光纤光栅井中低频地震检波器研究
近年来，我国国内经济增长迅速，对石油、天然气的需求也在如日递增，对石油、天然气开采工作的井中地震勘探技术也愈加成熟，其中针对深层勘探的低频地震检波技术也有了长足地进步。低频地震检波对于地震勘探领域来说具有非常重要的意义，现有的井中低频地震勘探技术多依赖于电类检波器，但在实际应用中有诸多如易受电磁干扰、不耐高温等不可避免的缺陷，而井中低频光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)地震检波器因其抗电磁干扰能力强、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、可多路复用等诸多优点成为现有地震勘探技术中使用最多、运用范围最广的地震检波器之一。为此，本文围绕光纤光栅井中低频地震检波器展开研究，主要工作如下: (1)调研分析了光纤光栅井中低频地震检波器的传感原理及研究现状，通过FBG的应变传感原理以及地震检波器的一般力学模型为基础，建立FBG地震检波器模型。 (2)研究设计了一种空心三角梁式FBG地震检波器，对其检波器特性进行理论推导，通过仿真优化其结构参数和封装制作。实验结果表明该检波器的固有频率为61 Hz，在0.6 Hz～50 Hz有良好的动态响应，在x、y方向上的横向干扰度分别为2.8％和4.6％，且灵敏度为120.12 prn/g，在重复实验中平均线性拟合度为99.8％。 (3)研究设计了一种三分量光纤光栅地震检波器，依据加速度检波理论，理论分析并推导其固有频率与灵敏度相关公式，通过仿真优化确定其检波器最终参数，实验结果表明:检波器的平坦区为0.6 Hz～50 Hz，检波器的一阶固有频率为56 Hz，二阶固有频率为59 Hz，三阶固有频率为63 Hz，三个方向的线性灵敏度分别为284.47 pm/g、218.25 pm/g、249.67 pm/g，三个方向横向抗干扰度均小于5％。
地震检波器;光纤布拉格光栅;应变传感;力学模型;固有频率;灵敏度
西安石油大学
硕士
物理电子学
乔学光
2022
中文
TN763.1;TN703
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）