技术摘要：
一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，涉及一种天然气储气库监测系统，所述系统包括分布式光纤测温系统、准分布式光纤测压系统、分布式光纤振动测试系统；所述的分布式光纤测温系统采用基于光频域反射系统的分布式光纤测温系统（OFDR‑DTS），分布式光纤测温系统由  全部
背景技术：
准确及时了解天然气（储气库）井井下温度、压力变化是天然气（储气库）井高效、 安全运行的关键，预测注采参数、评价库容，足需要解决的难题。但天然气（储气库）井的运 行具有时间性、空间性和不确定性，有注气期、采气期、有调峰应急期，是周期性反复强注强 采的过程，运行参数动态变化范围大，常规监测工艺无法满足天然气（储气库）及时、快速、 准确、长期高效的监测要求。 近几年，油田光纤传感测试系统迅猛发展，在蒸汽驱、SAGD、火驱、水平井、天然气 高压井等开发方面取得了较好的应用，系统日趋成熟。由于光信号本征安全的系统特性，不 同于传统监测系统电磁信号，因此非常适用于天然气（储气库）井监测。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，该系统利用 高精度光纤温压长效监测系统，并辅助光纤振动测试系统，实现储气库观察井温度剖面、压 力、振动实时监测，用于理解井下流体性质、气液界面、注采剖面、井筒完整性，解决了常规 监测系统无法满足天然气（储气库）及时、快速、准确、长期高效的监测问题。 本发明的目的是通过以下系统方案实现的： 一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，所述系统包括分布式光纤测温系统、准 分布式光纤测压系统、分布式光纤振动测试系统；所述的分布式光纤测温系统采用基于光 频域反射系统的分布式光纤测温系统（OFDR-DTS），分布式光纤测温系统由高精度测温光端 机、监测光缆、连接尾纤E2000/APC构成；准分布式光纤测压系统由光纤温度压力解调仪、光 纤压力传感器、监测光缆构成；所述的光纤温度压力解调仪采用时分与波分复用系统，对多 通道、多点压力的高精度测试；所述的监测光缆与光纤压力传感器连接方式采用无接续器 环焊对接系统，光缆与压力传感器等径对接；所述的分布式光纤振动测试系统采用相干光 时域反射系统（C-OTDR），同时包括外差探测系统，对井下振动信号的灵敏度、精度测试；所 述的监测光缆包括单层管、多层管、内部铝覆层、内部钢丝绞合铠装及外部钢丝绞合铠装结 构；所述的不同井型光缆下入方式包括油管内下入光缆、油管外捆绑光缆及套管外捆绑光 缆下入的方式，光缆穿出井口方式分别为油管内下入光缆，通过防喷器及多级密封器的长 期密封方式对光缆穿出，油管外捆绑的光缆穿出方式是通过光缆在井口的穿越孔穿出，穿 越孔需设置在套管阀门处或者设置在井口四通位置，套管外安装光缆的穿出方式采用将光 缆在套管头穿出并对穿越处密封。 所述的一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，所述光纤测温系统宽量程- 20℃-1200℃、测温精度±0.2℃、空间分辨率0.5m。 3 CN 111577255 A 说　明　书 2/6 页 所述的一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，所述准分布式光纤测压系统 采用微电子MEMS，结合光纤传感系统对井下多点压力测试。 所述的一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，所述光纤压力传感器采用井 下纯硅永久式光纤温度压力测试系统，压力敏感芯片采用全硅F-P腔结构，与外界介质直接 接触。 所述的一种天然气储气库温度压力与振动监测系统，所述光缆内置多芯单模/多 模高温纯硅双披覆光纤，该光纤为纯硅纤芯，外部涂覆层为聚酰亚胺加碳结构。 本发明的优点与效果是： 本发明采用高精度光纤温压长效监测系统，并辅助光纤振动测试系统，实现储气库井 温度剖面、压力实时监测，得到注采剖面并进行储气库综合解释评价。该监测系统具有多参 数测试、年迟滞性小、测试精度高、本征安全可靠，适用于多种井况环境等特点，攻克了常规 监测无法满足天然气（储气库）及时、快速、准确、长期高效的监测难题。 下面对系统具体技术措施的效果说明如下： 1.本发明系统中分布式光纤测温系统采用基于光频域反射系统的分布式光纤测温系 统（OFDR-DTS），与光时域分布式光纤测温系统（OTDR-DTS）相比，具有宽量程-20℃-1200℃、 高测温精度±0 .2℃、高空间分辨率0.5m等优势。分布式光纤测温系统由高精度测温光端 机、监测光缆、连接尾纤E2000/APC构成。所述高精度测温光端机位于地面，监测光缆位于井 下，连接尾纤E2000/APC用于连接监测光缆与测温光端机。