光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的新型傳感技術(shù)，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用研究已取得豐碩成果，不少光纖傳感系統(tǒng)已實(shí)用化，成功替代傳統(tǒng)傳感器。國(guó)內(nèi)方面，近日，由西北油田分公司信息中心組織實(shí)施的塔河油田光傳輸工控專(zhuān)網(wǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目工程竣工，并且一次性投運(yùn)成功。這是在同一條光纖上實(shí)現(xiàn)了多種業(yè)務(wù)信息的專(zhuān)用傳輸，改變了光纖的使用模式，大幅增強(qiáng)了工控生產(chǎn)的安全性。

光纖傳感技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯

在油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，人們需要知道在產(chǎn)液或注水過(guò)程中有關(guān)井內(nèi)流體的持性與狀態(tài)的詳細(xì)資料，這就要用到石油測(cè)井，其可靠性和準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的，而傳統(tǒng)的電子基傳感器無(wú)法在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖傳感器可以克服這些困難，其對(duì)電磁干擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓以及強(qiáng)烈的沖擊與振動(dòng)，可以高精度地測(cè)量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，同時(shí)，光纖傳感器具有分布式測(cè)量能力，可以測(cè)量被測(cè)量的空間分布，給出剖面信息。而且，光纖傳感器橫截面積小，外形短，在井筒中占據(jù)空間極小。光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯高于現(xiàn)有技術(shù)。

光纖傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以廣泛應(yīng)用于石油天然氣井下的儲(chǔ)層參數(shù)監(jiān)測(cè)(包括溫度、壓力和多相流)、聲波檢測(cè)和激光光纖核測(cè)井之中，極大地豐富了石油和天然氣公司對(duì)儲(chǔ)層的了解，便于優(yōu)化油氣田開(kāi)采和維護(hù)。值得一提的是，該系統(tǒng)能夠及時(shí)得到注采的注水壓力和溫度，從而判斷壓力是否超標(biāo)，從而預(yù)防由于壓力超標(biāo)導(dǎo)致的套管損壞。

光纖傳感器在測(cè)井上的研究進(jìn)展

由于開(kāi)發(fā)方案的需要，對(duì)油藏壓力的管理需要特別謹(jǐn)慎，這樣做的目的是減少因在低于泡點(diǎn)壓力的狀態(tài)下開(kāi)采所造成的原油損失，減少在注氣過(guò)程中因油藏超壓將原油擠入含水層所造成的原油損失。分布式光纖溫度傳感器具有通過(guò)沿整個(gè)完井長(zhǎng)度連續(xù)性采集溫度資料來(lái)提供一條監(jiān)測(cè)生產(chǎn)和油層的新途徑的潛力。因?yàn)榫臏囟绕拭娴淖兓梢耘c其它地面采集的資料(流量、含水、井口壓力等)以及裸眼測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)比，從而為操作者提供有關(guān)出現(xiàn)在井下的變化的定性和定量信息。

目前的光纖溫度、壓力傳感器的最主要的缺點(diǎn)之一就是溫度壓力交叉敏感特性，如何消除或者利用這種交叉敏感特性是研究的熱點(diǎn)。

美國(guó)CiDRA公司挖掘了光纖傳感器內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)了井下光相多相流傳感器。目前的樣品只局限在測(cè)量準(zhǔn)均勻流體：如油、水兩相或油、水、氣三相(氣相體積份數(shù)小于20%)。

光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊

與過(guò)去相比，勘探開(kāi)發(fā)公司如今面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)和更復(fù)雜的鉆井環(huán)境，因此獲得準(zhǔn)確的地層構(gòu)造圖和油藏機(jī)理具有重要意義。基于光纖的井下地震檢波器系統(tǒng)能夠解決這些問(wèn)題，它能提供整個(gè)油井壽命期間永久高分辨率四維油藏圖像，極大方便了油藏管理。這種井下地震加速度檢波器能接收地震波，并將其處理成地層和流體前緣圖像。

激光技術(shù)和光纖技術(shù)可以用于研制井下傳感器，用于在充有原油和泥漿等非透明流體的井中進(jìn)行測(cè)井。激光光纖核傳感器是在光纖通信和光纖傳感器的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它利用了光致?lián)p耗和光致發(fā)光等物理效應(yīng)，比常規(guī)核探測(cè)器具有更多的優(yōu)越性，是典型的學(xué)科交叉。

目前，全世界各大石油生產(chǎn)和服務(wù)公司都投入了巨資來(lái)研究和開(kāi)發(fā)光纖傳感器在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，還有相當(dāng)多的光纖傳感器研發(fā)機(jī)構(gòu)也致力于這一新興領(lǐng)域的工作。可以設(shè)想，下一代光纖傳感器在克服自身的缺點(diǎn)和劣勢(shì)以后，將大面積推廣，能更有效地幫助實(shí)時(shí)了解油氣開(kāi)采動(dòng)態(tài)的水平。各大油田公司能夠充分利用這些有利的信息，實(shí)現(xiàn)和維持油田的最優(yōu)化生產(chǎn)，從而使油藏達(dá)到最高的采收率。同時(shí)，由于因特網(wǎng)的飛速發(fā)展，光纖監(jiān)測(cè)的井況參數(shù)可以及時(shí)傳遞，這使得石油行業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)和服務(wù)公司能夠更有效地分析和評(píng)價(jià)全世界的資產(chǎn)。

另外，光纖傳感技術(shù)不僅僅可以應(yīng)用在石油行業(yè)中，還可以應(yīng)用在鋼鐵冶煉行業(yè)，通過(guò)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼鐵冶金場(chǎng)所的煉鋼爐、儲(chǔ)能室、輸配電線(xiàn)路的溫度信息、火情信息。并可將監(jiān)測(cè)來(lái)的數(shù)據(jù)傳給現(xiàn)場(chǎng)重要監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，使得鋼鐵冶金現(xiàn)場(chǎng)的安全性、可靠性大大增強(qiáng)。甚至，光纖傳感器未來(lái)還將可能應(yīng)用在地震監(jiān)測(cè)上，未來(lái)，光纖傳感技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用前景不可限量。