CN212454396U - 基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，把铠装光缆用金属卡子捆绑在连续油管外侧固定，构建了一个对油气生产井、注水井和监测或观察井的长期应变监测传感单元，加上井口附近的分布式应变传感和分布式温度传感(DSS/DTS)复合调制解调仪器，共同组成基于分布式光纤传感的井下应变分布变化动态监测系统，有效地保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。

Description

基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统

技术领域

本实用新型属于应变测量技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤传感井下应变分布监测系统。

背景技术

光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。

井下光纤传感系统可以用于井下进行应力、应变、压力、温度、噪声、振动、声波、地震波、流量、组分分析、电场和磁场的测量。该系统以全铠装光缆结构为基础，传感器和连接及数据传输缆都用光纤制成。目前有多种井下铠装光缆的布设方法，比如安放在井下控制管线内、投放到连续油管内、直接集成到复合材料制成的连续油管管壁中、捆绑固定在连续油管外侧、投放在套管内和捆绑在套管外侧并用固井水泥进行永久性固定等布设方法。

应变测量是材料和结构力学性能试验中的一项基本任务，是了解材料在力学载荷等因素作用下的变形、损伤和失效行为的基础，对于确定结构设计许用值、结构寿命预测和评估等均有重要价值。应变测量方法主要包括：电测法、光测法、声发射、脆性涂层法、应变机械测量法等。其中以电测法和光测法应用最为广泛。

电测法是借助于电子仪器，将应变这一非电量转为电量的测量方法。它可以用于现场测定和模拟测定。电测法中应用最广泛的是电阻应变测试法，基本原理是用电阻应变片测定构件表面的线应变，再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。这种方法是将电阻应变片粘贴的被测构件表面，当构件变形时，电阻应变片的电阻值将发生相应的变化，然后通过电阻应变仪将此电阻变化转换成电压(或电流)的变化，再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压(或电流)的信号，由记录仪进行记录，就可得到所测定的应变或应力。传统的应变测量方法多采用电阻式应变片，但是应变片是单点测量，且在实际使用中需要大量的导线连接应变仪。

光测法是应用光学原理，以实验手段研究结构物中的应力、应变和位移等力学量的测量方法。光测法包括光弹性、全息干涉、激光散斑干涉、云纹法等。光纤应变测量法以光纤作为传感介质，利用光学原理和技术，通过对光的强度、位相、偏振态、波长等光学参数因外界因素(如拉力、压力等)的作用而发生的变化进行检测度量，以实现对被测物体应变量的测量。

随着光学技术的发展，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应变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电阻式应变片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。

对于井下地应力集中或过大区域造成的地下岩石或岩层产生的应变(形变)，会造成井下套管的变形或损坏，也会造成井下套管内的连续油管的变形或损坏，严重时甚至会造成套管和/或连续油管被扭断，钻孔报废。因此我们需要对井下地应力造成的应变进行长期和实时的监测。由于井下的高温、高压和狭小的空间，传统的电测法、声发射、脆性涂层法、应变机械测量法等都不适合用于井下环境的应变测量。而由于井下耐高温抗高压的铠装光缆的推广应用，为应用光测法进行井下应变测量提供了良好的基础。虽然以光纤布喇格光栅(FBG)传感器等为代表的准分布式光纤传感器，可以用于井下环境的应变测量和实时长期监测，然而由于光纤布喇格光栅传感器的测点会受到激光带宽的限制，不适合在深井和超长水平井中进行高密度或高空间分辨率的多测点应变测量和实时监测。

实用新型内容

本实用新型提出了当用金属卡子把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，构建一个基于分布式光纤传感的井下地层应变分布变化的长期实时监测和测量系统的传感和信号传输单元(模块)，把井口地面的分布式光纤应变传感(DSS)和分布式光纤温度传感(DTS)复合调制解调仪器与铠装光缆在井口附近相连接，就组成了一个基于分布式光纤传感的井下应变分布变化的长期综合监测系统。

