一、 概述

  石油資源是現(xiàn)今世界上用的比較多的資源了，所以對油田的開發(fā)成為了一種關(guān)鍵。我們都知道在油田的開發(fā)過程中需要知道在產(chǎn)液或注水過程中有關(guān)井內(nèi)流體的持性與狀態(tài)的詳細資料，這就要用到石油測井，其可靠性和準確性是至關(guān)重要的，而傳統(tǒng)的電子基傳感器無法在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成性空間的相位光柵，其作用實質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。當一束寬光譜光經(jīng)過光纖光柵時，滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產(chǎn)生反射，其余的波長透過光纖光柵繼續(xù)傳輸。所以，光纖光柵感器可以克服這些困難，其對電磁干擾不敏感而且能承受極端條件。該技術(shù)非常適合油井生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測，為測試技術(shù)提供了一套全新的思路，該監(jiān)測系統(tǒng)如果與控制技術(shù)相結(jié)合，對提高油氣采收率、油藏的戰(zhàn)略管理具有極大的潛在經(jīng)濟價值。

  光纖光柵傳感系統(tǒng)主要包括傳感部分、傳輸光纖和光纖光柵解調(diào)儀三大部分。解調(diào)儀寬帶光源發(fā)射寬帶光λ，經(jīng)耦合器到光纖光柵傳感器后，反射回一窄帶的光λB，λB經(jīng)耦合器到波長檢測裝置測出其波長，然后在轉(zhuǎn)換成壓力或溫度值。λB的波長值與光柵本身有關(guān)，圖中四個光纖光柵，反射回四個不同的波長，就可檢測出四個波長。

  二、 技術(shù)指標要求

  1. 六級壓力/溫度傳感器串接，每級包括一個溫度和一個壓力測試點；

  2. 溫度測試指標：范圍-10℃～175℃，±0.5℃；

  3. 壓力測試指標：范圍0～40MPa，±0.5%F.S.；

  4. 光纜直徑：＜Φ15mm；

  5. 傳感器直徑：≤Φ35mm；

  6. 傳感器置于井下長期監(jiān)測，工作3～5年。

  三、 系統(tǒng)組成

  每個傳感器內(nèi)有兩根光纖光柵，一根用于測量溫度，一根測量壓力，傳感器兩端引出1m左右的光纜。傳感器的引出光纜通過連接器與下井光纜連接，按這樣將六個傳感器通過下井光纜串接起來，傳感器之間的間距可根據(jù)需要確定。在傳感器的下面加30kg左右的配重，以保證傳感器及光纜豎直下井。傳感器的上面通過光纜連接到地面監(jiān)測室中的解調(diào)儀上。解調(diào)儀采集信號計算壓力和溫度，然后保存數(shù)據(jù)并在顯示器上顯示。

  四、 壓力/溫度傳感器特性

  壓力/溫度傳感器的作用是將壓力和溫度轉(zhuǎn)化為光纖光柵的波長信號，是系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。我們設(shè)計的傳感器有如下特性：

  ⑴傳感器技術(shù)指標為：壓力：范圍0～40MPa，±0.5%F.S.，分辯率0.1%F.S.。溫度：范圍-10℃～175℃，±0.5℃，分辨力0.1℃。（當?shù)孛娼庹{(diào)儀的分辨率為1pm，為±5pm時）

  ⑵采用全不銹鋼結(jié)構(gòu)，耐壓耐腐蝕

  ⑶井下傳感器工作溫度：175℃

  ⑷傳感器的外徑：Φ30mm

  ⑸傳感器為雙端光纖，可以串聯(lián)，多可達6級（每級包括一個壓力和一個溫度測試組件）

  ⑹使用壽命長：3~5年

  五、 解調(diào)儀特性

  解調(diào)儀是用來采集分析光纖光柵信號、計算和顯示溫度壓力的儀器。它包括大功率寬帶光源、高光譜分析儀、耦合器、用于數(shù)據(jù)分析與計算的計算機等其它配件。它的解調(diào)直接影響系統(tǒng)的測試。

  解調(diào)儀技術(shù)指標

  六、 光纜及連接器

  光纜是為油井下使用而定制的專用雙芯光纜（只用一根，另一根備用），采用直徑為3.5mm，厚0.4mm的不銹鋼管保護，有抗壓，抗拉，耐腐蝕及耐高溫的特點，能夠滿足的井下長期使用。由于傳感器與光纜需連接，傳感器中的光纖與光纜中的光纖可以熔接，但是外界油水會順著光纜的熔接處進入傳感器，時間一長就會對傳感器造成傷害，這就需要專門的連接器來保護連接點。所以我們?yōu)榫率褂锰貏e設(shè)計了連接器。