光纖雷射井下檢波器的製作方法

2023-04-29 20:21:21 1

專利名稱：光纖雷射井下檢波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於井下石油勘探的光纖傳感器技術領域，尤其涉及一種新型的光纖 雷射井下檢波器。
背景技術：
光纖傳感器與對應的常規傳感器相比，在靈敏度、動態範圍、可靠性等方面具有明 顯的優勢，在民用和國防領域發揮了越來越大的作用，被許多國家列為重點發展的傳感器 技術。光纖檢波器是利用光纖對於外界變化敏感，其輸出光參量隨地震波信號發生改 變，通過探測光學參量的變化從而探測地震波信號的儀器。它與傳統的壓電類傳感器相比， 有以下主要優勢頻帶寬、聲壓靈敏度高、不受電磁幹擾、重量輕、可設計成任意形狀，以及 兼具信息傳感及光信息傳輸於一身等優點。鑑於光纖檢波器的如上技術優勢，可滿足各國 在石油勘探領域的要求，目前很多研究單位和石油公司已經在此方面積極展開研究。光纖雷射檢波器是利用光纖雷射器的輸出波長對外界信號敏感，通過探測 輸出雷射波長的變化來檢測地震波信號的傳感器。本專利申請的發明人在專利申請 200910087349. 2公開了一種用於陸地及水下的光纖雷射檢波器，該檢波器採用膜片結構， 通過膠把光纖雷射器和彈性元件粘接在一起，並且沒有專用的高強度尾纖保護結構。然而， 當進行井下石油勘探時，井深數千米、溫度可達150攝氏度以上。在高溫、高壓的環境下對 光纖雷射檢波器的連接和保護就變得十分困難，如果連接強度不夠，可能會發生檢波器串 墜入井中的危險。此外，在高溫高壓環境下，封裝用膠也難免會發生老化和蠕變，從而影響 檢波器的性能。因此，本發明是對上述專利申請的進一步改進，重在解決井下石油勘探所面 臨的數千米傳輸光纜連接強度需要保證、井下泥漿環境惡劣的問題。在這方面尚未見類似 技術報導。因此，我們提出一種光纖雷射井下檢波器，用於井下光纖雷射檢波器與光纜的連 接強度以及抗泥漿問題。這是光纖傳感技術用於石油勘探、測井所必須解決的關鍵技術問題。

發明內容
(一)要解決的技術問題有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種光纖雷射井下檢波器，以解決井下光 纖雷射檢波器的連接問題及抗泥漿問題。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種光纖雷射井下檢波器，該光纖雷射井下檢波器包括光纖雷射器10，安裝於支撐筒20的中心軸線上，用於感受地震波信號；支撐筒20，為中空的圓柱形結構，用於保護安裝於其內部的光纖雷射器10 ；
安裝於支撐筒20外表面的保護網21，用於防止井下的泥漿及雜物等進入支撐筒 (20)的內部；安裝於支撐筒20兩端的帶孔端蓋30，用於光纜的連接及密封支撐筒20 ；安裝於端蓋30內部的抗拉錐體40，用於與帶孔端蓋30配合拉緊光纜，抗拉錐體 40中央有孔42，光纖和光纜的受力部件穿過該孔42。上述方案中，所述支撐筒20的中央沿軸向開有不少於一個、並環向均布的梳狀孔 22，用於使光纖雷射檢波器的內外聯通，從而方便地震波信號的耦合。上述方案中，所述保護網21纏繞於支撐筒20的外表面至少一周，且保護網21沿 支撐筒20軸向的長度大於梳狀孔22的長度，從而完全覆蓋梳狀孔22。上述方案中，所述抗拉錐體40的一端為圓錐形結構，且其圓錐角與端蓋30的內圓 錐角度數相同。上述方案中，所述保護網21的網格孔徑小於所測油井中泥漿微粒的平均直徑。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果1、本發明提供的這種光纖雷射井下檢波器，通過抗拉錐體實現了與光纜的連接， 保證了連接強度，解決了井下光纖雷射檢波器的連接問題及抗泥漿問題。2、本發明提供的這種光纖雷射井下檢波器，採用保護網消除泥漿的影響，操作方 便、保護效果好。3、本發明提供的這種光纖雷射井下檢波器，全部採用機械連接結構，沒有使用膠 粘接的方法，從而避免了在高溫高壓下膠的老化和蠕變問題。


