分布式光纤连续测温技术的研究与应用

摘 要：随着光纤技术的不断发展，光纤技术的应用领域也在不断扩大，而目前作为最成熟稳定的光纤测温技术基本已在电力安全领域开始应用。光纤测温作为一种新型无源测温技术，与传统的测温技术相比，具有不可比拟的优势和特点。它不受外界磁场干扰、无电传感、化学性能稳定、传输距离远、可用于对外界参量的绝对测量，这种特性在传感器领域中引起了革命。开展的套管内光纤连续测温技术，实现了利用光纤对井筒内温度的实时连续在线监测，真实反映了井筒内温度分布情况，准确的井温资料为与温度参数相关的分析研究提供了重要依据。

关键词：分布式光纤；连续测温；应用 1 拉曼散射光纤测温技术原理 1.1 光纤测温的基本原理

当光波传输通过光纤光栅时，满足布喇格条件的光波将被反射回来，这样入射光就分成透射光和反射光。光纤光栅的反射波长或透射波长取决于反向耦合模的有效折射率和光栅周期，任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅布喇格波长的漂移，测量此漂移量就可直接或间接地感知外界物理量的变化。

光纤的材料为石英，由芯层和包层组成。通过对芯层掺杂，使芯层折射率n1比包层折射率n2大，形成波导，光就可以在芯层中传播。当芯层折射率受到周期性调制后，即成为光栅。光栅会对入射的宽带光进行选择性反射，反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配的窄带光刺中心波长为布喇格波长。

1.2 分布式光纤测温系统

分布式线型光纤温度监测系统是一种用于实时测量空间温度场的传感系统，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。利用光纤的喇曼光谱效应，光纤所处空间各点温度场调制了光纤中传输的光载波，经解调后实时地显示光纤所在空间的温度值（类似于光通信系统）；利用光时域反射（OTDR）技术，由光纤中的光传播速度和背向光回波时间，能对所测各温度点定位（类似于光雷达系统）。 2 光纤性能测试 2.1 抗压强度试验

试验选用的是多模石英系材质拉曼光纤，取3根长度300mm的试样，放在压力装置上进行检测，压力达到某一值保持10min，试验后试样的光纤及其它组件无结构性破坏。 2.2 抗拉强度试验

取3根长度300mm的试样，放在拉力装置上进行检测，拉力达到某一值保持10min，试验后试样的光纤及其它组件

无结构性破坏，因此现场试验选用耐高温型铠装光缆。 2.3 高低温试验

把试样放在智能温控仪中，光纤按图中温度及时间进行高低温试验，试验后试样仍留在装置中3小时，等到与室温相同时，查看实验样品，而表面没有变形且整体结构没有遭到破坏，因此，光纤的工作温度能够达到零下40度到零上120度之间，满足实际应用要求。 3 现场试验

在X油田A井下入拉曼光纤，该井日产液量18t/d，含水96.7%，泵深815.17米，光纤下入长度928.9米。 从不同日期测得的正常生产井温来看，光纤测温稳定性比较好，井筒内温度在26-46.5℃。从同一日期不同时间测得的正常生产井温来看，光纤测温重复性比较好。 3.1 水泥车热洗温度监测结果

11月13日进行了水泥车热洗温度监测。9时6分开始进行热水洗井，提高温度，洗井温度介质平均温度85度左右，热水从套管慢慢流入油套环形空间，井口平均注入压力3MPa。热洗开始后，井筒内温度随时间增加而上升。测得各阶段温度分布曲线如图3所示。 3.2 高压蒸汽热洗温度监测效果

11月10日进行了高压蒸汽热洗温度监测实验。9时15分开始热洗，高温热水从套管慢慢流入油套环形空间，热水

温度维持90℃以上，用水24m3，随热洗时间的推移，井筒内各节点温度开始上升，井筒内各节点温度达到一定数值后趋于平稳状态。测得各阶段温度分布曲线如图4所示现场监测得到了随热洗时间变化的温度分布曲线，温度测试精度达到±0.1℃，空间分辨率达到0.5m。 4 结束语

（1）分布式光纤连续测温技术，相对于传统监测手段取得了重大技术突破。

（2）拉曼光纤测温技术性能稳定，可以连续监测正常生产时井筒内温度分布情况，可在录取测井资料的同时随时了解井温情况。

（3）能够满足不同方式热洗过程中实时监测井筒温度变化的要求。 参考文献

[1]张万成.分布式光纤温度传感器的系统设计及关键技术[J].电子工艺技术，2008，7：231-234.

