱内/外的光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆；光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括与分布式光纤化学传感端口相连接的化学传感光纤；化学传感光纤包括分布式化学传感光纤或阵列化学传感光栅光纤。
Description
技术领域
本发明属于化学测量技术领域，具体涉及基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统及方法。
背景技术
光纤化学传感器是指利用光纤波导性能构成的传感器。用以测定某些化学量，如pH值和化学物质的浓度等。光化学传感器(Optical Chemical Sensor)是一类具有光学响应的化学传感器。在化学分析中，基于分立光学系统的光学技术和光谱学方法已广泛应用。进入80年代以来，由于通信技术和计算机技术的飞速发展，其与光谱技术相结合形成一种新型分析测试技术——光导纤维化学传感器(fiber optical chemical sensor)，在分析化学领域开辟了一片新天地。利用化学发光、生物发光以及光敏器件与光导纤维技术制作传感器，特别是光导纤维传感器及以光导纤维为基础的各种探针技术，具有响应速度快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小，可应用于其他传感器无法工作的恶劣环境等特点，在过程分析中具有很大的应用潜力，得到了突飞猛进的发展。
媒质层与被测物质相互作用前后，物理或化学性质的改变将引起传播光诸特性变化，利用其变化的光信号对化学物质进行定性或定量的一类传感器称之光化学传感器。光纤化学传感器借助于光导纤维进行光信号传递，在光纤末端载有固定试剂相，测试时，插入待测溶液或气体中，由光源入射的光束经由光纤送入固定有敏感试剂的调制区，被测物质与试剂相作用，引起光的强度、波长(颜色)、频率、相位、偏振态等光学特性发生变化，这些变化成为被调制的信号光，信号光再经光纤送入光探测器和信号处理装置，从而获得被测物质的信息。
随着光纤制造技术和相关材料工程的蓬勃发展，光纤已经从基于石英玻璃的包芯结构发展到具有多种材料的复合结构，包括半导体，金属，掺杂石英玻璃，氧化物玻璃，硫属化物玻璃和功能聚合物，丰富的材料和结构为光纤提供了一条新的发展道路，以满足辐射传感器的需求。越来越多的传感材料被直接拉成光纤形状，进一步提高了传感的精度和长度范围。此外，光纤传感器由于采用包芯涂层结构，在大多数环境条件下具有防潮、耐腐蚀和抗电磁干扰的特点。大多数光纤具有纤芯包层结构，此外，可以涂有保护性聚合物层，以避免其功能性芯与水接触，从而使光纤防水。玻璃和涂层聚合物材料即使在高腐蚀性环境中也表现出优异的稳定性，增强了光纤传感器的环境适应性。同时，光纤传感器不易受到外界电磁场的干扰，因为常用的光纤材料是非导电的，可以进一步提高传感的性能。
此外还出现了光纤布喇格光栅(FBG)传感器等为代表的准分布式光纤传感器，然而光纤布喇格光栅传感器的测点会受到激光带宽的限制。如今，分布式光纤传感技术日渐成熟，基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器在介质化学组分测量方面具备好的精度、线性度及重复性，可已经具备了在诸多领域可取代传统化学组分测量技术和光纤布喇格光栅传感器的潜力。分布式光纤传感器具备测点密度极高，间距可控，质量小，耐腐蚀，电绝缘，精度高，重复性好的特点。此外，基于其质地较柔软坚韧的特性，它对结构表面的形状有较好的适应性。
地下或井下三相流体的组分在线分析一直是一个难题。现有的井下流体采样并能持续保持样品的压力和温度不变的仪器装置十分复杂昂贵，每次下井仅能采集十来罐井下地层中的流体样品，在保压保温的条件下送到化学实验室进行分析与鉴定，成本高，效率低，周期长，完全满足不了对地下地层中或井中的三相流体进行高密度原位实时在线测量与分析的需求。
发明内容
本发明提出的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，是把分布式化学传感光纤或者阵列化学传感光栅光纤高密度阵列化学传感光纤组成的光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆，在裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱内/外后，再与复合调制解调仪器相连，组成一个基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，以克服现有的传统井中三相流体化学组分测量技术的不足，为长期实时测量和监测井下三相流体的化学组分与变化提供不可缺少的手段、系统和方法。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案为：
本发明提出基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，包括具有分布式光纤化学传感端口的复合调制解调仪器，以及布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内的光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆；
光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括与分布式光纤化学传感端口相连接的化学传感光纤；
所述化学传感光纤包括分布式化学传感光纤或阵列化学传感光栅光纤。
在一些可选的实施例中，所述复合调制解调仪器还具有分布式光纤温度传感端口，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括两根用于测量沿线温度变化的多模光纤，两根多模光纤的尾端熔接成U字型结构，复合调制解调仪器的两个分布式光纤温度传感端口与光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤相连接。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括用于包裹所述化学传感光纤的连续不锈钢细管，以及用于包裹住连续不锈钢细管的护套或两层不锈钢铠装钢丝。
