干涉型光纤微结构弹性波传感器研究.pdf

摘要

摘要

我国石油天然气等非可再生资源新增探明储量不足，能源供需矛盾和压力十分突

出。油气储层埋藏“深”，地下环境条件苛刻;物性渗透率“低”，地震成像效果差；储

层地质条件复杂，隐蔽性强，精细化勘探更“难”。自从弹性波被发现以来，为整个

油田地质勘察技术领域提供了很有前景的技术支持。基于弹性波检测的地震勘探技术

和地震物理模型技术的组合可帮助石油勘探者预估地下地层的结构和地层，并确定未

来钻探位置。地震勘探是基于对在地壳中传播的人工诱发弹性振动波的研究，包括地

表地震勘探和地下地震勘探。实验室中地震物理模型进行扫描成像，可为井中弹性波

勘测方法与技术的研究提供分析数据和理论基础。但目前在油气田现场施工产品试验

中采用的弹性波检验仪器设备大多数采用压电、磁电、涡流原理较多的电类检波器，

难以满足复杂环境及复杂介质中油气资源精细勘测的科学研究需要。

本文提出了两种新型干涉式光纤弹性波传感器，分别应用于基于低频振动信号检

测的地震波勘探和基于高频超声波检测的地震物理模型成像的研究。通过简单的拼接

操作得到了基于插入式微悬芯光纤FPI检波器，得到了紧凑简单的结构、更高的灵敏

度，高稳定性及高抗横向干扰能力，实现了低频振动10Hz至200Hz灵敏度为

2.89V/ms−2的稳定检测。同时提出了基于微纳锥形光纤的准迈克尔逊超声波传感器,实

现了对超声波的高灵敏度的检测和高方向选择性，空间分辨率为1.34mm（1MHz）的

低噪音地震物理模型成像。

关键字：地震波，地震物理模型，光纤传感，迈克尔逊，法布里-珀罗

I

ABSTRACT

ABSTRACT

Non-renewableresourcessuchasoilandnaturalgasareshortofnewlydiscoveredreserves,

andthecontradictionandpressurebetweenenergysupplyanddemandareveryprominent.

Sincethediscoveryofelasticwave,ithasprovidedapromisingtechnicalsupportforthe

wholefieldofoilfieldgeologicalexplorationtechnology.Thecombinationofseismic

explorationtechnologybasedonelasticwavedetectionandseismicphysicalmodel

technologycanhelpoilprospectorspredictthestructureandstratumofundergroundstrata

anddeterminethefuturedrillingposition.Seismicexplorationisbasedonthestudyof

artificiallyinducedelasticvibrationwavespropagatinginthecrust,includingsurface

seismicexplorationandundergroundseismicexploration.Scanningandimagingof

laboratoryseismicphysicalmodelcanprovideanalyticaldataandtheoreticalbasisforthe

researchofboreholeelasticwavesurveymethodsandtechniques.However,atpresent,most