光纖光柵傳感技術(shù)及在油氣井中的應(yīng)用研究.pdf

1、文對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)及其在油氣井下壓力溫度測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容包括:光纖光柵的基本理論和性質(zhì);光纖光柵的傳感原理及其傳感雙折射特性;傳感用光纖光柵的制作技術(shù)研究;光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)解調(diào)、復(fù)用技術(shù)研究;油氣井下光纖Bragg光柵壓力、溫度測(cè)量系統(tǒng)及其試驗(yàn)研究.首先對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀和仍存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了回顧和分析,通過(guò)對(duì)目前用于油氣井下壓力溫度測(cè)量中的幾類光纖傳感系統(tǒng)的特性分析和對(duì)比,發(fā)現(xiàn)光纖光柵技術(shù)

2、是油氣井下壓力溫度測(cè)量的最佳選擇,具有很好的應(yīng)用前景.在對(duì)光纖的光敏性、光纖光柵的成柵機(jī)理進(jìn)行分析基礎(chǔ)上,對(duì)光纖光柵的機(jī)械強(qiáng)度特性和熱衰退特性進(jìn)行了理論研究,得出了一些可用于提高光纖光柵系統(tǒng)可靠性的指導(dǎo)性結(jié)論;采用偏振耦合理論對(duì)光纖光柵中光波的傳輸規(guī)律及其雙折射特性進(jìn)行了理論研究.在對(duì)光纖Bragg光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)解調(diào)、復(fù)用技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上,合作研制了基于懸臂梁調(diào)諧的匹配光柵濾波微機(jī)處理解調(diào)系統(tǒng)和基于可調(diào)諧FFP濾波器和DSP處

3、理的數(shù)字化解調(diào)系統(tǒng);針對(duì)雙折射作用下光纖Bragg光柵傳感系統(tǒng)的解調(diào)技術(shù),提出了采用偏振分離的保偏FFP濾波解調(diào)和偏振分離的CCD平行探測(cè)解調(diào)新方法.最后對(duì)油氣井下光纖Bragg光柵溫度、壓力測(cè)量技術(shù)及其試驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究.以有限元理論為指導(dǎo)對(duì)雙側(cè)孔高雙折射光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了理論模擬分析;以厚壁圓筒為彈性元件設(shè)計(jì)出了高可靠性井下壓力增敏、溫度去敏的FBG雙參數(shù)同時(shí)測(cè)量系統(tǒng),利用合作研制的信號(hào)解調(diào)和專用壓力溫度標(biāo)定設(shè)備,對(duì)傳感系統(tǒng)進(jìn)