光纖傳感技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用

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)不會產(chǎn)生電火花，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式、永久性在線監(jiān)測，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)變等多種因素會對光纖光柵傳感器的反射信號波長形成不同程度的影響，導(dǎo)致波長產(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)的波長變化情況稱為是波長位移。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)生的波長位移會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出現(xiàn)相應(yīng)的變化，進(jìn)而會對光纖傳感器的波長位移造成影響，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)常會受到溫度以及應(yīng)變等多種因素的影響，導(dǎo)致其波長位移產(chǎn)生變化，由此就會對光纖傳感器的溫度以及應(yīng)力等幾種參數(shù)的測量精度產(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)對各項(xiàng)參數(shù)的測量;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)系來對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測量。

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、油氣儲運(yùn)等各個(gè)行業(yè)中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，而且從國際油田領(lǐng)域來看，光纖傳感器已經(jīng)在油井內(nèi)檢測等幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用。隨著當(dāng)前石油市場的不斷發(fā)展，光纖傳感器在油田領(lǐng)域中的市場需求在不斷增加。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，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。

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作用，在油田領(lǐng)域中具有較高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛江鴻.分布式光纖傳感技術(shù)在結(jié)構(gòu)應(yīng)變及開裂監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué)，2012.

[2]童茂松，彭會忠，杜國同.油田測試中的光纖傳感技術(shù)[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2004（01）：14-18.

[3]牟風(fēng)明，呂公河，曹冰，王晨，尚盈.光纖傳感技術(shù)在油田監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019，26（09）：108-110.