本实用新型的目的是克服现有井下应变测量技术的不足，提出了把铠装光缆捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，构建了一个基于分布式光纤传感的井下地层应变分布变化的长期实时监测和测量系统，长期实时监测和测量地下应力对井下套管和井下各种工具及管线可能造成的损害或破坏，为保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作提供不可缺少的手段、系统和方法。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案为：

基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，包括金属套管，金属套管内置有连续油管，金属套管外侧固定有第一铠装光缆，连续油管外侧固定有第二铠装光缆；

还包括放置于井口附近的DSS/DTS复合调制解调仪器，所述的DSS/DTS复合调制解调仪器包括分布式应变传感和分布式温度传感的数据采集和调制解调功能；DSS/DTS复合调制解调仪器分别与第一铠装光缆和第二铠装光缆相连接。

进一步的，所述的第一铠装光缆和第二铠装光缆均为铠装光缆，铠装光缆包括光纤，所述的光纤为单模或多模或特种应变敏感光纤，所述的光纤外依次有内连续金属细管和外连续金属细管对其进行封装，内连续金属细管和外连续金属细管为不锈钢或合金金属制成；外连续金属细管外还可以视需要增加单层或多层铠装钢丝，用以保护铠装光缆不会在随套管或油管下井安装的过程中被损害或挤压断。

进一步的，内连续金属细管内放置多根光纤和耐高温光纤膏，另外专门在激光焊接内连续金属细管之前，在等间距(10米到100米之间)的位置上用耐高温环氧树脂将连续光纤与内连续金属细管内壁固定在一起，以便于铠装光缆内的光纤及时敏感的检测到地下地应力作用在金属套管上和铠装光缆上后生产的应变。

内连续金属细管内还可以安置用耐高温高强度复合材料紧密包裹或用注塑机一次成型包裹光纤制作的高灵敏度应变特种光纤，紧密贴壁密封在连续金属细管内以增强铠装光缆的抗拉抗挤压抗冲击的能力。

多个金属套管依次连接，还包括第一环形金属卡子，所述的第一环形金属卡子安装固定在金属套管靴处。还包括第二环形金属卡子，所述的第二环形金属卡子等间距安装固定在连续油管外侧。

利用分布式光纤传感器进行应变/温度测量时，使用波长扫描干涉法测量背向瑞利散射，并将其作为光纤上与位置有关的函数。光纤中瑞利散射的产生是由于光纤长度方向上的折射率波动所致。散射虽是随机的，但对于给定光纤来说，如果光纤的状态不发生变化，便总是产生同样波长的反射光，这种固有的特性称为光纤的固有纹理信息。如果光纤的某位置因为受到载荷或温度影响而产生变形，那么仅在该位置的反射光波长产生偏差，通过比较变形前、后的反射光，就能确认变形发生在光纤的哪个部位。一般条件下，光纤中散射光光谱的漂移主要是由应变或温度变化引起的。由应变ε或温度t响应得到光谱漂移类似于共振波的漂移Δλ或布喇格光栅的光谱漂移Δυ，即：

Δλ/λ＝-Δυ/υ＝K_TΔt+K_εε

式中：λ和υ分别为平均光波长和频率；K_T和K_ε分别为温度和应变标准常数，对于大部分锗硅酸盐纤芯的光纤来说，K_T＝6.45μ℃^-1，K_ε＝0.78。

分布式光纤传感器的标距长度(GaugeLength)可调，但标距长度会影响光谱分辨率和测量信号的信噪比。一般标距长度越长，测量精度越高。针对不同的结构形式以及应变状态，可设计使用不同的标距长度进行应变测量，标距长度较大时，测量精度高，噪声小；标距长度较小时，测点密度高，应变场细节描述完全。

该基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统的监测方法，包括以下步骤：

(a)、把金属套管和第一铠装光缆同步缓慢地下入完钻的井孔里；

(b)、在井口处把所述的第一环形金属卡子安装在两根金属套管的连接处，固定并保护第一铠装光缆在下套管过程中不会移动和/或被损坏；

(c)、套管下完后，用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管外壁和钻孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管、第一铠装光缆和地层岩石永久性的固定在一起；

