专利名称：光纤激光井下检波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于井下石油勘探的光纤传感器技术领域，尤其涉及一种新型的光纤 激光井下检波器。
背景技术：
光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面具有明 显的优势，在民用和国防领域发挥了越来越大的作用，被许多国家列为重点发展的传感器 技术。光纤检波器是利用光纤对于外界变化敏感，其输出光参量随地震波信号发生改 变，通过探测光学参量的变化从而探测地震波信号的仪器。它与传统的压电类传感器相比， 有以下主要优势频带宽、声压灵敏度高、不受电磁干扰、重量轻、可设计成任意形状，以及 兼具信息传感及光信息传输于一身等优点。鉴于光纤检波器的如上技术优势，可满足各国 在石油勘探领域的要求，目前很多研究单位和石油公司已经在此方面积极展开研究。光纤激光检波器是利用光纤激光器的输出波长对外界信号敏感，通过探测 输出激光波长的变化来检测地震波信号的传感器。本专利申请的发明人在专利申请 200910087349. 2公开了一种用于陆地及水下的光纤激光检波器，该检波器采用膜片结构， 通过胶把光纤激光器和弹性元件粘接在一起，并且没有专用的高强度尾纤保护结构。然而， 当进行井下石油勘探时，井深数千米、温度可达150摄氏度以上。在高温、高压的环境下对 光纤激光检波器的连接和保护就变得十分困难，如果连接强度不够，可能会发生检波器串 坠入井中的危险。此外，在高温高压环境下，封装用胶也难免会发生老化和蠕变，从而影响 检波器的性能。因此，本发明是对上述专利申请的进一步改进，重在解决井下石油勘探所面 临的数千米传输光缆连接强度需要保证、井下泥浆环境恶劣的问题。在这方面尚未见类似 技术报道。因此，我们提出一种光纤激光井下检波器，用于井下光纤激光检波器与光缆的连 接强度以及抗泥浆问题。这是光纤传感技术用于石油勘探、测井所必须解决的关键技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤激光井下检波器，以解决井下光 纤激光检波器的连接问题及抗泥浆问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种光纤激光井下检波器，该光纤激光井下检波器包括光纤激光器10，安装于支撑筒20的中心轴线上，用于感受地震波信号；支撑筒20，为中空的圆柱形结构，用于保护安装于其内部的光纤激光器10 ；
安装于支撑筒20外表面的保护网21，用于防止井下的泥浆及杂物等进入支撑筒 (20)的内部；安装于支撑筒20两端的带孔端盖30，用于光缆的连接及密封支撑筒20 ；安装于端盖30内部的抗拉锥体40，用于与带孔端盖30配合拉紧光缆，抗拉锥体 40中央有孔42，光纤和光缆的受力部件穿过该孔42。上述方案中，所述支撑筒20的中央沿轴向开有不少于一个、并环向均布的梳状孔 22，用于使光纤激光检波器的内外联通，从而方便地震波信号的耦合。上述方案中，所述保护网21缠绕于支撑筒20的外表面至少一周，且保护网21沿 支撑筒20轴向的长度大于梳状孔22的长度，从而完全覆盖梳状孔22。上述方案中，所述抗拉锥体40的一端为圆锥形结构，且其圆锥角与端盖30的内圆 锥角度数相同。上述方案中，所述保护网21的网格孔径小于所测油井中泥浆微粒的平均直径。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1、本发明提供的这种光纤激光井下检波器，通过抗拉锥体实现了与光缆的连接， 保证了连接强度，解决了井下光纤激光检波器的连接问题及抗泥浆问题。2、本发明提供的这种光纤激光井下检波器，采用保护网消除泥浆的影响，操作方 便、保护效果好。3、本发明提供的这种光纤激光井下检波器，全部采用机械连接结构，没有使用胶 粘接的方法，从而避免了在高温高压下胶的老化和蠕变问题。
图1为本发明提供的光纤激光井下检波器的示意图；图2为本发明提供的光纤激光井下检波器的外观图；图3为本发明提供的光纤激光井下检波器带孔端盖的内部连接示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。如图1 图3所示，该光纤激光井下检波器包括光纤激光器10，安装于支撑筒20 的中心轴线上，用于感受地震波信号；支撑筒20，为中空的圆柱形结构，用于保护安装于其 内部的光纤激光器10 ；安装于支撑筒20外表面的保护网21，用于保护支撑筒；安装于支撑 筒20两端的带孔端盖30，用于光缆的连接及密封支撑筒20 ；安装于端盖30内部的抗拉锥 体40，用于与带孔端盖30配合拉紧光缆，抗拉锥体40中央有孔42，光纤和光缆的受力部件 穿过该孔42。