高精度测温光端机采用OFDR光频 域精细解调系统实现全井段温度剖面的高精度测试。 2.  本发明系统中准分布式光纤测压系统采用微电子MEMS，结合光纤传感系统实 现井下多点压力测试。准分布式光纤测压系统由光纤温度压力解调仪、光纤压力传感器、监 测光缆构成。光纤温度压力解调仪位于地面，光纤压力传感器位于井下，监测光缆与分布式 光纤测温系统共用一根光缆，监测光缆用于将井下压力信号传输至地面设备进行解调。光 纤温度压力解调仪采用时分与波分复用系统，实现多通道、多点压力的高精度测试。光纤压 力传感器采用井下纯硅永久式光纤温度压力测试系统制作，压力敏感芯片采用全硅F-P腔 结构，可与外界介质直接接触，并具有耐高温300℃、耐高压35MPa、耐天然气腐蚀、强耐氢损 等特性，可保证在天然气井条件下长期使用三年以上。 3.本发明系统中分布式光纤振动测试系统采用相干光时域反射系统（C-OTDR），同 时引入外差探测系统实现对井下振动信号的高灵敏度、高精度测试。分布式光纤振动测试 系统由分布式光纤振动解调仪、监测光缆、连接尾纤FC/APC构成。其中分布式光纤振动解调 仪位于地面，监测光缆位于井下，监测光缆与分布式光纤测温系统共用一根光缆，连接尾纤 FC/APC用于连接监测光缆与分布式光纤振动解调仪。的分布式光纤振动解调仪采用相干光 时域反射系统与外差探测系统实现系统的检测信噪比最小化，同时增大测试系统振动频响 能力，从而达到对井下振动信号高灵敏度、高精度测试。 4.本发明监测光缆适用于多种结构，包括单层管、多层管、内部铝覆层、内部钢丝 绞合铠装及外部钢丝绞合铠装结构等。光缆材质可根据具体需求定制316L、825合金、625合 金等。光缆内置多芯单模/多模高温纯硅双披覆光纤，该光纤为纯硅纤芯，外部涂覆层为聚 酰亚胺加碳结构，具有耐高温、耐腐蚀、高机械强度、强抗氢损的特点。监测光缆与光纤压力 传感器连接方式采用无接续器环焊对接系统，实现光缆与压力传感器等径对接。 4 CN 111577255 A 说　明　书 3/6 页 5本发明系统中管内下入光缆的监测，是通过将光缆从井口通下入井下，分为带压 作业和长期监测两个阶段。第一个阶段为带压作业阶段，此阶段采用成熟的安装防喷器、防 喷管及防喷盒的方式，光缆入井使用吊车悬挂天滑轮并辅助地滑轮施工，按要求将光缆下 入井下指定位置，光缆下入作业完成后将防喷管、防喷盒等装置拆除。第二阶段为长期监测 阶段，通过安装井口悬挂密封器及多级密封器，从而实现长期密封可靠，并可以实现定期更 换密封盘根。安装悬挂器及多级密封器后井口整体高度增加较低，解决由于过高而担心防 风防雷击等风险。地面监测设备放入现场值班板房或仪表间内保证现场数据监测与传输。 6.本发明系统中油管外捆绑光缆监测，在管柱作业过程中将光缆使用保护器安装 到油管外壁，井下根据油层及封隔器的情况连接要求数量的压力传感器，保证分层压力数 据监测，安装光缆过程中需要穿越井下封隔器，并对穿越处进行密封，井口同样需要将光缆 穿越井口并进行井口密封。井口穿越密封完成后将光缆引出至监控中心，入现场值班板房 或仪表间内保证现场数据监测与传输。 7.本发明系统中套管外捆绑光缆监测，适用于直井及水平井均可，在钻井下入套 管过程中使用套管外保护器及扶正器对光缆进行保护，光缆随管柱下入井内，光缆下入时 可根据现场实际需要连接压力传感器，光缆捆绑入井，直井段（造斜点以上）使用光纤扶正 保护器，水平段使用下部套管扶正保护器。下井前对套管标记”十字“，下光缆时保证按套管 的标记位置沿同一方向安装固定，使用水泥进行全井段固井。射孔过程中使用陀螺导向仪 测试光缆标记轨迹，采用定向射孔方式避射光缆完成射孔。将光缆穿越套管头并铺设至地 面监控中心，通过无线远传系统实现光纤动态数据实时传输。以上三种检测可适用包括注 入井、观察井及采出井，同时适用于直井及水平井。 附图说明 图1为本发明针对不同井型的油管管内下入监测系统带压下入阶段的监测系统 图； 图2为本发明不同井型油管管内下入监测系统的长期监测阶段示意图； 图3为本发明对不同井型的油管外捆绑光纤监测系统的监测示意图； 图4为本发明对不同井型的套管外捆绑光纤监测系统的监测示意图； 图5为本发明监测光缆多种结构示意图； 图6为本发明监测光缆与光纤压力传感器连接结构示意图； 图7为本发明光纤压力传感器保护装置结构示意图。 图中部件标号：高精度测温光端机1、光纤温度压力解调仪2、分布式光纤振动解调 仪3、连接尾纤4、监测光缆5；单层管5-1、多层管5-2、内部铝覆层5-3、内部钢丝绞合铠装5- 4；钢丝5-4-1、光纤管5-4-2、外部保护管5-4-3；外部钢丝绞合铠装5-5；多点光纤压力传感 器6、监测中心7、工控机8、显示器9、UPS10、压力传感器保护装置11；卡扣11-1、压力传感器 保护装置11-2；配重12、油管13、套管14、防喷器15、多级密封器16、穿越孔17、套管头18。