(d)、把连续油管和第二铠装光缆同步缓慢地下入固井完井的金属套管井里；

(e)、在井口处把所述的第二环形金属卡子按照相同的间距(10米左右)安装在连续油管上，固定并保护第二铠装光缆在下连续油管的安装过程中不被损坏以及使铠装光缆与连续油管之间具有良好的贴壁应变耦合；

(f)、在井口处把第一铠装光缆内的单模光纤或特种应变敏感光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器的DSS信号输入端，把第一铠装光缆内的单根多模光纤或两根多模光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器的DTS信号输入端；

(g)、在井口处把第二铠装光缆内的单模光纤或特种应变敏感光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器的DSS信号输入端，把第二铠装光缆内的单根多模光纤或两根多模光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器的DTS信号输入端；

(h)、在长期地下应变监测和测量期间，通过放置在井口旁边的DSS/DTS复合调制解调仪器连续监测和测量金属套管外侧第一铠装光缆和连续油管外侧第二铠装光缆内的DSS和DTS信号；

(i)、对DSS/DTS复合调制解调仪器连续测量的DSS信号和DTS信号进行调制解调，将DSS数据转换成井下地应力作用在金属套管和第一铠装光缆上产生的应变，以及井下地应力作用在连续油管和第二铠装光缆上产生的应变，将DTS数据转换成井下金属套管外和连续油管外温度高低变化的分布数据；

(j)、根据监测和测量到的井下金属套管外和连续油管外的温度数据，利用公式Δλ/λ＝-Δυ/υ＝K_TΔt+K_εε，使用具体测量位置的温度值进行因温度变化而导致的光纤中散射光光谱的漂移对DSS测量的数据进行改正，获得消除了温度影响的真实的金属套管外壁和连续油管外壁的应变值；

(k)、对长期实时监测和测量到的金属套管外壁和连续油管外壁的应变量求取其对时间的微分，获得应变量随时间的变化率；

(l)、对长期实时监测和测量到的金属套管外壁和连续油管外壁的应变量和应变率(应变随时间的变化率)进行分析，根据井下工程设置的金属套管和连续油管的应变和应变率阈值标准，当发现金属套管和连续油管的应变量和应变率超过阈值过并可能造成金属套管和连续油管变形损坏的井段时，及时提出预警或报警，从而保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作。

光纤应变测量法以光纤作为传感介质，利用光学原理和技术，通过对光的强度、位相、偏振态、波长等光学参数因外界因素(如拉力、压力等)的作用而发生的变化进行检测度量，以实现对被测物体应变量的测量。

基于布里渊光时域反射(BOTDR：Reflector Domain Time Optical Brillouin)的分布式光纤应变检测技术，具有单端输入、测量距离长、可测断点、全分布式检测等优点，可有效应用于大型基础工程的结构健康状态监测。基于BOTDR的应变检测仪结合相干检测法与微波外差扫频方法实现布里渊散射信号检测，利用FPGA高速运算的优势，实现布里渊散射信号降噪与布里渊增益谱的解调，以提高应变检测实时性。长期监测或检测到的井下套管和套管内的连续油管的应变量和应变率，可以通过提前预警或报警的方式有效地保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作。

分布式光纤测温系统(DTS)用于实时测量井筒内的温度剖面，其原理是光在光纤中传输时产生的拉曼(Raman)散射和光时域反射(OTDR)原理来获取空间温度分布信息。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，产生微弱的背向散射光，根据波长不同，分别是瑞利(Rayleigh)、反斯托克斯(Anti-stokes)和斯托克斯(Stokes)光。DTS是最为广泛使用的分布式温度监测技术，它能够精确测量光纤上每分米的温度，最高工作温度达到300℃，精确到0.1℃，分辨率0.01℃。由于井下温度和应变的变化都会使光纤中散射光光谱产生漂移，因此我们需要使用应变监测或测量到异常区域或井段的温度变化值对由应变或温度变化引起的光纤中散射光光谱的漂移进行温度影响的改正，使得我们最终获取的只是由地下应力场变化引起的套管或连续油管的应变，提高井下应变监测或测量的精度。

