油气井生产测井中的光纤传感技术

本文系统地分析了常规生产测井仪器流量、温度、压力、持率、密度、伽马传感器应用于油藏监测、生产测试和油田开发中存在的问题，总结了新一代流量、温度、压力、持率、密度、伽马仪的光纤传感器的原理、特点，国内外研究现状及应用情况，论证了光纤传感技术以其独特的优势取代传统电子传感技术的发展趋势及这些新型生产测井仪器在油田测试与油藏监测中的应用前景.     

基于分布式光纤传感的堤坝安全监测技术及展望

及时、准确地掌握堤坝的性态,是保证堤坝安全运行的基础.因此,需要一种实时监测系统对堤坝进行监测.分析了堤坝健康监测的主要内容,介绍了分布式光纤传感技术的工作原理及使用现状;探讨了分布式光纤传感技术在我国堤坝渗流和形变中的应用;指出了分布式光纤传感技术在土堤坝使用中存在的问题,并给出了新的堤坝长期安全监测系统设计建议,结论有益于指导构建新的基于分布式光纤技术的堤坝安全监测系统.     

我国煤矿井下钻孔物探技术发展与分析

利用钻孔空间进行孔中地球物理探测是矿井勘探技术研究的一个重要方向,钻孔物探技术可以有效延伸勘探的距离、范围,提升对孔周地质条件的勘探精度．文章结合国内常用矿井地球物理勘探方法及其优缺点,阐述了近年来矿井钻孔物探技术与装备的发展历程和现状．面对当前国内煤炭开采深部化、地质条件复杂化的发展形势,以及安全精准开采对地质探查的高精度要求,分析了矿井钻孔物探技术在基础理论、技术体系、仪器设备、工程应用等方面存在的不足,并从井下钻孔地质地球物理精细探查技术体系、孔中多地球物理场协同观测及耦合分析、井下钻孔随钻多场多参数采集技术与装备、综合提升煤矿井下探测信息智能化水平等几个方面提出未来发展思考,为矿井钻孔物探技术与装备持续研究与应用提供参考．     

分布式光纤传感器原理及在地震监测中的应用研究现状

一般情况下,地震发生前都会出现各种异常信号,重点监测这些地震前兆信号对研究地震有重要意义。基于分布式光纤传感的地震监测应用系统,由于其自身的独特优势,在地震勘探领域正得到越来越广泛的重视,是目前理论界和实际应用的研究热点。DAS系统的基本原理是基于光纤的弹光效应,通过探测由弹光效应产生的光信号的相位、波长等参量,可以实现对地震波的监测。DAS系统可以通过检测激光脉冲在光纤中散射引起的相位变化来测量光纤的轴向应变,其中光纤的每一小段都可以等同为一个单分量应变仪,地表仪器系统与光纤相连接受信号,用于分析振动信号并将其转换为地震信号进行分析;DAS率先在地震勘探领域中得到应用,之后逐渐推广到微地震、VSP井中地震勘探等领域,甚至有研究项目已经开始在海上进行监测,取得了实际效果;国内外关于应用光纤传感技术地震计的研究和应用,充分证明了光纤传感技术地震计未来不可或缺的研究方向,未来在监测的精度和工程应用领域出现的各种问题将会是继续跟踪的研究重点。     

边坡变形的分布式光纤监测试验研究及实践

布里渊光时域反射计（BOTDR）是一项新型光电传感仪器,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测。该技术采用光纤作为传感和传输介质,具有良好的抗干扰、长距离、可植入性和分布式监测等特点。本文总结了近几年来分布式光纤在边坡工程中监测的工程实践和试验研究结果。实践表明,将光纤传感器铺设在加固边坡的锚杆和框架梁中,在加固边坡的同时进行安全监测,可以取得良好的效果;而将光纤直接铺设在边坡浅层土体中进行监测,可以及时对边坡安全提供预警,但往往不利于长期监测。本文还介绍了将光纤传感器布设在用于加固边坡的土工织物中进行安全监测的室内试验研究。实验证明,不同的光纤类型、布设方法、土工织物性能等都会对监测结果产生影响。最后分析了分布式光纤监测在岩土工程监测中的应用前景,以及今后研究的关键技术问题。     

矿井物探技术应用现状与发展展望

通过回顾近六十年来矿井物探的发展历程,简要分析总结了国内外现有的煤矿矿井物探技术的分类与特点、研究现状与应用成果,详细介绍了主要矿井物探方法技术（矿井地震法、矿井电磁法）的研究应用新进展,提出了目前我国矿井物探技术存在的一些迫切需要解决的问题和今后的发展方向.结果表明：矿井物探是地面勘探技术的重要补充,是矿井地质工作的重要手段,它相对于常规的矿井地质手段而言,具有更准确、更快捷、更方便等特点,已成为我国煤矿现代化安全生产中必备的探测技术手段,具有广阔的发展前景.     

