楊永聰

摘要：與傳統(tǒng)的電學(xué)傳感器相比較，光纖傳感器體積誒更小，而且靈敏度更高，具備較強(qiáng)的耐酸堿腐蝕和抗電磁干擾能力，而且在實(shí)際使用過程中那個(gè)不會(huì)產(chǎn)生電火花，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式、永久性在線監(jiān)測(cè)，使得其在各行各業(yè)中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，在油田領(lǐng)域的也實(shí)現(xiàn)了普及。使得油田生產(chǎn)開采的局限性得到了突破，極大提升油田的生產(chǎn)作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：光纖傳感器;油田開發(fā);工作原理;應(yīng)用分析

引言

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，油田的開發(fā)技術(shù)以及油氣資源需求量也在不斷提升。在油田的實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)過程中那個(gè)充分應(yīng)用光纖傳感技術(shù)，對(duì)油田的生產(chǎn)效率提升起到了極大的促進(jìn)作用。與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比較，光纖傳感技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有更強(qiáng)的抗干擾能力，能夠適應(yīng)油田各種惡略的生產(chǎn)環(huán)境，由于其具有較高的靈敏度，在油田中發(fā)揮出了重要的作用。

1 光纖傳感技術(shù)工作原理及存在問題分析

在油田領(lǐng)域應(yīng)用的光纖傳感技術(shù)，主要指的是充分應(yīng)用光纖傳感設(shè)備或者相關(guān)的儀器設(shè)備來進(jìn)行油田的生產(chǎn)作業(yè)。目前光纖光柵傳感器是油田領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種光纖傳感儀器。

1.1 光纖光柵傳感器基本原理

光纖傳感器主要是充分利用了光纖材料本身具備的光敏性，屬于一種纖芯折射率呈現(xiàn)出周期性變化的光波導(dǎo)儀器。嚴(yán)格的來講，光纖傳感器屬于一種能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)選擇的反射器，油田在實(shí)際應(yīng)用的過程中，工作運(yùn)行環(huán)境的溫度以及外界應(yīng)變等多種因素會(huì)對(duì)光纖光柵傳感器的反射信號(hào)波長(zhǎng)形成不同程度的影響，導(dǎo)致波長(zhǎng)產(chǎn)生不同程度的變化。通常情況下，將在實(shí)際應(yīng)用過程中光纖光柵傳感器出現(xiàn)的波長(zhǎng)變化情況稱為是波長(zhǎng)位移。充分利用外界環(huán)境以及應(yīng)變等因素的影響所產(chǎn)生的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖光柵傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中各種物理元素變化狀況 的詳細(xì)分析。

在油田實(shí)際的應(yīng)用過程中，光纖光柵傳感器實(shí)際產(chǎn)生的波長(zhǎng)位移會(huì)在一定程度上外界各種物理量變化的嚴(yán)重影響，由此也會(huì)導(dǎo)致光纖光柵傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中的有效折射率、光纖光柵周期情況等都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，進(jìn)而會(huì)對(duì)光纖傳感器的波長(zhǎng)位移造成影響，導(dǎo)致其產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在油田的生產(chǎn)開發(fā)實(shí)際中，可以充分結(jié)合光纖傳感器波長(zhǎng)位移實(shí)際產(chǎn)生的變化陣列狀況來具體的實(shí)施準(zhǔn)分布式傳感器構(gòu)建。

1.2 光纖傳感器在油田應(yīng)用實(shí)際中存在的問題

光纖傳感器在油田領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用過程中不僅體現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗感染能力，較大的測(cè)量范圍和便捷的適用性，而且在應(yīng)用過程中光纖傳感器還存在不少問題。例如，在實(shí)際應(yīng)用過程中光纖傳感器本身的造價(jià)成本比較高，這也對(duì)光纖傳感器在油田領(lǐng)域的應(yīng)用起到了一定的限制作用。此外，光纖傳感器在油田的實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常會(huì)受到溫度以及應(yīng)變等多種因素的影響，導(dǎo)致其波長(zhǎng)位移產(chǎn)生變化，由此就會(huì)對(duì)光纖傳感器的溫度以及應(yīng)力等幾種參數(shù)的測(cè)量精度產(chǎn)生一定的影響。

