波紋管式三分量光纖光柵地震檢波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)油氣資源井中地震勘探 的光纖光柵地震檢波器。 技術(shù)背景
[0002] 在地震勘探過(guò)程中，通過(guò)人工方法使用震源激發(fā)出地震波，地震波經(jīng)過(guò)地層巖石 介質(zhì)傳播后，反射或透射的信號(hào)必須使用一種專門(mén)的儀器去接收，這種用于接收地震波的 專用儀器就是地震檢波器。隨著井中地震（主要包括垂直地震剖面法和井間地震）勘探技 術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)檢波器的各項(xiàng)性能參數(shù)（如頻率、動(dòng)態(tài)范圍、分辨率以及精度）要求也隨 之提高，目前地震勘探中普遍采用的還是傳統(tǒng)的電磁式地震檢波器。相對(duì)而言，它的級(jí)數(shù) 少、檢測(cè)靈敏度小、精度低、頻率范圍窄、易受電磁干擾、不耐高溫，這些不足之處限制了井 中地震勘探的發(fā)展，已不能滿足高精度、高分辨率現(xiàn)代地震勘探的要求。因此，必須研制出 高性能的地震檢波器對(duì)井中地震波進(jìn)行探測(cè)，以提高勘探質(zhì)量。光纖光柵傳感技術(shù)的出現(xiàn) 使得這種高性能井間地震檢波器的研制成為可能，它與傳統(tǒng)的電類地震檢波器相比，有不 可比擬的優(yōu)勢(shì)，如安全防爆、靈敏度高、頻率范圍寬、抗電磁干擾，易于波分復(fù)用而形成傳感 網(wǎng)絡(luò)等，用光纖光柵制作的高靈敏三分量檢波器將對(duì)進(jìn)一步提高勘探成功率、油藏采收率 和延長(zhǎng)油田生產(chǎn)壽命具有重要的意義。
[0003] 目前，雖然關(guān)于光纖光柵振動(dòng)傳感器的研宄很多，一些性能優(yōu)秀的傳感器也可以 拿來(lái)作為單分量地震檢波器使用。但井中地震勘探中為了得到縱橫波資料進(jìn)行綜合解釋， 往往使用三分量檢波器，即能同時(shí)接收縱波（P波）和兩個(gè)橫波（SV和SH波）的檢波器。 通常是將三個(gè)單分量檢波器按一定方向裝在一個(gè)外殼內(nèi)組成。這樣，雖能滿足一定的需要， 但畢竟檢波器的特性會(huì)有細(xì)微的差異，而且三個(gè)檢波器在空間中有一定距離，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)測(cè) 量的并不是同一個(gè)點(diǎn)的三分量，這樣就會(huì)給地震資料的解釋帶來(lái)誤差，影響井中地震勘探 的實(shí)際效果。另外，文獻(xiàn)中也有用六根光纖光柵共質(zhì)量塊三維光纖光柵振動(dòng)傳感器的報(bào)道， 但是這種方案中由光纖光柵充當(dāng)了彈性敏感原件，提供了整個(gè)傳感器的等效剛度，光纖光 柵很容易拉斷，導(dǎo)致傳感器失效，體積大、可靠性差，且固有頻率較高，工作頻帶很難進(jìn)行調(diào) 節(jié)，靈敏度低。另外，采用6根光纖光柵雖然增加了一倍的靈敏度，測(cè)量精度也更高，但也增 加了成本與制造的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述傳統(tǒng)地震檢波器和光纖光柵地震檢波 器的缺點(diǎn)，提供一種測(cè)量結(jié)果反映同一個(gè)點(diǎn)縱波和橫波信息，設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范 圍大、加工安裝簡(jiǎn)易、靈敏度高的波紋管式三分量光纖光柵地震檢波器。
[0005] 解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：在殼體上端設(shè)置有上蓋、下端設(shè)置有底 座，底座上設(shè)置有波紋管，波紋管上端設(shè)置有質(zhì)量塊，在質(zhì)量塊上表面設(shè)置有X向光纖光 柵、Y向光纖光柵、Z向光纖光柵，Y向光纖光柵一端尾纖與X向光纖光柵的尾纖熔接、另一 端尾纖與Z向光纖光柵的尾纖熔接，X向光纖光柵的另一端尾纖穿出殼體外并用X向光纖接 頭固定在殼體上，Z向光纖光柵的另一端尾纖穿出上蓋外并用Z向光纖接頭固定在上蓋上。
[0006] 本發(fā)明的波紋管的波形為U形或C形或S形或V形，波紋管的波數(shù)為10~20、波 距為1~3謹(jǐn)、外徑為8~12謹(jǐn)、內(nèi)徑為4~10謹(jǐn)、壁厚0? 1~0? 2謹(jǐn)。
[0007] 本發(fā)明的質(zhì)量塊的外徑與波紋管的內(nèi)徑相同，質(zhì)量塊的質(zhì)量為1~5g。