[2]姚善化.光纤拉曼散射效应在传感和通信技术中的应用[J].光电子技术与信息，2003，4：24-27.

作者简介：丁玉柱，男，成人大学，1997年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事设备管理工作。

画鸵萌宠网还为您提供以下相关内容希望对您有帮助：

应用广泛，包括电缆竖井、电缆桥架、母线槽、变压器、发电厂等。电力电缆中，分布式光纤测温用于监测故障点温度，实现连续远距离测温。母线槽测温采用分布式光纤技术，可直接监测整段母线温度。CET推出分布式光纤测温系统解决方案，包含光纤测温软件、主机与光缆。系统通过光纤的温度效应精确测量温度变化，实时监测设...

分布式光纤测温系统基于光纤的拉曼散射原理。光脉冲照射光纤时，产生瑞利、布里渊和拉曼散射。拉曼散射对温度最为敏感，能产生均匀分布的散射光，且其强度随温度变化而变化。通过测量返回光中拉曼散射光（背向拉曼散射光）的强度比值，可以监测外部温度变化。2.2 分布式光纤测温技术优势 分布式光纤传感器实现...

分布式光纤测温系统的突出优势在于其连续监测能力，适用于长距离管道和工厂线路的全面监控。它在性能上也表现出色，集成多项技术，保证了系统的高稳定性和可靠性，确保长时间稳定监测。

分布式光纤测温系统（DTS）在多个领域中发挥着重要作用，包括但不限于隧道消防、地铁高铁火灾监测、电力电缆温度监测以及原油和天然气的管道泄漏监测。该系统通过实时、在线、连续的温度监测，为这些应用提供了高精度的测温能力，同时具备本质安全和抗电磁干扰的特性。这种系统能够对生产过程中的温度变化和潜在的...

通过应用光纤测温技术，能够实现精确而稳定的温度监控，确保生产过程的安全与高效。此外，高炉炉体的温度分布也是关键因素，正确掌握炉体内部的温度分布对于炉子的运行状态和产品质量具有重要意义。光纤测温技术在这一领域的应用，使得温度数据的收集和分析变得更加便捷和精确。国内外的研究机构和企业都在积极开展...

分布式光纤测温系统（DTS）也称为光纤测温，依据光时域反射（OTDR）原理和喇曼（Raman）散射效应对温度的敏感从而实现温度监测。全系统采用光纤作为敏感信息传感和信号传输的载体，具有连续测温、分布式测温、实时测温、抗电磁干扰、本征安全、远程监控、高灵敏度、安装简便、长寿命等特点。广泛应用于市政综合管廊...

2、受空间局限性较小。对于一些距离较远不易接触到的被测量目标可以远距离测量温度。3、对于一些不方便接触测量的目标可以实现测量，例如旋转机械、运动中的目标等等 非接触式温度传感器缺点：1、容易受到环境因素干扰，例如热辐射2、不容易实现对目标的长期连续测量。接触式温度传感器优点：测量稳定、精度高...

分布式光纤测温是一种用于水利工程领域的电子测量仪器，于2017年10月13日启用。分布式光纤测温是一种实时、在线、连续的温度在线监测系统。具有实时在线、测温精度高、本质安全和不受电磁干扰等优点.对生产过程中的温度和火灾情况进行实时在线监测，将故障和事故消除在萌芽状态，真正做到防患于未然。技术指标...

分布式光纤感温探测系统主要工作原理是光时域反射技术（OTDR）和光纤的背向拉曼散射（RAMAN SCATFORING）温度效应。分布式光纤温度传感系统利用先进的 OTDR 技术进行定位，利用拉曼散射效应进行测温。当测温主机中的光源向光纤注入一定能量和宽度的激光脉冲，有一部分光会偏离原来的传播向空间散射，在光纤中传输...

分布式字面意思就是分布在各处，在光纤测温中就是说光纤的个点都是温度测点，原理上光纤各点都会产生散射效应，只要采样足够快就能完全实现光纤的任一点测温。参考资料：http://hi.baidu.com/new/fibersensor