本实用新型提供的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，为低成本、高精度、高可靠性的井下应变分布变化的动态监测方法和技术。本实用新型提出了把铠装光缆用金属卡子捆绑在垂直井、斜井或水平井的套管外侧并用固井水泥永久性固定，把铠装光缆用金属卡子捆绑在连续油管外侧固定，构建了一个对油气生产井、注水井和监测或观察井的长期应变监测传感单元(模块)，加上井口附近的分布式应变传感和分布式温度传感(DSS/DTS)复合调制解调仪器，共同组成基于分布式光纤传感的井下应变分布变化动态监测系统，有效地保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型的井下金属套管和铠装光缆结构示意图。

图3是本实用新型的铠装光缆内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施方式，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

本实用新型的一种基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统的具体实施方式，如下所示：

如图1所示，基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，包括金属套管1、金属套管1内置的连续油管2、放置于井口附近的DSS/DTS复合调制解调仪器3，所述的DSS/DTS复合调制解调仪器3包括分布式应变传感和分布式温度传感的数据采集和调制解调功能。

还包括永久固定在金属套管1外侧的第一铠装光缆4、半永久式固定在连续油管2外侧的第二铠装光缆5、安装在金属套管1靴处保护第一铠装光缆4的第一环形金属卡子8、安装在连续油管2外侧保护第二铠装光缆5的第二环形金属卡子9；

所述的第一铠装光缆4布设在金属套管1外壁上；所述的第二铠装光缆5布设在连续油管2外壁上；

所述的布设在金属套管1外壁上的第一铠装光缆4和布设在连续油管2外壁上的第二铠装光缆5在井口处与DSS/DTS复合调制解调仪器3相连接；

所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，内连续金属细管(22)内放置光纤21和耐高温光纤膏，光纤21为多根单模或多模或特种应变敏感光纤，另外专门在激光焊接内连续金属细管(22)之前，在等间距(10米到100米之间)的位置上用耐高温环氧树脂24将光纤21与内连续金属细管(22)的内壁固定在一起，以便于第一铠装光缆4和第二铠装光缆5内的光纤及时敏感的检测到地下地应力作用在金属套管1和连续油管2上以及第一铠装光缆4和第二铠装光缆5上后生产的应变。

如图3所示，所述的第一铠装光缆4、第二铠装光缆5均包括光纤21，光纤21为单模或多模或特种应变敏感光纤；所述的光纤21外依次有内连续金属细管22、外连续金属细管23对其进行封装。

所述的内连续金属细管22内还可以安置用耐高温高强度复合材料紧密包裹或用注塑机一次成型包裹光纤制作的高灵敏度应变特种光纤21，紧密贴壁密封在连续金属细管22内以增强铠装光缆的抗拉抗挤压抗冲击的能力。

所述的第一环形金属卡子8安装固定在金属套管1靴处，保护第一铠装光缆4在下套管过程中不移动和/或被损坏。

所述的第二环形金属卡子9等间距安装固定在连续油管2外侧，保护第二铠装光缆5在连续油管2的安装过程中不被损坏以及使第二铠装光缆5与连续油管2之间具有良好的应变信号耦合。

为了适应井下高温高压的恶劣环境，井下布设的光缆大都采用了不同材质和不同结构的铠装，其目的是增强下井光纤的耐高温、耐高压、抗拉伸、抗挤压和抗冲击能力，保证其在井下作业时的完整性和通畅性。其中一种比较常用的铠装技术就是把单根或数根耐高温的单模或多模或特种应变敏感光纤放置到密封的细小不锈钢或合金金属细管里面保护起来。根据井下压力的大小和井下作业过程中的外力强度，有时会在安放有单根或数根耐高温光纤的细小不锈钢或合金金属细管的外面套上一层或数层稍大直径的不锈钢或合金金属管，甚至在数层不锈钢或合金金属管外面再缠绕上一层或数层铠装不锈钢丝以增强铠装光缆的抗拉伸、抗挤压和抗冲击能力。