在一些可选的实施例中，所述化学传感光纤上等间距的分布有若干用于测量和监测井下流体组分的光纤化学传感器；
所述光纤化学传感器的分布间距范围为：0.5米到5米；
所述光纤化学传感器包括分布于分布式化学传感光纤上的第一光纤化学传感器和分布于阵列化学传感光栅光纤上的第二光纤化学传感器。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感器为适用于吸收光谱方法、荧光光谱方法、磷光光谱方法、折射光方法、化学发光方法、全反射衰减或消逝波方法、表面等离子共振方法、拉曼光谱方法中任意一种或组合的光纤化学传感器。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括分布式化学传感光纤的第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆，分布式化学传感光纤为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的弯曲不敏感特种化学敏感光纤；
光纤化学传感器包括包裹在第一纤芯上的特种化学敏感模，以及覆盖在特种化学敏感模上的第一包层。
在一些可选的实施例中，所述特种化学敏感模的形状包括薄膜型、微球膜型、圆柱膜型中的任意一种或组合。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括阵列化学传感光栅光纤的第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆，阵列化学传感光栅光纤为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的特种化学敏感阵列光栅光纤；
光纤化学传感器包括刻蚀在第二纤芯上的特种化学敏感光栅，以及覆盖在特种化学敏感光栅上的第二包层。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的连续不锈钢细管上等间距的开设有若干均位于所述光纤化学传感器外侧的采样窗口，采样窗口的长度范围为：1厘米到5厘米。
本发明的另一方面提供一种基于光纤化学传感的井下流体组分监测方法，适用于以上任一所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在裸眼井下或套管井内的油气管柱内时，在光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的尾端连接配重棒，使其下放到井底；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在套管井的套管外或套管井内的油气管柱外时，利用环形卡子将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆等间距的固定在套管外或油气管柱外；
S2：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的化学传感光纤的首端连接到复合调制解调仪器的分布式光纤化学传感端口，将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤的首端连接到复合调制解调仪器的温度传感双端光纤信号输入端；
S3：启动复合调制解调仪器，连续实时采集化学传感光纤上每个化学传感器的光学数据，以及两根多模光纤的沿线温度数据；
S4：对每个化学传感器连续测量的光学信号进行实时调制解调，转换成每个光纤化学传感器所在位置对应的井下流体的化学组分数据；同时对两根多模光纤的沿线温度数据进行沿线实时温度变化信号的调制解调，转换成沿线的实时高精度温度数据；
S5：将复合调制解调仪器实时调制解调的井下流体的化学组分数据依据沿线的实时高精度温度数据进行温度飘移校正，获得经过温度飘移校正后的实时井下流体化学组分数据，并将校正后的实时井下流体化学组分数据用不同的色标绘制在三维井轨迹图上；
S6：对经过校正后的实时井下流体化学组分数据进行综合分析；
对于裸眼井下采集井中气态或液态流体化学组分数据：用于识别不同埋深处不同矿物组分构成的岩石或矿物，进而了解地下矿产资源的埋深及厚度分布；
对于套管井的套管外采集的井外地层中气态或液态流体化学组分数据：用于确定地下油气储层中油、气、水的比例，准确评价油气藏潜力，优化开发方案，提高单井油气产量和采收率；或者根据长期监测的气态或液态流体化学组分数据变化，以综合评价各油气产层的流体运移及变化状况，从而发现残余油气或剩余油气资源的分布；
对于套管井内的油气管柱外采集的位于套管和管柱环空之间气态或液态流体化学组分数据：用于判断是否有套管外地层的流体进入到了套管井内，并据此判断井下套管是否发生了套损；或者用于判断是否有油气生产井段的油气进入到了套管和管柱环空之间，并据此判断油气生产井段上方的分割器是否完好无损；
对于套管井内的油气管柱内采集的气态或液态流体化学组分数据：用于判断每个油气产层所产出的油、气、水的比例，优化开采方案，改变生产制度，采取井下工程措施封堵高产水层，扩大产油或产气层的产能，增加单井的油气产量，提高采收率。
本发明的有益效果：
本发明通过将分布式化学传感光纤或阵列化学传感光栅光纤组成的第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆或第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设到需要测量或监测的裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱内/外，并将分布有若干光纤化学传感器的分布式化学传感光纤或阵列化学传感光栅光纤与复合调制解调仪器的分布式光纤化学传感端口相连，即组成一个基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，可以克服现有的传统井中三相流体化学组分测量技术的不足，为低成本、高密度、高精度、高可靠性的井下流体化学组分分布变化的连续测量和长期实时动态监测方法和技术，可有效应用于井下流体化学异常的连续测量和长期动态变化的监测。
