井中永置式套管外三分量光纤MEMS地震检波器研究

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作   者：

梁兴;  李东明;  刘帅;  张永强; 

作者机构：

中国船舶集团有限公司第七一五研究所;  中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司; 

关键词：

耐高温高压;  MEMS芯片;  光纤F-P传感;  永置式套管外;  三分量地震检波器; 

期刊名称：

石油物探

i s s n：

1000-1441

年卷期：

2024 年 63 卷 001 期

页   码：

149-160

摘   要：

针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里-帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调.设计并理论仿真了 μm/g量级的高灵敏度MEMS加速度芯片,突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造.采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径,满足套管外永置式安装要求,提高了高温检测精度.在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试,结果表明:检波器可耐受175 MPa高压和180℃高温,灵敏度分别为1.2382,1.2590,1.0862μm/g,工作频带为0~350 Hz,量程为±5 g,线性度误差<0.01%,抗横向串扰能力<5%.研制的检波器耐高温高压、尺寸小巧、灵敏度高、线性度良好,在非常规油气井储层压裂改造和采油气生产过程中,永置式套管外的三分量光纤MEMS地震检波器可以发挥重要的监测作用.