地熱井井壁分布式光纖測溫方案
北京鴻鷗成運儀器設備有限公司
光纖測井井壁測試和井筒測試的區(qū)別：
1.如果是新開挖的井，可以用井壁測試。如是井壁需要的光纖強度很高，在下井壁的過程中，井壁與巖石有摩擦，光纖造成損壞。成本較高。
2.如果是舊井，可以在井筒測試，即在井的中間位置測量。成本較低。
目錄
一、背景..................................................................................................................... 3
二、產(chǎn)品描述.............................................................................................................. 3
1、產(chǎn)品描述............................................................................................................ 3
2、原理描述............................................................................................................ 3
3、技術(shù)參數(shù)............................................................................................................ 3
4、測溫光纜技術(shù)參數(shù)及特點.................................................................................. 4
- 背景
地熱能作為一種很好的新能源，可廣泛應用于洗浴、醫(yī)療保健、供暖、發(fā)電、種植與養(yǎng)殖、礦泉飲用等領(lǐng)域，具有良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。 但要想在冬季供暖中長期穩(wěn)定的開發(fā)利用地熱能，對熱源取熱區(qū)的地下結(jié)構(gòu)進行了解，尤其是摸清地下溫度的變化及分布規(guī)律是非常有必要的。因此，通過設置地溫監(jiān)測系統(tǒng)，及時掌握地熱井地溫動態(tài)的變化特征，能夠準確獲取不同深度的井壁地溫的動態(tài)變化信息，可為地熱研究提供更為豐富的數(shù)據(jù),科學的指導地熱供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，使系統(tǒng)達到ok性能。
- 產(chǎn)品概述
- 、產(chǎn)品描述
分布式光纖感溫火災探測器是一種實時、在線、連續(xù)的溫度測量系統(tǒng)，由測溫主機、感溫光纜及相關(guān)附件組成，能準確探測光纖沿線任意測量點的溫度，為準確監(jiān)控空間溫度場分布提供可靠、及時的信息。具有實時在線、測溫精度高，本征安全和不受電磁干擾等優(yōu)點，對地熱井井壁分布式地溫長期實時在線監(jiān)測。
- 、原理簡述
分布式光纖感溫火災探測器采用分布式光纖感溫方式，其原理是利用激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的自發(fā)拉曼（Raman）散射原理和光時域反射（OTDR）技術(shù)來獲取空間溫度分布信息。當在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖時，它在光纖中向前傳輸?shù)耐瑫r不斷產(chǎn)生后向喇曼散射光，這些后向喇曼散射光的強度受所在光纖散射點的溫度影響而有所改變，散射回來的后向喇曼光經(jīng)過光學濾波、光電轉(zhuǎn)換、放大、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入信號處理器，便可將溫度信息實時計算出來，同時根據(jù)光纖中光的傳輸速度和后向光回波的時間對溫度信息定位。原理如下圖：
3、技術(shù)參數(shù)
本產(chǎn)品由安裝在安全區(qū)的分布式光纖感溫火災探測器主機與安裝在監(jiān)測區(qū)的溫度傳感光纖組成，主機外殼材質(zhì)采用鍍鋅板噴塑，內(nèi)裝安全柵及解調(diào)電路部分，外接溫度傳感型光纖結(jié)構(gòu)為全光結(jié)構(gòu)，無電源、無熱源、無靜電摩擦、無電壓、無電流導入，信號傳輸采用鎧裝光纜。其設備主機的主要參數(shù)如下:
通道數(shù) | 1/ 2/ 4等 可定制 |
測溫范圍 | -20℃—120℃（更高溫選用高溫光纜） |
測溫精度 | ±1℃ |
溫度分辨率 | 0.1℃ |
定位精度 | 1m |
大測溫長度 | 2/4/6/10km |
響應時間 | 1s/單通道 |
方式 | 定溫、差溫 |
光纖接頭 | FC/APC標準光纖接頭 |
電 源 | 220V AC±10% |
接 口 | 以太網(wǎng)、RS232 |
工作溫度 | -10℃～45℃ |
工作濕度 | 0-95% 無凝結(jié) |
尺寸（寬×高×深） | 480mm×90mm×380mm(可定制) |
4、測溫光纜技術(shù)參數(shù)及特點
型號 | 多模鎧裝光纖 | |
光纖模式 | 多模光纖 | |
芯數(shù) | 單芯 | |
外部直徑 | 不大于12mm | |
衰減 | ≤1.6分貝/公里 | |
外護套 | 外護套材料 | 阻燃型熱塑材料 |
外護套防護級別 | >IP65 | |
抗張強度 | 工作時不小于125N 敷設時不小于200N | |
抗壓強度 | 工作時不小于300 N/10cm 敷設時不小于1000 N/10cm | |
線性碾壓力 | 300N/cm引起～0.3mm的變形 | |
外護套絕緣性能 | 4kV/DC | |
允許的曲率半徑 | 工作時 光纜外徑的10倍 敷設時 光纜外徑的20倍 | |
工作溫度范圍 | 長期：-40℃～120℃ 短時（60min）：-50℃ ～120 ℃ | |
使用年限 | >10年 | |
針對本次項目，設計采用不銹鋼管和鋼絲鎧裝的方法實現(xiàn)光纖保護，既保證光纖在高溫環(huán)境中長期運行，又保證光纖在小區(qū)域內(nèi)受熱均衡，同時保護光纖免受摩擦、刮碰引發(fā)的物理結(jié)構(gòu)破壞。其優(yōu)點是：
一是采用光纖傳輸?shù)氖枪獠ㄐ盘枺苊饬嗽瓊鞲衅魅菀资茈姶鸥蓴_的缺陷，且光纖不易腐蝕，可有效地保證在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定的運行。
二是光纖傳感技術(shù)通過反射光攜帶溫度信息，光纖作為傳輸和傳感元件，無需傳感器，不占用更多的空間，特別適用于地熱深井井壁與套管的狹窄線性空間要求，提高工程實施的安全性。
三是光纖傳感技術(shù)具有光纖沿線的長距離分布式溫度測量的優(yōu)勢，改變了以往采用熱敏電阻、留點溫度計、電子壓力計等點式測溫方法耗時與漏測的不足，真正實現(xiàn)了溫度的分布式觀測。
四是*實現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)的井壁布設，可在不影響地熱井鉆探施工、地熱井開采等條件下，直觀觀測地熱井井壁地溫動態(tài)變化。
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