附图说明
图1为本发明实施例中分布式化学传感光纤的结构示意图；
图2为本发明实施例中第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的结构示意图；
图3为本发明实施例中阵列化学传感光栅光纤的结构示意图；
图4为本发明实施例中第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的结构示意图；
图5为本发明实施例中光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在裸眼井下的布设示意图；
图6为本发明实施例中光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在套管外的布设示意图；
图7为本发明实施例中光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在油气管柱外的布设示意图；
图8为本发明实施例中光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在油气管柱内的布设示意图；
附图标记：
1-第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆，2-第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆，3-复合调制解调仪器，41-分布式化学传感光纤，42-多模光纤，43-U字型结构，44-不锈钢细管，45-护套，46-第一包层，47-第一纤芯，48-特种化学敏感模，51-阵列化学传感光栅光纤，52-第二包层，53-第二纤芯，54-特种化学敏感光栅，6-配重棒，7-环形卡子。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过参考附图并结合实施例来详细说明本发明：
实施例1：
如图1至图8所示，本实施例提供一种基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，包括具有分布式光纤化学传感端口的复合调制解调仪器3，以及布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内的光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆；
光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括与分布式光纤化学传感端口相连接的化学传感光纤；
化学传感光纤包括分布式化学传感光纤41或阵列化学传感光栅光纤51。
本实施例通过将分布式化学传感光纤41或阵列化学传感光栅光纤51组成的第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆1或第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆2布设到需要测量或监测的裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱内/外，并将分布有若干光纤化学传感器的分布式化学传感光纤41或阵列化学传感光栅光纤51与复合调制解调仪器3的分布式光纤化学传感端口相连，即组成一个基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，可以克服现有的传统井中三相流体化学组分测量技术的不足，为低成本、高密度、高精度、高可靠性的井下流体化学组分分布变化的连续测量和长期实时动态监测方法和技术，可有效应用于井下流体化学异常的连续测量和长期动态变化的监测。
在一些可选的实施例中，所述复合调制解调仪器3还具有分布式光纤温度传感端口，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括两根用于测量沿线温度变化的多模光纤42，两根多模光纤42的尾端熔接成U字型结构43，复合调制解调仪器3的两个分布式光纤温度传感端口与光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤42相连接。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括用于包裹所述化学传感光纤的连续不锈钢细管44，以及用于包裹住连续不锈钢细管44的护套45或两层不锈钢铠装钢丝。本实施例中的护套45为高强度耐磨损复合材料制成的护套45。
在一些可选的实施例中，所述化学传感光纤上等间距的分布有若干用于测量和监测井下流体组分的光纤化学传感器；
所述光纤化学传感器的分布间距范围为：0.5米到5米；
所述光纤化学传感器包括分布于分布式化学传感光纤41上的第一光纤化学传感器和分布于阵列化学传感光栅光纤51上的第二光纤化学传感器。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感器为适用于吸收光谱方法、荧光光谱方法、磷光光谱方法、折射光方法、化学发光方法、全反射衰减或消逝波方法、表面等离子共振方法、拉曼光谱方法中任意一种或组合的光纤化学传感器。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括分布式化学传感光纤41的第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆1，分布式化学传感光纤41为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的弯曲不敏感特种化学敏感光纤；
光纤化学传感器包括包裹在第一纤芯47上的特种化学敏感模48，以及覆盖在特种化学敏感模48上的第一包层46。本实施例中，分布式化学传感光纤41上的光纤化学传感器为第一光纤化学传感器。
分布式化学传感光纤41制作时，需要等间距的将其第一纤芯47的包层上剥离1厘米到5厘米长的窗口，并在其窗口处包裹一层特种化学敏感模48，然后在特种化学敏感模48上覆盖第一包层46制成。本实施例中，第一包层46的厚度与特种化学敏感模48的厚度与纤芯的包层厚度相同；即：本实施例中的第一光纤化学传感器由特种化学敏感模48和第一包层46组成。
