一、      概述

      在油田的開發(fā)過(guò)程中，人們需要知道在產(chǎn)液或注水過(guò)程中有關(guān)井內(nèi)流體的持性與狀態(tài)的詳細(xì)資料，這就要用到石油測(cè)井，其可靠性和準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的，而傳統(tǒng)的電子基傳感器無(wú)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。光纖光柵感器可以克服這些困難，其對(duì)電磁干擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓（幾十兆帕以上）以及強(qiáng)烈的沖擊與振動(dòng)，可以高精度地測(cè)量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，同時(shí)，光纖光柵傳感器具有準(zhǔn)分布式測(cè)量能力，可以在不干擾油井參數(shù)場(chǎng)的情況下同時(shí)測(cè)出井下的溫度、壓力，并可以測(cè)出井下的溫度、壓力剖面，可以獲得傳統(tǒng)測(cè)試方式無(wú)法獲取的數(shù)據(jù)，為油井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一種更理想的手段，是其它測(cè)井不可替代的一種測(cè)試方式，是測(cè)試技術(shù)的一個(gè)突破。該技術(shù)非常適合油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為測(cè)試技術(shù)提供了一套全新的思路，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如果與控制技術(shù)相結(jié)合，對(duì)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(jì)價(jià)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(zhǎng)檢測(cè)裝置測(cè)出其波長(zhǎng)，然后在轉(zhuǎn)換成壓力或溫度值。λB的波長(zhǎng)值與光柵本身有關(guān)，圖中四個(gè)光纖光柵，反射回四個(gè)不同的波長(zhǎng)，就可檢測(cè)出四個(gè)波長(zhǎng)。

二、      技術(shù)指標(biāo)要求

      1.        六級(jí)壓力/溫度傳感器串接，每級(jí)包括一個(gè)溫度和一個(gè)壓力測(cè)試點(diǎn)；

      2.        溫度測(cè)試指標(biāo)：范圍-10℃～175℃，精度±0.5℃；

      3.        壓力測(cè)試指標(biāo)：范圍0～40MPa，精度±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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，工作3～5年。

三、      系統(tǒng)組成

      每個(gè)傳感器內(nèi)有兩根光纖光柵，一根用于測(cè)量溫度，一根測(cè)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(guò)連接器與下井光纜連接，按這樣將六個(gè)傳感器通過(guò)下井光纜串接起來(lái)，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(guò)光纜連接到地面監(jiān)測(cè)室中的解調(diào)儀上。解調(diào)儀采集信號(hào)計(jì)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(zhǎng)信號(hào)，是系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。我們?cè)O(shè)計(jì)的傳感器有如下特性：

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

      ⑵采用全不銹鋼結(jié)構(gòu)，耐壓耐腐蝕

      ⑶井下傳感器最高工作溫度：175℃

      ⑷傳感器的外徑：Φ30mm

      ⑸傳感器為雙端光纖，可以串聯(lián)，最多可達(dá)6級(jí)（每級(jí)包括一個(gè)壓力和一個(gè)溫度測(cè)試組件）

      ⑹使用壽命長(zhǎng)：3~5年

五、      解調(diào)儀特性

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

      我們公司的解調(diào)儀技術(shù)指標(biāo)：

      通道數(shù)：    1、2、4、8等

      波長(zhǎng)范圍：  1525～1565nm

      分辨率：   1pm

      重復(fù)性：    ±5pm

      動(dòng)態(tài)范圍：  >30dB

      最小分辨間隔：  0.6nm

      掃描頻率：  1Hz

      工作溫度：  -10～60℃

      環(huán)境濕度：  90%

 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(hù)，有抗壓，抗拉，耐腐蝕及耐高溫的特點(diǎn)，能夠滿足的井下長(zhǎng)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(huì)順著光纜的熔接處進(jìn)入傳感器，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)對(duì)傳感器造成傷害，這就需要專門的連接器來(lái)保護(hù)連接點(diǎn)。我們?yōu)榫率褂锰貏e設(shè)計(jì)了連接器。