其中，所述支撑筒20的中央沿轴向开有不少于一个、并环向均布的梳状孔22，用 于使光纤激光检波器的内外联通，从而方便地震波信号的耦合。所述保护网21缠绕于支撑 筒20的外表面至少一周，且保护网21沿支撑筒20轴向的长度大于梳状孔22的长度，从而 完全覆盖梳状孔22。所述抗拉锥体40的一端为圆锥形结构，且其圆锥角与端盖30的内圆锥角度数相同。所述保护网21的网格孔径小于所测油井中泥浆微粒的平均直径。支撑筒 20的长度大于光纤激光器10的长度，从而可以完全保护住光纤激光器10。本发明提供的光纤激光井下检波器的工作原理为待测油井中的介质一般为水或 泥浆，使用本发明的光纤激光井下检波器时，将其下放到合适的井深，激发地震波信号后， 地震波通过井中的介质传播到光纤激光检波器上，在液体环境中，声波可以穿过保护网21 并通过梳状孔22耦合到光纤激光检波器的内部，并作用在光纤激光器10上。光纤激光器 10为分布布拉格反射(DBR)激光器或分布反馈(DFB)光纤激光器。光纤激光器10的输出 波长随地震波信号发生变化，通过地面设备检测出激光波长的变化即可还原地震波信号。 光纤激光检波器的安装方法为首先准备好两段光缆11，在其中部安装光纤激光器10。在 熔接光纤激光器之前，将一个带孔端盖30、抗拉锥体40、支撑筒20套于其中一段光缆上；将 另一个带孔端盖30、抗拉锥体40套于被连接的另一段光缆上。然后将光纤激光器的两端 分别熔接在两段光缆的光纤上。待光纤熔接好后，将支撑筒20移至光纤激光器10处。将 光缆中的承力部件12 (—般为芳纶绳，下面以芳纶绳为例说明)穿过抗拉锥体中间的孔42 并从抗拉锥体40的外侧包裹抗拉锥体40，然后从抗拉锥体和带孔端盖30之间通过，如图3 所示，并从孔32中引出尾部。最后，将支撑筒20和带孔端盖30安装好。在此过程中，需要 控制芳纶绳的安装位置，从而保证光缆中的光纤处于松弛状态。当光缆受拉时，光缆中的受力部件收到拉力，拉动抗拉锥体向两侧移动，从而在抗 拉锥体和带孔端盖之间压紧受力部件，达到自紧的效果。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种光纤激光井下检波器，其特征在于，该光纤激光井下检波器包括光纤激光器(10)，安装于支撑筒(20)的中心轴线上，用于感受地震波信号；支撑筒(20)，为中空的圆柱形结构，用于保护安装于其内部的光纤激光器(10)；安装于支撑筒(20)外表面的保护网(21)，用于防止井下的泥浆及杂物进入支撑筒(20)的内部；安装于支撑筒(20)两端的带孔端盖(30)，用于光缆的连接及密封支撑筒(20)；安装于端盖(30)内部的抗拉锥体(40)，用于与带孔端盖(30)配合拉紧光缆，抗拉锥体(40)中央有孔(42)，光纤和光缆的受力部件穿过该孔(42)。
2.根据权利要求1所述的光纤激光井下检波器，其特征在于，所述支撑筒(20)的中央 沿轴向开有不少于一个、并环向均布的梳状孔(22)，用于使光纤激光检波器的内外联通，从 而方便地震波信号的耦合。
3.根据权利要求1或2所述的光纤激光井下检波器，其特征在于，所述保护网(21)缠 绕于支撑筒(20)的外表面至少一周，且保护网(21)沿支撑筒(20)轴向的长度大于梳状孔 (22)的长度，从而完全覆盖梳状孔(22)。
4.根据权利要求1所述的光纤激光井下检波器，其特征在于，所述抗拉锥体(40)的一 端为圆锥形结构，且其圆锥角与端盖(30)的内圆锥角度数相同。
5.根据权利要求1所述的光纤激光井下检波器，其特征在于，所述保护网(21)的网格 孔径小于所测油井中泥浆微粒的平均直径。
全文摘要
本发明公开了一种光纤激光井下检波器，该光纤激光井下检波器包括光纤激光器(10)，安装于支撑筒(20)的中心轴线上，用于感受地震波信号；支撑筒(20)，为中空的圆柱形结构，用于保护安装于其内部的光纤激光器(10)；安装于支撑筒(20)外表面的保护网(21)，用于防止井下的泥浆及杂物等进入支撑筒(20)的内部；安装于支撑筒(20)两端的带孔端盖(30)，用于光缆的连接及密封支撑筒(20)；安装于端盖(30)内部的抗拉锥体(40)，用于与带孔端盖(30)配合拉紧光缆，抗拉锥体(40)中央有孔(42)，光纤和光缆的受力部件穿过该孔(42)。利用本发明，保证了连接强度，解决了井下光纤激光检波器的连接问题及抗泥浆问题。
文档编号G01V1/18GK101915935SQ201010231239
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者刘育梁, 张发祥, 张文涛, 李芳 申请人:中国科学院半导体研究所