2 光纖傳感技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用

2.1 分布式光纖傳感器光散射

在油田的實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)過程中分布式光纖傳感器主要是通過應(yīng)用分布式光傳感器在溫度以及應(yīng)力等多種因素影響下光散射的實(shí)際分布狀況來進(jìn)行測(cè)量。因此，在分布式光纖傳感器的實(shí)際應(yīng)用過程中光散射是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。光纖傳感器光散射主要是充分利用光子作為傳輸介質(zhì)，通過光子的碰撞最終產(chǎn)生光散射現(xiàn)象。通常情況下分布式光纖傳感器主要具有光纖折射光散射、光學(xué)身子光散射以及深學(xué)聲子光散射等幾種光散射方式。因?yàn)楣饫w材料折射率實(shí)際分布呈現(xiàn)逐步均勻狀態(tài)由此就產(chǎn)生了光纖折射光散射;而通過光學(xué)聲子剃的光散射就被稱為是光學(xué)聲子光散射;光纖傳感器光散射類型的不同會(huì)導(dǎo)致其散射變化頻率產(chǎn)生較大差異。光纖折射光散射本質(zhì)上是光與物質(zhì)之間所產(chǎn)生的彈性散射而形成，由此可見，光纖折射光散射通常情況下散射過程中不會(huì)出現(xiàn)頻率變化現(xiàn)象。而光學(xué)聲子光散射以及聲學(xué)聲子光散射本身是由于光與物質(zhì)之間所產(chǎn)生的一種非彈性散射作用形成，因此其在散射的過程中光頻率也會(huì)在一定程度上產(chǎn)生變化。

2.2 分布式光纖傳感技術(shù)在油田中的應(yīng)用分析

分布式光纖傳感技術(shù)會(huì)因?yàn)楣饫w傳感器光散射類型的不同而產(chǎn)生差異。充分利用光學(xué)折射原理的分布式光纖傳感技術(shù)通常情況下也被稱為是瑞利 散射型分 布式光纖傳感技術(shù)。分布式光纖傳感技術(shù)在油田的實(shí)際應(yīng)用過程中主要是通過應(yīng)用瑞利散射光在光纖材料中所產(chǎn)生的調(diào)制作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量;而充分利用光學(xué)聲子光散射類型的光纖傳感技術(shù)，主要是充分利用散射光實(shí)際的強(qiáng)度與溫度之間所產(chǎn)生的聯(lián)系來對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

3 光纖傳感技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用展望

目前光纖傳感技術(shù)已經(jīng)在陸地油田、海上油田的勘探開采、油氣儲(chǔ)運(yùn)等各個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，而且從國(guó)際油田領(lǐng)域來看，光纖傳感器已經(jīng)在油井內(nèi)檢測(cè)等幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用。隨著當(dāng)前石油市場(chǎng)的不斷發(fā)展，光纖傳感器在油田領(lǐng)域中的市場(chǎng)需求在不斷增加。而通過光纖傳感器的應(yīng)用也為整個(gè)油田行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)利益，某國(guó)際石油公司在相關(guān)的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)通過利用光纖地震檢測(cè)儀器為該公司創(chuàng)造了高達(dá)2500萬美元的效益，而且為該公司的市場(chǎng)開拓發(fā)揮出了巨大作用。由于在油田行業(yè)中光線傳感器體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，因此其應(yīng)用前景也非常廣泛。另外，光纖傳感器在油田領(lǐng)域中的普及應(yīng)用也全面推動(dòng)了油田智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)。通過實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)油田管理，光纖傳感器的應(yīng)用能夠在油田勘探開采、油氣運(yùn)輸、基建建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線監(jiān)控，使得整個(gè)油田領(lǐng)域的信息管理效率得到了高度統(tǒng)一?？梢灶A(yù)見，在未來油田領(lǐng)域的發(fā)展過程中光學(xué)技術(shù)的大量應(yīng)用必然將成為一種趨勢(shì)。

4 結(jié)束語

總而言之，光學(xué)傳感器在油田的生產(chǎn)勘探開發(fā)過程中不僅具有較強(qiáng)的抗干擾能力，而且對(duì)于油田生產(chǎn)開發(fā)技術(shù)以及整個(gè)油田行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能夠起到極大推動(dòng)作用，在油田領(lǐng)域中具有較高的推廣價(jià)值。

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