光纤EFPI传感器系统及其在油气井中应用的研究

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1、大连理工大学博士学位论文光纤EFPI传感器系统及其在油气井中应用的研究姓名：王晓娜申请学位级别：博士专业：光学工程指导教师：于清旭20080301先纤传感器系统及其在油气井中应用的研究设计，制作出温度敏感性小的光纤EFPI压力传感器，在16℃～300。C温度变化范围内，压力测量的最大偏差小于1％。为了进一步减小高温油井测量时温度大范围变化对压力测量精度的影响，采用了温度分段标定的方法，根据压力传感器所在油井深度的温度估计值选用不同温度段标定曲线，从而提高了压力测量的精度，使井下长期监测的压力传感器的测量精度可达0．1％。4．油气井下压力、温度等

2、物理参数是油井生产过程监控的重要依据，光纤传感器应用于油气井下高温、高压恶劣环境的长期压力监测需要解决高压密封、光缆保护等技术问题。我们采用金属一石英管的机械压力密封和石英管一光纤的激光热熔无胶密封结构，保证了传感器导压腔和耐高温光纤不锈钢保护套管的可靠密封，提高了整个系统的可靠性和使用寿命；采用聚酰亚胺(Polyimide)材料涂敷的耐高温光纤和不锈钢套管保护的方案，解决了耐高温和保护光纤的问题。该传感器在国内率先成功的应用于辽河油田曙光采油厂油井下的长期压力监测，至今己连续工作22个月。关键词：光纤传感器；光纤非本征法布里一珀罗传感器；解调

3、系统；可调谐光纤F_P滤波器；可调谐光纤激光器；油气井下压力测量大连理工大学博士学位论文StudyontheOpticalFiberEFPISensorSystemanditsApplicationsinGasandoilWellAbstractTheopficalfibersensorbas：edonwavelengthdemodulationsuchasextrinsicFabry-Perotinterferometric(EFPI)opficalfibersensorandfiberBragggrating(FBG)，witllmerit

4、sofwavelengthcoded，immanitytoelectromagneticinterference，lowdriftandhigllprecision，hasbeenwidelyusedinmanyareas，suchasoilandgasindustry，structuralhealthmonitoringandsmartmaterials．Opticalfibersensorsystemiscomposedoffibersensorandthedemodulationsystem．neEFPIsensorfabricatedw

5、ith】aserthermal．fusedtechnologywithadvantagesofsmallsize，compactconfiguration，goodreliabilityandstabilitycanbeusedinharshenvironmentswithhightemperatureandhighpressure．Inthisdissertation,researchworkhasbeendoneinopticalfihersensordemodulationsystem：onesystembasedonbroadbandS

6、LEDsourcehascompactconfigurationandlow"cost,theotheronebasedOiltunablefiberlaserhasrelativelyhighprecisionandresolution．Solutionsforsomekeyproblemsinthedownholepressuremeasurementhavebeenproposed，andtheEFPIsensorhasbeensuccessfullyusedtomonitorthepressureintheLiaoheoilfield．

7、nlemainresearchworksal'esummarizedasfollowings：1．Opticalfiberdemodulationsystembasedonbroadbandopticalsourceisstudied．FiberFabry-Perottunablefilter(FFP—TF)isusedaswavelengthselectiondeviceinthesystem．andacubicpolynomialtitlingisadoptedasthebestfittingalgorithmtoconvertscanvo

8、ltagetoscanwavelengthafteranalysisandtestoftheFFP．TFcharacters．Thewavelengt