[0008] 本發(fā)明的X向光纖光柵的波長(zhǎng)為1500~1600nm，Y向光纖光柵的波長(zhǎng)為1500~ 1600nm，Z向光纖光柵的波長(zhǎng)為1500~1600nm，X向光纖光柵、Y向光纖光柵、Z向光纖光 柵的波長(zhǎng)不相同，在波長(zhǎng)為1500~1600nm范圍內(nèi)，X向光纖光柵與Y向光纖光柵、Z向光 纖光柵相互之間的波長(zhǎng)差大于2nm，X向光纖光柵和Y向光纖光柵的柵區(qū)長(zhǎng)度為2~5mm，Z 向光纖光柵的柵區(qū)長(zhǎng)度為5~10mm。
[0009] 本發(fā)明的X向光纖光柵與Y向光纖光柵的柵區(qū)長(zhǎng)度相同。
[0010] 由于本發(fā)明采用了波紋管來(lái)作為檢波器的彈性敏感原件，波紋管的端部設(shè)置質(zhì)量 塊，質(zhì)量塊上設(shè)置X向光纖光柵、Y向光纖光柵、Z向光纖光柵，Y向光纖光柵與X向光纖光 柵、Z向光纖光柵串聯(lián)接，在慣性力作用下，質(zhì)量塊將相對(duì)于殼體和底座發(fā)生運(yùn)動(dòng)，使3個(gè)方 向的X向光纖光柵、Y向光纖光柵、Z向光纖光柵拉伸或壓縮，3個(gè)方向的光纖光柵串聯(lián)。這 種結(jié)構(gòu)的波紋管式三分量光纖光柵地震檢波器，具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍大、加 工安裝簡(jiǎn)易、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于油氣井中地震測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2是圖1的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于下述的實(shí)施 例。
[0014] 實(shí)施例1
[0015] 在圖1、2中，本實(shí)施例的波紋管式三分量光纖光柵地震檢波器由殼體1、上蓋2、X 向光纖光柵3、Z向光纖接頭4、質(zhì)量塊5、波紋管6、Z向光纖光柵7、底座8、X向光纖接頭9、 Y向光纖光柵10聯(lián)接構(gòu)成。
[0016] 在殼體1的上端通過(guò)螺紋聯(lián)接安裝有上蓋2,殼體1的下端通過(guò)螺紋聯(lián)接安裝有底 座8,底座8上用383耐高溫膠粘接有波紋管6,也可采用焊接的方法將波紋管6焊接在底 座8上。本實(shí)施例波紋管6的波形為U形、波數(shù)為20、波距為2mm、外徑為10mm、內(nèi)徑為8mm、 壁厚0. 15_，波紋管6的波形也可采用C形，也可采用S形，還可以采用V形。波紋管6的 上端用383耐高溫膠粘接有質(zhì)量塊5,也可采用焊接的方式將質(zhì)量塊5固定在波紋管6的 上端，質(zhì)量塊5的外徑與波紋管6的內(nèi)徑相同，質(zhì)量塊5的質(zhì)量為3g，質(zhì)量塊5采用不銹鋼 材料制成，也可采用黃銅材料制成。在質(zhì)量塊5的上表面用383耐高溫膠粘接有X向光纖 光柵3、Y向光纖光柵10、Z向光纖光柵7,X向光纖光柵3的波長(zhǎng)為1550nm，Y向光纖光柵 10的波長(zhǎng)為1555nm，Z向光纖光柵7的波長(zhǎng)為1560nm，X向光纖光柵3的柵區(qū)長(zhǎng)度為4mm， Y向光纖光柵10的柵區(qū)長(zhǎng)度為4mm，Z向光纖光柵7的柵區(qū)長(zhǎng)度為8mm，Y向光纖光柵10的 一端尾纖與X向光纖光柵3的尾纖熔接，Y向光纖光柵10的另一端與Z向光纖光柵7的尾 纖熔接，X向光纖光柵3的另一端尾纖穿出殼體1外并用X向光纖接頭9固定在殼體1上， Z向光纖光柵7的另一端尾纖穿出上蓋2外并用Z向光纖接頭4固定在上蓋2上。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 本實(shí)施例中，底座8上用383耐高溫膠粘接有波紋管6,波紋管6的波形為U形、 波數(shù)為10、波距為1mm、外徑為8mm、內(nèi)徑為4mm、壁厚0? 1mm。波紋管6的上端用383耐高 溫膠粘接有質(zhì)量塊5,質(zhì)量塊5的外徑與波紋管6的內(nèi)徑相同，質(zhì)量塊5的質(zhì)量為lg，制備 質(zhì)量塊的材料與實(shí)施例1相同。在質(zhì)量塊5的上表面用383耐高溫膠粘接有X向光纖光柵 3、Y向光纖光柵10、Z向光纖光柵7，X向光纖光柵3的波長(zhǎng)為1500nm，Y向光纖光柵的波長(zhǎng) 為1505nm，Z向光纖光柵7的波長(zhǎng)為1510nm，X向光纖光柵