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(duì)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(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(chǎng)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(shí)質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。當(dāng)一束寬光譜光經(jīng)過光纖光柵時(shí)，滿足光纖光柵布拉格條件的波長(zhǎng)將產(chǎn)生反射，其余的波長(zhǎng)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(duì)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(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℃，±0.5℃；

　　3. 壓力測(cè)試指標(biāo)：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(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連接器與下井光纜連接，按這樣將六個(gè)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(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：

　?、艂鞲衅骷夹g(shù)指標(biāo)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(dāng)?shù)孛娼庹{(diào)儀的分辨率為1pm，為±5pm時(shí)）

　?、撇捎萌讳P鋼結(jié)構(gòu)，耐壓耐腐蝕

　　⑶井下傳感器工作溫度：175℃

　?、葌鞲衅鞯耐鈴剑害?0mm

　?、蓚鞲衅鳛殡p端光纖，可以串聯(lián)，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)直接影響系統(tǒng)的測(cè)試。

　　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

　　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保護(hù)連接點(diǎn)。所以我們?yōu)榫率褂锰貏e設(shè)計(jì)了連接器。