分布式光纤声波传感系统在西部已开发气田井下断层活动性监测中的试验研究与应用

克拉2气田是塔里木盆地储量最大的整装超高压干气气藏,也是西气东输的主力气田,经过近20年的开发已进入开发中后期,23口生产井中11口井不同程度见水.为查明该气田的水侵运移通道,在一口观察井中下入高灵敏度的分布式光纤声波传感系统,长期监测井下微地震信号.本文介绍了分布式光纤传感系统的仪器选择、监测方案设计和定位算法研究等,通过对井下微地震信号的采集、降噪、滤波、识别和定位等,研究微地震事件集中发生的区域和频率,分析气田断层的活动性与水侵的关系.井下监测和数据分析结果表明,分布式光纤声波传感系统长期监测可以为断层活动性评价提供更丰富的数据,克拉2气田西南方向断层破碎带附近有大量微地震事件,断层的稳定性较差,是导致克拉2气田气井出水的主要原因之一.     

光纤地震计研制进展

地震波的测量具有重要意义,地震计是测量地震波的关键。与传统电学传感地震计相比,运用光纤传感技术的地震计具有重量轻、体积小、灵敏度高、低频特性好、绝缘性好、抗电磁干扰、远距离监测等优点,可实现大规模的网络传感。文章主要介绍应用光纤传感技术地震计的各种类型和工作原理,阐述了应用光纤传感技术地震计在国内和国外的研究现状,并指出存在的一些问题。     

矿井工作面地质条件震波CT探测模拟试验与应用

煤层工作面内存在诸多影响安全生产的地质因素,利用层析成像技术可以进一步查明其速度分布特征并进行地质异常体特征解释。本文通过构建工作面测试模型,利用模型试验确立地震波CT探测技术方法、观测系统布置、数据采集参数、数据处理及地质解释等系统内容。现场探测工程实践结果表明:地震波CT成像精度和分辨率能够满足现场生产技术要求,可对矿井工作面地质异常体进行有效探查。     

基于拉曼散射的深孔测温技术研究

孔中测温作为一种原位测试方法,是地热资源勘察、开发中重要的研究内容.分布式光纤传感测温技术,能够弥补传统点式测温耗时与漏测的不足,同时传感光纤具有耐高温、高压和抗(钻井液)腐蚀性等特点,可实现钻孔恶劣环境下的分布式温度测量.本文利用拉曼散射和光时域反射技术,设计了深井分布式光纤温度测试系统.该系统采用波分复用技术,将后向拉曼散射光中的斯托克斯光与反斯托克斯光分离,利用反斯托克斯光的温度敏感特性感知环境温度,结合同源斯托克斯光,解调温度信息;根据光纤中光的传输速率和背向拉曼散射光的回波时间,可以对温度点进行定位,实现对光纤温度场的分布式测量.通过多点数字累加平均技术的微弱信号处理方法,并引入光纤突变损耗修正系数、光电采集影响系数等,借助光纤环基准参考,实现测温数据的解算.同时本文设计的深孔耐高温铠装测试光缆,可实现-65~350℃范围内的温度测试;结合GH_DR2号地热孔野外测试实验,完成测深800m,孔内最高温度54.8℃,证明此种测温方法的有效性和潜在的推广价值.     

DAS技术在油气地球物理中的应用综述

光纤分布式声波传感技术(DAS)基于相位敏感光时域反射,是一种利用光纤后向瑞利散射干涉效应实现声波信号连续分布式探测的新型传感技术.在油气勘探开发领域,近年来在井中VSP、地表地震采集、时延或永久油藏监测、水力压裂监测等方面开展了试验和应用,取得了初步的成功.相比常规地面检波器及井中检波器,DAS技术具有低成本、高效率...     

光纤传感技术的地下水pH动态监测中的应用研究

阐述了应用于地下水ＰＨ实时监测的光纤传感技术，介绍了光纤地下水ＰＨ动态监测仪的工作原理、设计及其测试结果，并给出了它的主要特征参数。     

基于测井技术的矿井围岩强度预测与分级技术研究进展

矿井围岩赋存条件是煤矿生产的先决条件,它可以影响到矿井生产的各个阶段.传统的矿井围岩强度测试与分级方法需要进行大量的实验室岩石强度测试测试工作,耗费时间且效率较低,并且在围岩破碎区域常常无法取得合格的强度测试试件.而基于地球物理测井技术的采矿围岩强度预测与分类技术具有快速、经济、高效的特点,近年来已成为美、澳等采矿强国的研究热点之一.当前这一技术的主要研究手段包括声波测井法、地球物理围岩分级方法、自然伽马能谱结合瞬时中子伽马活度方法、钻孔窥视方法等.本文介绍了世界上这一领域的最新研究进展,讨论了它的发展趋势,阐明了我国在这一领域中需要跟进的研究方向.     