实施例提出了的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，为低成本、高精度、高可靠性的井下应变分布变化的动态监测方法和技术。本实用新型提出了把铠装光缆4用金属卡子8捆绑在垂直井、斜井或水平井的金属套管1外侧并用固井水泥永久性固定，把铠装光缆5用金属卡子9捆绑在连续油管2外侧固定，构建了一个对油气生产井、注水井和监测或观察井的长期应变监测传感单元(模块)，加上井口附近的DSS/DTS复合调制解调仪器3，共同组成基于分布式光纤传感的井下应变分布变化动态监测系统，有效地保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作，为油气藏科学管理和提高采收率提供不可缺少的手段、系统和方法。

井下数百到数千米长的连续金属套管1是通过把几十到几百根长度在10米左右的金属套管1连续下放到井孔里来实现的。每根长度在10米左右的金属套管1底部有直径略大的套管靴，用来把两根金属套管1段的首尾固定在一起，同时保证上下两根金属套管1在对接点不会出现偏心或对不齐的现象。为了保护第一铠装光缆4不会在和金属套管1同时下井的作业过程中被磨损坏或者在套管靴的部位被挤压断或撞断，在每根套管靴的位置上安装固定一个第一环形金属卡子8，用于保护穿过套管靴位置处的第一铠装光缆4不移动和/或被损坏。

把第一铠装光缆4布设到直井、斜井或水平井的金属套管1外侧并且用固井水泥把金属套管1与外侧的第一铠装光缆4和地层永久固定在一起。把连续油管2和第二铠装光缆5同步缓慢的下入固井完井后的金属套管1井里时，在井口把所述的第二环形金属卡子9按照相同的间距安装在连续油管2上，固定并保护第二铠装光缆5在下连续油管2的安装过程中不被损坏以及使第二铠装光缆5与连续油管2之间具有良好的应变信号耦合。在井口处把第一铠装光缆4和第二铠装光缆5里面的单模光纤或特种应变敏感光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DSS信号输入端，把第一铠装光缆4和第二铠装光缆5内的单根多模光纤或两根多模光纤连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DTS信号输入端以便进行单端输入测量或双端输入测量。

利用分布式光纤传感器进行应变/温度测量时，使用波长扫描干涉法测量背向瑞利散射，并将其作为光纤上与位置有关的函数。光纤中瑞利散射的产生是由于光纤长度方向上的折射率波动所致。散射虽是随机的，但对于给定光纤来说，如果光纤的状态不发生变化，便总是产生同样波长的反射光，这种固有的特性称为光纤的固有纹理信息。如果光纤的某位置因为受到载荷或温度影响而产生变形，那么仅在该位置的反射光波长产生偏差，通过比较变形前、后的反射光，就能确认变形发生在光纤的哪个部位。一般条件下，光纤中散射光光谱的漂移主要是由应变或温度变化引起的。由应变ε或温度t响应得到光谱漂移类似于共振波的漂移Δλ或布喇格光栅的光谱漂移Δυ，即：

Δλ/λ＝-Δυ/υ＝K_TΔt+K_εε

式中：λ和υ分别为平均光波长和频率；K_T和K_ε分别为温度和应变标准常数，对于大部分锗硅酸盐纤芯的光纤来说，K_T＝6.45μ℃^-1，K_ε＝0.78。

分布式光纤传感器的标距长度(GaugeLength)可调，但标距长度会影响光谱分辨率和测量信号的信噪比。一般标距长度越长，测量精度越高。针对不同的结构形式以及应变状态，可设计使用不同的标距长度进行应变测量，标距长度较大时，测量精度高，噪声小；标距长度较小时，测点密度高，应变场细节描述完全。

采用上述基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统的监测方法，包括以下步骤：

(1)、把金属套管1和第一铠装光缆4同步缓慢的下入完钻的井孔里；

(2)、在井口处把所述的第一环形金属卡子8安装在两根金属套管1的连接处，固定并保护第一铠装光缆4在下套管过程中不会移动和/或被损坏；

(3)、金属套管1下完后，用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管1的外壁和钻孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，把金属套管1、第一铠装光缆4和地层岩石永久性的固定在一起；

