井下多參數(shù)光纖光柵檢測方法研究.pdf

1、在石油開采過程中，井下參數(shù)的準確檢測不僅有助于了解井下工具的工作狀態(tài)，進而有效維護井下工具并提高其使用壽命，同時能有效預防井下安全事故的發(fā)生，此外，是對井下儲油層合理開采的重要依據(jù)，具有重大的井下作業(yè)指導意義。目前，針對井下壓力溫度參數(shù)的測量方法多采用傳統(tǒng)的電類傳感器，由于井下壓力溫度高且環(huán)境復雜，電類傳感器因自身存在較大安全風險及測量可靠性差，不能實現(xiàn)井下壓力溫度實時永久性監(jiān)測；針對井下軸向力、扭矩的測量方法多采用電阻應變式傳感器，然

2、而所需要的電阻應變片數(shù)量多、處理電路復雜、結(jié)構(gòu)復雜、對環(huán)境溫度敏感，穩(wěn)定性和可靠性隨環(huán)境變化，難以適應井下高溫高壓等復雜環(huán)境的需要；此外，針對井下溫度、壓力、軸向力、扭矩多參數(shù)同時測量的方法幾乎沒有。光纖光柵傳感器因其本質(zhì)安全性以及抗強電磁干擾能力強、測量精度高、結(jié)構(gòu)體積小等優(yōu)點，特別適合應用在石油工業(yè)領(lǐng)域。在這種背景下本文提出了一種基于光纖光柵的井下多參數(shù)檢測的方法。
　　本文首先綜述了國內(nèi)外井下多參數(shù)檢測的發(fā)展概況以及光纖光柵

3、傳感檢測的概況；結(jié)合井下復雜環(huán)境，提出將光纖光柵傳感技術(shù)應用到井下多參數(shù)檢測的新方法；然后，在分析光纖光柵檢測原理的基礎(chǔ)上，針對井下軸向力、壓力、扭矩的檢測原理，分別建模進行了理論公式推導計算，同時闡明了測量過程中光纖光柵的粘貼方式，并在測量過程中進行了井下多參數(shù)檢測解耦分析；接著，詳細分析了設(shè)計的井下多參數(shù)測量短節(jié)及具體工作過程，在此基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件ANSYS進行了井下軸向力測量靜態(tài)特性仿真分析、井下桿管扭矩測量靜態(tài)特性仿真

4、分析以及井下壓力測量靜態(tài)特性仿真分析，得到了測量區(qū)域應變或變形的分布規(guī)律，驗證了推導的理論，同時指導了光纖光柵的布點；隨后，根據(jù)壓力光纖光柵檢測原理，在實驗室對壓力檢測方法進行了實驗研究，依據(jù)設(shè)計的光纖光柵壓力傳感器及其它實驗裝置，搭建了一套井下壓力測量實驗特性研究的實驗平臺，通過實驗數(shù)據(jù)分析，并與理論計算和仿真分析進行了對比驗證，結(jié)果表明了該光纖光柵壓力傳感器具有良好的靜態(tài)特性，其測量方法是可行可靠的；最后對本文的研究成果以及存在的問