圖1為本發明提供的光纖雷射井下檢波器的示意圖；圖2為本發明提供的光纖雷射井下檢波器的外觀圖；圖3為本發明提供的光纖雷射井下檢波器帶孔端蓋的內部連接示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。如圖1 圖3所示，該光纖雷射井下檢波器包括光纖雷射器10，安裝於支撐筒20 的中心軸線上，用於感受地震波信號；支撐筒20，為中空的圓柱形結構，用於保護安裝於其 內部的光纖雷射器10 ；安裝於支撐筒20外表面的保護網21，用於保護支撐筒；安裝於支撐 筒20兩端的帶孔端蓋30，用於光纜的連接及密封支撐筒20 ；安裝於端蓋30內部的抗拉錐 體40，用於與帶孔端蓋30配合拉緊光纜，抗拉錐體40中央有孔42，光纖和光纜的受力部件 穿過該孔42。其中，所述支撐筒20的中央沿軸向開有不少於一個、並環向均布的梳狀孔22，用 於使光纖雷射檢波器的內外聯通，從而方便地震波信號的耦合。所述保護網21纏繞於支撐 筒20的外表面至少一周，且保護網21沿支撐筒20軸向的長度大於梳狀孔22的長度，從而 完全覆蓋梳狀孔22。所述抗拉錐體40的一端為圓錐形結構，且其圓錐角與端蓋30的內圓錐角度數相同。所述保護網21的網格孔徑小於所測油井中泥漿微粒的平均直徑。支撐筒 20的長度大於光纖雷射器10的長度，從而可以完全保護住光纖雷射器10。本發明提供的光纖雷射井下檢波器的工作原理為待測油井中的介質一般為水或 泥漿，使用本發明的光纖雷射井下檢波器時，將其下放到合適的井深，激發地震波信號後， 地震波通過井中的介質傳播到光纖雷射檢波器上，在液體環境中，聲波可以穿過保護網21 並通過梳狀孔22耦合到光纖雷射檢波器的內部，並作用在光纖雷射器10上。光纖雷射器 10為分布布拉格反射(DBR)雷射器或分布反饋(DFB)光纖雷射器。光纖雷射器10的輸出 波長隨地震波信號發生變化，通過地面設備檢測出雷射波長的變化即可還原地震波信號。 光纖雷射檢波器的安裝方法為首先準備好兩段光纜11，在其中部安裝光纖雷射器10。在 熔接光纖雷射器之前，將一個帶孔端蓋30、抗拉錐體40、支撐筒20套於其中一段光纜上；將 另一個帶孔端蓋30、抗拉錐體40套於被連接的另一段光纜上。然後將光纖雷射器的兩端 分別熔接在兩段光纜的光纖上。待光纖熔接好後，將支撐筒20移至光纖雷射器10處。將 光纜中的承力部件12 (—般為芳綸繩，下面以芳綸繩為例說明)穿過抗拉錐體中間的孔42 並從抗拉錐體40的外側包裹抗拉錐體40，然後從抗拉錐體和帶孔端蓋30之間通過，如圖3 所示，並從孔32中引出尾部。最後，將支撐筒20和帶孔端蓋30安裝好。在此過程中，需要 控制芳綸繩的安裝位置，從而保證光纜中的光纖處於鬆弛狀態。當光纜受拉時，光纜中的受力部件收到拉力，拉動抗拉錐體向兩側移動，從而在抗 拉錐體和帶孔端蓋之間壓緊受力部件，達到自緊的效果。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種光纖雷射井下檢波器，其特徵在於，該光纖雷射井下檢波器包括光纖雷射器(10)，安裝於支撐筒(20)的中心軸線上，用於感受地震波信號；支撐筒(20)，為中空的圓柱形結構，用於保護安裝於其內部的光纖雷射器(10)；安裝於支撐筒(20)外表面的保護網(21)，用於防止井下的泥漿及雜物進入支撐筒(20)的內部；安裝於支撐筒(20)兩端的帶孔端蓋(30)，用於光纜的連接及密封支撐筒(20)；安裝於端蓋(30)內部的抗拉錐體(40)，用於與帶孔端蓋(30)配合拉緊光纜，抗拉錐體(40)中央有孔(42)，光纖和光纜的受力部件穿過該孔(42)。
2.根據權利要求1所述的光纖雷射井下檢波器，其特徵在於，所述支撐筒(20)的中央 沿軸向開有不少於一個、並環向均布的梳狀孔(22)，用於使光纖雷射檢波器的內外聯通，從 而方便地震波信號的耦合。
3.根據權利要求1或2所述的光纖雷射井下檢波器，其特徵在於，所述保護網(21)纏 繞於支撐筒(20)的外表面至少一周，且保護網(21)沿支撐筒(20)軸向的長度大於梳狀孔 (22)的長度，從而完全覆蓋梳狀孔(22)。
4.根據權利要求1所述的光纖雷射井下檢波器，其特徵在於，所述抗拉錐體(40)的一 端為圓錐形結構，且其圓錐角與端蓋(30)的內圓錐角度數相同。
5.根據權利要求1所述的光纖雷射井下檢波器，其特徵在於，所述保護網(21)的網格 孔徑小於所測油井中泥漿微粒的平均直徑。
全文摘要
本發明公開了一種光纖雷射井下檢波器，該光纖雷射井下檢波器包括光纖雷射器(10)，安裝於支撐筒(20)的中心軸線上，用於感受地震波信號；支撐筒(20)，為中空的圓柱形結構，用於保護安裝於其內部的光纖雷射器(10)；安裝於支撐筒(20)外表面的保護網(21)，用於防止井下的泥漿及雜物等進入支撐筒(20)的內部；安裝於支撐筒(20)兩端的帶孔端蓋(30)，用於光纜的連接及密封支撐筒(20)；安裝於端蓋(30)內部的抗拉錐體(40)，用於與帶孔端蓋(30)配合拉緊光纜，抗拉錐體(40)中央有孔(42)，光纖和光纜的受力部件穿過該孔(42)。利用本發明，保證了連接強度，解決了井下光纖雷射檢波器的連接問題及抗泥漿問題。
文檔編號G01V1/18GK101915935SQ201010231239
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者劉育梁, 張發祥, 張文濤, 李芳 申請人:中國科學院半導體研究所