科普：石油专业领域-分布式光纤测温技术应用要点

分布式光纤测温是一个专业且技术门槛较高的领域，在石油行业，尤其是井下作业中已有近二十年的应用历史。然而，最近一些石油专业领域的从业者，包括石油领域的专家，对分布式光纤测温系统在石油领域的适用性产生了疑惑。那就是是否所有的常规分布式光纤测温主机都可以应用于石油领域呢？答案是NO。

自2008年起，我们深入研究和开发分布式光纤传感系统已有15年时间，从2010年左右开始将分布式光纤传感技术应用于石油领域已有13年时间。在这个过程中，我们遇到了挑战，也取得了成果。在某个领域，做好一项技术并非一蹴而就。研发成功并首次稳定可靠地应用于现场只是完成了研发的50%，剩下的50%需要在产品和应用层面上不断迭代更新、完善、研发与应用细化。这是一项无止境的工作，每前进1%都需要更多的努力和付出。通过多次在石油现场实地施工、深夜的研发工作以及与用户的需求沟通，我们深刻认识到专业领域需要专业的团队和专注的投入，才能将该领域做得更加专业和扎实。

到目前为止，我们已经完成了产品的开发。我们提供厘米级定位精度的分布式光纤测温系统（5cm定位精度，24小时实时在线监测）以及中低端通用型的0.5米-1米级分布式光纤测温DTS产品（24小时实时在线定位监测）。此外，我们还自主研发多年并商用了60km以上分布式相位型声波振动还原DAS主机（将每1米光纤变成带有定位功能的麦克风振动传感器，24小时实时在线定位监测，主要应用于振动安防、石油井下监测等领域）以及120km级分布式布里渊温度与应变监测系统（将每1米光纤变成带有定位功能的温度与应变传感器，24小时实时在线定位监测，主要应用于海底电缆、电力架空线以及长输管道等领域）。

分布式光纤传感技术在石油领域的应用经过近二十年的发展取得了快速进步，然而在过去的10年中，国外的永置式分布式光纤测井技术发展迅速，而国内的发展相对较慢。据报道，仅加拿大与美国就已在近3000口井中安装了永置式传感光纤。尽管永置式传感光纤的安装成本较高，但其所能发挥的作用远远超过成本本身。想象一下，除了永置式传感光纤，是否还有其他技术可以实现分布式在线测量且具有30年以上寿命？传统传感器无法满足这些条件。相比之下，国内的永置式传感光纤应用数量远远少于300口井的报道数字，实际数量可能更低。在石油领域中，分布式光纤传感技术的应用前提是要有光纤下井，只有拥有光纤才能使用分布式光纤测温系统主机。光纤是传感载体，主机则负责解调处理，两者缺一不可。

近年来，由于消防领域对线型光纤感温火灾探测产品（严格来说，可归类为较低端分布式光纤测温主机）的需求量大，所以消防领域专用的分布式光纤感温主机在市场上出现较多，但是，分布式光纤测温主机是否等同于线型测温火灾探测器主机？答案是否定的，这种观点是非常错误的。石油专用分布式光纤测温主机之所以称之为"测温"而非"感温"，是因为在石油领域的真正应用是"测量"而不是"感知"。消防火灾的应用真正需要的是"感知"，而不是"测量"。对于电力、煤矿等应用的需求也有所不同，每个应用领域都具有较强的专业性，不能混为一谈。就像钢铁有不同的标号用于不同的目的，有些用于军工，有些用于航天，还有些用于工业专业领域，更多用于民用与家用等领域，即使是家庭使用的菜刀也根据用途分为多个类别。回到分布式线型光纤火灾探测器的领域，它的作用是"感知温度"并报警。就目前的实际布置情况来看，它几乎无法提前预警，只能感知温度并报警。对于温度精度的要求是±10%。比如，如果报警温度设置为85℃，在76.5℃至93.5℃范围内的报警都是合格且符合标准的，因为在发生火灾后，温度会迅速升高，主机能够及时报警并定位火灾发生的位置。实际上，对于定位功能的需求并不高，因为一旦火灾发生，仅相差几米已经没有太大意义，除非在灾后溯源方面有用，其他情况下意义不大。请注意，以上讨论都发生在火灾之后。从全国已知的光缆敷设场景来看，从一开始的设计标准和理念，分布式线型光纤火灾探测器的功能就是感温和报警。我个人认为，预警的作用远远重要于火灾后的报警，每秒的提前预警都可以挽救珍贵的生命。对于人的安全至关重要。等到线型光纤感温火灾探测产品提示火灾报警的时候。我想可能火苗已经燃烧几米高了，这时可能已经过去了很长时间，等到消防人员赶到，看到冲天而起的火苗也只能无奈地叹息。

从线型光纤感温火灾探测器的设计标准来看，严格意义上它不能算作分布式光纤测温主机。因为线型光纤感温火灾探测器的设计理念与感温电缆等需求一致。另一方面，石油领域的需求是将井下所有温度梯度的温度数据都传回来，我们要求峰峰温度精度达到0.01℃甚至更低，这样才能通过解释软件发现异常点。再看线型感温火灾探测器，它的精度要求只有15℃，与石油领域的需求相差很大。如果未来确实需要火灾预警功能，温度精度越高越好；由于温度梯度的需求，石油领域对于最小尺寸精度的测量有要求，精度越高，梯度越明显，分层界面也越准确，空间分辨率要求是厘米级的。然而，线型感温火灾探测器的米级定位精度已经足够，当然，如果作为火灾预警使用，同样需要厘米级的感温需求。此外，石油领域对于温度漂移和一致性的需求也非常迫切，而这些对于线型感温火灾探测器来说并不需要关注，也不需要增加成本。除了技术层面，石油领域对于服务的要求也非常高，包括数据解释、汇总以及现场服务等。而线型光纤感温火灾探测器只需安装完毕即可，售后成本要低得多。因此，目前在石油领域表现良好的一些国外分布式光纤测温系统价格较高，单台设备的平均价格在40-50万左右。当然价格可能有所不同，但国外设备的成本较高，涉及一些服务费用。在石油领域，价格与指标之间存在一定的关联。这里并不是在推崇国外设备的优越性，而是认识到国内也有像我们一样，专注于细分领域并认真制作产品的团队。

综上所述，结合个人理解，我对石油领域的应用需求进行了分析，并对线型感温火灾探测器的情况以及现场应用表达了担忧。优秀的技术应该造福于民众，解决实际问题。石油井下应用需要高性能和高精度的设备，以解决井下监测的问题。然而，线型感温火灾探测器目前只能解决火灾发生后的报警和定位功能，仅仅完成了消防实际应用的部分功能替代，未能发挥火灾预警的作用。

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