(4)、把连续油管2和第二铠装光缆5同步缓慢的下入固井完井的金属套管1井里；

(5)、在井口把所述的第二环形金属卡子9按照相同的间距(10米左右)安装在连续油管2上，固定并保护第二铠装光缆5在下连续油管2的安装过程中不被损坏以及使第二铠装光缆5与连续油管2之间具有良好的贴壁应变耦合；

(6)、在井口处把第一铠装光缆4内的单模光纤或特种应变敏感光纤21连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DSS信号输入端，把第一铠装光缆内的单根多模光纤或两根多模光纤21连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DTS信号输入端；

(7)、在井口处把第二铠装光缆5内的单模光纤或特种应变敏感光纤21连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DSS信号输入端，把第二铠装光缆内的单根多模光纤或两根多模光纤21连接到DSS/DTS复合调制解调仪器3的DTS信号输入端；

(8)、在进行长期地下应变监测和测量期间，通过放置在井口旁边的DSS/DTS复合调制解调仪器3连续监测和测量金属套管1外侧第一铠装光缆4和连续油管2外侧第二铠装光缆5内的DSS和DTS信号；

(9)、对DSS/DTS复合调制解调仪器3连续测量的DSS信号和DTS信号进行调制解调，将DSS数据转换成井下地应力作用在金属套管1和第一铠装光缆4上产生的应变，以及井下地应力作用在连续油管2和第二铠装光缆5上产生的应变，将DTS数据转换成井下金属套管1外和连续油管2外温度高低变化的分布数据；

(10)、根据监测和测量到的井下金属套管1外和连续油管2外的温度数据，利用公式Δλ/λ＝-Δυ/υ＝K_TΔt+K_εε，使用具体测量位置的温度值进行因温度变化而导致的光纤中散射光光谱的漂移对DSS测量的数据进行改正，获得消除了温度影响的真实的金属套管1外壁和连续油管2外壁的应变值；

(11)、对长期实时监测和测量到的金属套管1外壁和连续油管2外壁的应变量求取其对时间的微分，获得应变量随时间的变化率；

(12)、对长期实时监测和测量到的金属套管1外壁和连续油管2外壁的应变量和应变率(应变随时间的变化率)进行分析，根据井下工程设置的金属套管1和连续油管2的应变和应变率阈值标准，发现金属套管1和连续油管2的应变量和应变率超过阈值并可能造成金属套管1和连续油管2变形损坏的井段时，及时提出预警或报警，从而保证油气生产井、注水井和监测或观察井的长期稳定安全可靠的工作。

Claims (8)

1.基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，包括金属套管(1)，金属套管(1)内置有连续油管(2)，金属套管(1)外侧固定有第一铠装光缆(4)，连续油管外侧固定有第二铠装光缆(5)；

还包括放置于井口附近的DSS/DTS复合调制解调仪器(3)；所述的DSS/DTS复合调制解调仪器(3)分别与第一铠装光缆(4)和第二铠装光缆(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，所述的DSS/DTS复合调制解调仪器(3)包括分布式应变传感和分布式温度传感的数据采集与调制解调功能。

3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，所述的第一铠装光缆(4)和第二铠装光缆(5)均为铠装光缆，所述的铠装光缆包括光纤(21)，所述的光纤(21)为单模或多模或特种应变敏感光纤，所述的光纤(21)外依次封装有内连续金属细管(22)和外连续金属细管(23)。

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，所述的外连续金属细管(23)外还缠绕单层或多层铠装钢丝。

5.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，所述的内连续金属细管(22)还设有耐高温光纤膏；在等间距的位置上，用耐高温环氧树脂(24)将光纤(21)固定在内连续金属细管(22)的内壁上。

6.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，所述的内连续金属细管(22)内安置用耐高温高强度复合材料紧密包裹或用注塑机一次成型包裹光纤制作的高灵敏度应变特种光纤(21)，紧密贴壁密封在连续金属细管(22)内。

7.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，有多个金属套管(1)依次连接，还包括第一环形金属卡子(8)，所述的第一环形金属卡子(8)安装固定在金属套管(1)靴处。

8.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感的井下应变分布监测系统，其特征在于，还包括第二环形金属卡子(9)，所述的第二环形金属卡子(9)等间距的安装固定在连续油管(2)外侧。

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