在一些可选的实施例中，所述特种化学敏感模48的形状包括薄膜型、微球膜型、圆柱膜型中的任意一种或组合。本实施例中，特种化学敏感模48的形状为薄膜型，本实施例中的薄膜型特种化学敏感模48可以是苯乙烯-丁二烯苯共聚物吸附溴百里酚蓝指示剂做成的薄膜。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括阵列化学传感光栅光纤51的第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆2，阵列化学传感光栅光纤51为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的特种化学敏感阵列光栅光纤；
光纤化学传感器包括刻蚀在第二纤芯53上的特种化学敏感光栅54，以及覆盖在特种化学敏感光栅54上的第二包层52。本实施例中，阵列化学传感光栅光纤51的光纤化学传感器为第二光纤化学传感器。
阵列化学传感光栅光纤51制作时，需要等间距的将其第二纤芯53的包层上剥离1厘米到5厘米长的窗口，并在其窗口处刻写上特种化学敏感光栅54，然后在特种化学敏感光栅54上覆盖第二包层52制成，本实施例中，第二光纤化学传感器由特种化学敏感光栅54和第二包层52组成。
在一些可选的实施例中，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的连续不锈钢细管44上等间距的开设有若干均位于所述光纤化学传感器外侧的采样窗口，采样窗口的长度范围为：1厘米到5厘米。通过设置采样窗口，可以避免不锈钢细管44对光纤化学传感器的监测和测量影响。
实施例2：
本实施例提供一种基于光纤化学传感的井下流体组分监测方法，适用于以上任一所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在裸眼井下或套管井内的油气管柱内时，在光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的尾端连接配重棒6，使其下放到井底；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在套管井的套管外或套管井内的油气管柱外时，利用环形卡子7将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆等间距的固定在套管外或油气管柱外；
本实施例中的环形卡子7为金属环形卡子7或者是高强度耐磨复合材料制成的环形卡子7。
S2：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的化学传感光纤的首端连接到复合调制解调仪器3的分布式光纤化学传感端口，将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤42的首端连接到复合调制解调仪器3的温度传感双端光纤信号输入端；
S3：启动复合调制解调仪器3，连续实时采集化学传感光纤上每个化学传感器的光学数据，以及两根多模光纤42的沿线温度数据；
S4：对每个化学传感器连续测量的光学信号进行实时调制解调，转换成每个光纤化学传感器所在位置对应的井下流体的化学组分数据；同时对两根多模光纤42的沿线温度数据进行沿线实时温度变化信号的调制解调，转换成沿线的实时高精度温度数据；
S5：将复合调制解调仪器3实时调制解调的井下流体的化学组分数据依据沿线的实时高精度温度数据进行温度飘移校正，获得经过温度飘移校正后的实时井下流体化学组分数据，并将校正后的实时井下流体化学组分数据用不同的色标绘制在三维井轨迹图上；
S6：对经过校正后的实时井下流体化学组分数据进行综合分析；
对于裸眼井下采集井中气态或液态流体化学组分数据：用于识别不同埋深处不同矿物组分构成的岩石或矿物，进而了解地下矿产资源的埋深及厚度分布；
对于套管井的套管外采集的井外地层中气态或液态流体化学组分数据：用于确定地下油气储层中油、气、水的比例，准确评价油气藏潜力，优化开发方案，提高单井油气产量和采收率；或者根据长期监测的气态或液态流体化学组分数据变化，以综合评价各油气产层的流体运移及变化状况，从而发现残余油气或剩余油气资源的分布；
对于套管井内的油气管柱外采集的位于套管和管柱环空之间气态或液态流体化学组分数据：用于判断是否有套管外地层的流体进入到了套管井内，并据此判断井下套管是否发生了套损；或者用于判断是否有油气生产井段的油气进入到了套管和管柱环空之间，并据此判断油气生产井段上方的分割器是否完好无损；
对于套管井内的油气管柱内采集的气态或液态流体化学组分数据：用于判断每个油气产层所产出的油、气、水的比例，优化开采方案，改变生产制度，采取井下工程措施封堵高产水层，扩大产油或产气层的产能，增加单井的油气产量，提高采收率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变形和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，包括具有分布式光纤化学传感端口的复合调制解调仪器(3)，以及布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内的光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆；
光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括与分布式光纤化学传感端口相连接的化学传感光纤；
所述化学传感光纤包括分布式化学传感光纤(41)或阵列化学传感光栅光纤(51)。
2.根据权利要求1所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述复合调制解调仪器(3)还具有分布式光纤温度传感端口，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括两根用于测量沿线温度变化的多模光纤(42)，两根多模光纤(42)的尾端熔接成U字型结构(43)，复合调制解调仪器(3)的两个分布式光纤温度传感端口与光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤(42)相连接。
