井中永置式套管外三分量光纤MEMS地震检波器研究

作     者：梁兴 李东明 刘帅 张永强 LIANG Xing;LI Dongming;LIU Shuai;ZHANG Yongqiang

作者机构：中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司浙江杭州311100 中国船舶集团有限公司第七一五研究所浙江杭州310023 

出 版 物：《石油物探》 (Geophysical Prospecting For Petroleum)

年 卷 期：2024年第63卷第1期

页      面：149-160页

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFA0710600、2021YFA0716800)资助 

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

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。