光纤传感技术在地震勘探中的应用研究

传统地震检波器的缺陷限制了高精度地震勘探技术的进一步发展.日益成熟的光纤传感技术不仅广泛应用在各个领域,而且也促进了石油勘探的发展.光纤光栅具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点,有望提高地震检波器的性能.文章针对光纤传感技术的特点,探讨了其在地震勘探中的应用.根据光纤传感的原理对光纤型地震检波器进行分类,重点阐述了光纤传感技...     

油气井永久性光纤Bragg光栅传感监测系统安装设计

油气井永久性光纤Bragg光栅传感监测系统的安装设计是现场应用的一个重要组成部分,也是工艺最复杂、成本最昂贵的一个环节.本文简要地回顾了油气井光纤Bragg光栅传感监测系统安装现状,根据国内常用射孔完井方式,设计了两种单井光纤Bragg光栅井下安装模型.论述了井下安装前准备工作和主要注意事项,讨论了存在问题,对油气井永久性光纤Bragg光栅传感监测技术及其安装技术的前景进行了展望.     

面向深地探测的光纤重力梯度仪测量原理与研制进展

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速度计进行精密传感.本文设计了重力梯度原型样机,并利用ANSYS有限元仿真论证了其可行性与稳定性,在此基础上对光纤重力梯度原型样机进行了长达14天的连续静态测试,得到角加速度测量本底噪声低于3×10^-10rad·s^-2·Hz^-1/2,对应重力梯度测量噪声达0.68 E·Hz^-1/2.基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量没有对传感单元一致性的要求,无需复杂的环境控制与辅助设备,测试结果展现了其高灵敏度特性以及应用于深地探测的巨大潜力.     

光纤测量技术在岩土工程量测中的应用

光纤作为传感与传输双重功能的特殊介质,所具有显著优势使其在岩土工程量测中有着十分广阔的应用前景。在介绍光纤传感器与系统和光纤微弯测量原理的基础上,以边坡变形量测为例,结合岩土工程中对应力应变、压力位移等多种参量的量测要求,探讨了光纤位移传感器制作及布设方法,深入分析了其在边坡变形量测中需要解决的关键技术问题和解决办法,给出了构建超长距全分布式光纤量测系统的基本模式和主要架构。     

煤矿深部开采中的地球物理技术现状及展望

简要介绍了我国煤矿生产的发展趋势,说明地质构造及煤层顶、底板水问题是当前煤矿深部开采中所面临的主要地质问题.综合论述了煤矿深部开采中所用地球物理技术的发展现状,介绍了地震勘探技术、矿井直流电法、矿井瞬变电磁法及地质雷达等勘探技术的应用情况,并提出了综合地球物理勘探技术在煤矿深部开采中的发展趋势.     

光纤振动传感之二:基于散射或透射光的本征传感及其地震学应用

本征光纤振动传感通过在光纤一端重复发射探测激光,在光纤同端或另外一端接收散射光或透射光并解调它们的变化,测量光纤上的动态应变(即振动).本征传感以光纤为传感器,具有结构简单,布设灵活,运维方便的优点,能应用于流体、高温、高压或强电磁干扰等恶劣环境,可以大幅度延伸可监测的区域,并实现相对廉价的长期连续监测.此外,光纤传感...     

次声波监测煤岩动力灾害的可行性研究

本文从现状分析和实验测试两方面探索次声波监测煤岩动力灾害的可行性,分析煤岩单轴压缩过程中次声波信号与加载应力的对应关系.研究结果表明:1)次声波技术可以实现矿井煤岩动力灾害的远距离、非接触性监测;2)煤岩在单轴加载变形破裂过程中能产生显著的次声波信号,在失稳破坏即将发生或发生时,次声波信号出现较大幅度值;3)在受载煤岩变形破裂过程中,次声波信号幅度值随着应力的增大呈增强趋势,两者具有较好的对应关系.次声波具有传播距离远、衰减小和穿透能力强等特点,对煤岩变形破裂过程中产生次声波现象的进一步研究可为预测预报矿井煤岩动力灾害的发生提供重要的研究方法和技术手段.