井下多參數(shù)光纖光柵檢測(cè)方法研究.pdf

1、在石油開(kāi)采過(guò)程中，井下參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)不僅有助于了解井下工具的工作狀態(tài)，進(jìn)而有效維護(hù)井下工具并提高其使用壽命，同時(shí)能有效預(yù)防井下安全事故的發(fā)生，此外，是對(duì)井下儲(chǔ)油層合理開(kāi)采的重要依據(jù)，具有重大的井下作業(yè)指導(dǎo)意義。目前，針對(duì)井下壓力溫度參數(shù)的測(cè)量方法多采用傳統(tǒng)的電類傳感器，由于井下壓力溫度高且環(huán)境復(fù)雜，電類傳感器因自身存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)及測(cè)量可靠性差，不能實(shí)現(xiàn)井下壓力溫度實(shí)時(shí)永久性監(jiān)測(cè)；針對(duì)井下軸向力、扭矩的測(cè)量方法多采用電阻應(yīng)變式傳感器，然

2、而所需要的電阻應(yīng)變片數(shù)量多、處理電路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)環(huán)境溫度敏感，穩(wěn)定性和可靠性隨環(huán)境變化，難以適應(yīng)井下高溫高壓等復(fù)雜環(huán)境的需要；此外，針對(duì)井下溫度、壓力、軸向力、扭矩多參數(shù)同時(shí)測(cè)量的方法幾乎沒(méi)有。光纖光柵傳感器因其本質(zhì)安全性以及抗強(qiáng)電磁干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)體積小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合應(yīng)用在石油工業(yè)領(lǐng)域。在這種背景下本文提出了一種基于光纖光柵的井下多參數(shù)檢測(cè)的方法。
　　本文首先綜述了國(guó)內(nèi)外井下多參數(shù)檢測(cè)的發(fā)展概況以及光纖光柵

3、傳感檢測(cè)的概況；結(jié)合井下復(fù)雜環(huán)境，提出將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用到井下多參數(shù)檢測(cè)的新方法；然后，在分析光纖光柵檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)井下軸向力、壓力、扭矩的檢測(cè)原理，分別建模進(jìn)行了理論公式推導(dǎo)計(jì)算，同時(shí)闡明了測(cè)量過(guò)程中光纖光柵的粘貼方式，并在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行了井下多參數(shù)檢測(cè)解耦分析；接著，詳細(xì)分析了設(shè)計(jì)的井下多參數(shù)測(cè)量短節(jié)及具體工作過(guò)程，在此基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了井下軸向力測(cè)量靜態(tài)特性仿真分析、井下桿管扭矩測(cè)量靜態(tài)特性仿真

4、分析以及井下壓力測(cè)量靜態(tài)特性仿真分析，得到了測(cè)量區(qū)域應(yīng)變或變形的分布規(guī)律，驗(yàn)證了推導(dǎo)的理論，同時(shí)指導(dǎo)了光纖光柵的布點(diǎn)；隨后，根據(jù)壓力光纖光柵檢測(cè)原理，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)壓力檢測(cè)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，依據(jù)設(shè)計(jì)的光纖光柵壓力傳感器及其它實(shí)驗(yàn)裝置，搭建了一套井下壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)特性研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，并與理論計(jì)算和仿真分析進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明了該光纖光柵壓力傳感器具有良好的靜態(tài)特性，其測(cè)量方法是可行可靠的；最后對(duì)本文的研究成果以及存在的問(wèn)