3.根据权利要求2所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆包括用于包裹所述化学传感光纤的连续不锈钢细管(44)，以及用于包裹住连续不锈钢细管(44)的护套(45)或两层不锈钢铠装钢丝。
4.根据权利要求1所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述化学传感光纤上等间距的分布有若干用于测量和监测井下流体组分的光纤化学传感器；
所述光纤化学传感器的分布间距范围为：0.5米到5米。
5.根据权利要求4所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述光纤化学传感器为适用于吸收光谱方法、荧光光谱方法、磷光光谱方法、折射光方法、化学发光方法、全反射衰减或消逝波方法、表面等离子共振方法、拉曼光谱方法中任意一种或组合的光纤化学传感器。
6.根据权利要求4所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括分布式化学传感光纤(41)的第一光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆(1)，分布式化学传感光纤(41)为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的弯曲不敏感特种化学敏感光纤；
光纤化学传感器包括包裹在第一纤芯(47)上的特种化学敏感模(48)，以及覆盖在特种化学敏感模(48)上的第一包层(46)。
7.根据权利要求6所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述特种化学敏感模(48)的形状包括薄膜型、微球膜型、圆柱膜型中的任意一种或组合。
8.根据权利要求4所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆为包括阵列化学传感光栅光纤(51)的第二光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆(2)，阵列化学传感光栅光纤(51)为等间距的分布有若干所述光纤化学传感器的特种化学敏感阵列光栅光纤；
光纤化学传感器包括刻蚀在第二纤芯(53)上的特种化学敏感光栅(54)，以及覆盖在特种化学敏感光栅(54)上的第二包层(52)。
9.根据权利要求4所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，所述光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的连续不锈钢细管(44)上等间距的开设有若干均位于所述光纤化学传感器外侧的采样窗口，采样窗口的长度范围为：1厘米到5厘米。
10.基于光纤化学传感的井下流体组分监测方法，适用于权利要求1-9任一所述的基于光纤化学传感的井下流体组分监测系统，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布放到裸眼井下或套管井的套管外或套管井内的油气管柱外或套管井内的油气管柱内；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在裸眼井下或套管井内的油气管柱内时，在光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的尾端连接配重棒(6)，使其下放到井底；
将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆布设在套管井的套管外或套管井内的油气管柱外时，利用环形卡子(7)将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆等间距的固定在套管外或油气管柱外；
S2：将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的化学传感光纤的首端连接到复合调制解调仪器(3)的分布式光纤化学传感端口，将光纤化学传感井下流体组分测量和监测光缆的两根多模光纤(42)的首端连接到复合调制解调仪器(3)的温度传感双端光纤信号输入端；
S3：启动复合调制解调仪器(3)，连续实时采集化学传感光纤上每个化学传感器的光学数据，以及两根多模光纤(42)的沿线温度数据；
S4：对每个化学传感器连续测量的光学信号进行实时调制解调，转换成每个光纤化学传感器所在位置对应的井下流体的化学组分数据；同时对两根多模光纤(42)的沿线温度数据进行沿线实时温度变化信号的调制解调，转换成沿线的实时高精度温度数据；
S5：将复合调制解调仪器(3)实时调制解调的井下流体的化学组分数据依据沿线的实时高精度温度数据进行温度飘移校正，获得经过温度飘移校正后的实时井下流体化学组分数据，并将校正后的实时井下流体化学组分数据用不同的色标绘制在三维井轨迹图上；
S6：对经过校正后的实时井下流体化学组分数据进行综合分析；
对于裸眼井下采集井中气态或液态流体化学组分数据：用于识别不同埋深处不同矿物组分构成的岩石或矿物，进而了解地下矿产资源的埋深及厚度分布；
对于套管井的套管外采集的井外地层中气态或液态流体化学组分数据：用于确定地下油气储层中油、气、水的比例，准确评价油气藏潜力，优化开发方案，提高单井油气产量和采收率；或者根据长期监测的气态或液态流体化学组分数据变化，以综合评价各油气产层的流体运移及变化状况，从而发现残余油气或剩余油气资源的分布；
对于套管井内的油气管柱外采集的位于套管和管柱环空之间气态或液态流体化学组分数据：用于判断是否有套管外地层的流体进入到了套管井内，并据此判断井下套管是否发生了套损；或者用于判断是否有油气生产井段的油气进入到了套管和管柱环空之间，并据此判断油气生产井段上方的分割器是否完好无损；
对于套管井内的油气管柱内采集的气态或液态流体化学组分数据：用于判断每个油气产层所产出的油、气、水的比例；通过减少或堵住产水层的流体流入油气管柱内优化开采方案，提高采收率。
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