[发明专利]基于多芯光纤的地震波加速度矢量检波器

说明书

一种基于多芯光纤的地震波加速度矢量检波器，封闭式金属壳体内中部连为一体设置有固定基座，固定基座轴心处加工有通孔，通孔内固设有多芯光纤，固定基座上表面设置有波纹管，波纹管上方设置有质量块，多芯光纤的一端依次穿过波纹管、质量块穿出金属壳体顶部，多芯光纤与质量块固定，位于波纹管内多芯光纤上刻写有第一光栅组，多芯光纤另一端端部固设有质量球，位于固定基座与质量球之间的多芯光纤上刻写有第二光栅组。本发明将多个光栅集成一体，具有结构紧凑、尺寸小巧、采用一根光纤即可实现振动加速度多分量检测的优点。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及到一种地震波加速度矢量检波器。

背景技术

地震勘探是利用人工激发产生的地震波在弹性系数不同的地层内的传播规律来定位油气藏的方法。而井中地震勘探，避开了地表低速带对地震信号高频成分的吸收，并能更好地接收来自地层内的地震信号，因而能提供更高的信噪比、更宽的频率范围，是所有地震方法中对油气藏具有最高分辨率表征和最精细描述的方法。目前针对我国探明率低、储层深、低渗透率高、勘探难等复杂油气藏问题，国内用于井中地震勘探的传统检波仪器主要以进口的电类检波器为主，大多为井下“有源”器件，其响应频带、空间分辨率、抗电磁场干扰、耐高温高压等性能以及在井下恶劣环境中使用，均存在着本质的不足，而且技术受制于人，维护成本极高。因此亟需研究高灵敏度、多分量、耐高温高压的检波新技术和密集化阵列分布的复用新技术。

井中地震勘探光纤多分量检波技术，较传统的检波方法具有器件结构紧凑、检测精度高、动态范围大等优势，而且可以快速采集海量数据并高速传输，有望解决当前对复杂油气藏的井中地震勘探存在的瓶颈问题。光纤传感技术应用于井中地震检波的技术，其核心器件检波器，目前，多分量检波器主要是对三分量的检测，其结构都是由三个正交方向的独立探测合成，导致检波器结构复杂，尺寸较大，而且不利于多点级联复用，在小井眼井、加压井、完井管柱限制的井下环境进行勘测，对检波器结构尺寸控制提出了十分苛刻的要求，应用于油田现场的技术难度和风险挑战也很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有光纤光栅检波器因多个正交方向合成而导致的结构复杂、多分量一致性差、检波效率低、多级复用能力不足的问题，提供一种设计合理、结构简单紧凑、检测精度高、体积小、可重复使用的基于多芯光纤的地震波加速度矢量检波器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：封闭式金属壳体内中部连为一体设置有固定基座，固定基座轴心处加工有通孔，通孔内固设有多芯光纤，固定基座上表面设置有波纹管，波纹管上方设置有质量块，多芯光纤的一端依次穿过波纹管、质量块穿出金属壳体顶部，多芯光纤与质量块固定，位于波纹管内多芯光纤上刻写有第一光栅，位于壳体内固定基座下方多芯光纤另一端端部固设有质量球，固定基座与质量球之间的多芯光纤上刻写有第二光栅。

作为一种优选的技术方案，所述的多芯光纤的纤芯数量为3～9根。

作为一种优选的技术方案，所述的多芯光纤的1根纤芯上刻写有第一光栅、其他2或3根纤芯上刻写第二光栅，构成第二光栅组，位于不同纤芯上的第二光栅的位置相同、栅区长度相等、中心波长不相等。

作为一种优选的技术方案，所述的第一光栅与第二光栅之间的距离为20～60mm，第一光栅与第二光栅的栅区长度相等为1～10mm、中心波长不相等。

作为一种优选的技术方案，所述的金属壳体的壁厚为1～10mm、长度为120～150mm、内径为15～30mm。

作为一种优选的技术方案，所述的固定基座为圆柱体，厚度为10～30mm，外径与金属壳体内径相同。

作为一种优选的技术方案，所述的金属壳体为：中间管上端设置有上连接管、下端设置有下连接管，上连接管上端设置有上堵头，下连接管下端设置有下堵头。

作为一种优选的技术方案，所述的下堵头的形状为锥形体。

本发明的有益效果如下：