基于鉆機井架的光纖光柵安全監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、井架是石油鉆機的重要組成部分，在使用過程中經(jīng)常面臨拆卸、組裝、移動、銹蝕和偶然沖撞等外部作用，使得井架不同程度地存在著各種各樣的缺陷，其安全性對整臺鉆機的工作性能、可靠性及使用壽命影響很大，因此，對鉆機井架進(jìn)行安全監(jiān)測意義重大。 光纖光柵傳感技術(shù)是一種新興的傳感技術(shù)。光纖光柵傳感器具有諸如抗電磁干擾、低損耗、易彎曲、體積小、重量輕、成本低、耐腐蝕、防水、防火等固有的優(yōu)點外，還對應(yīng)力、應(yīng)變等重要測量參量具有極高的測量精度，特別適合

2、在鉆井現(xiàn)場(井場)這種環(huán)境惡劣的場合中進(jìn)行非電監(jiān)測。 本文研究的課題是武漢理工大學(xué)光纖傳感技術(shù)研究中心與南陽二機石油裝備(集團(tuán))有限公司的合作項目。通過光纖光柵傳感技術(shù)與石油鉆機井架的安全監(jiān)測相結(jié)合，設(shè)計出一套基于鉆機井架的光纖光柵安全監(jiān)測系統(tǒng)，并在河南油田ZJ40K鉆機井架上得到了應(yīng)用。 本文所做的主要工作包括：1.概括地介紹了光纖光柵的分類、制備方法、光學(xué)特性、傳感原理以及解調(diào)方法。著重闡述了光纖光柵的應(yīng)力傳感特性、

3、溫度傳感特性以及應(yīng)力和溫度的交叉敏感現(xiàn)象，并討論了消除應(yīng)力和溫度交叉敏感的方法。 2.分析了基于可調(diào)諧法布里-珀羅(Fabry-Perot)濾波器的光纖光柵Bragg波長解調(diào)原理，進(jìn)而提出了基于最小二乘法的光纖光柵Bragg波長直線擬合算法和二次曲線修正的光纖光柵Bragg波長算法，以提高系統(tǒng)的解調(diào)精度，并做了實驗研究。 3.介紹了有限元方法的基本思想，并用有限元方法對鉆機井架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力分析、結(jié)構(gòu)動力分析和穩(wěn)定性分析