基于鉆機井架的光纖光柵安全監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、井架是石油鉆機的重要組成部分，在使用過程中經(jīng)常面臨拆卸、組裝、移動、銹蝕和偶然沖撞等外部作用，使得井架不同程度地存在著各種各樣的缺陷，其安全性對整臺鉆機的工作性能、可靠性及使用壽命影響很大，因此，對鉆機井架進行安全監(jiān)測意義重大。 光纖光柵傳感技術是一種新興的傳感技術。光纖光柵傳感器具有諸如抗電磁干擾、低損耗、易彎曲、體積小、重量輕、成本低、耐腐蝕、防水、防火等固有的優(yōu)點外，還對應力、應變等重要測量參量具有極高的測量精度，特別適合

2、在鉆井現(xiàn)場(井場)這種環(huán)境惡劣的場合中進行非電監(jiān)測。 本文研究的課題是武漢理工大學光纖傳感技術研究中心與南陽二機石油裝備(集團)有限公司的合作項目。通過光纖光柵傳感技術與石油鉆機井架的安全監(jiān)測相結合，設計出一套基于鉆機井架的光纖光柵安全監(jiān)測系統(tǒng)，并在河南油田ZJ40K鉆機井架上得到了應用。 本文所做的主要工作包括：1.概括地介紹了光纖光柵的分類、制備方法、光學特性、傳感原理以及解調方法。著重闡述了光纖光柵的應力傳感特性、

3、溫度傳感特性以及應力和溫度的交叉敏感現(xiàn)象，并討論了消除應力和溫度交叉敏感的方法。 2.分析了基于可調諧法布里-珀羅(Fabry-Perot)濾波器的光纖光柵Bragg波長解調原理，進而提出了基于最小二乘法的光纖光柵Bragg波長直線擬合算法和二次曲線修正的光纖光柵Bragg波長算法，以提高系統(tǒng)的解調精度，并做了實驗研究。 3.介紹了有限元方法的基本思想，并用有限元方法對鉆機井架進行了結構靜力分析、結構動力分析和穩(wěn)定性分析