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微结构光纤激光器件

量子电子学报 2005年第3期22卷 305-314页

作者：刘艳格王志刘剑飞冯新焕开桂云袁树忠张伟刚董孝义南开大学现代光学研究所天津300071

由于微结构光纤灵活多变的结构特点,使得以其为增益介质的光纤激光器件,具有比普通光纤激光器件更加优异的性能。本文结合国际上微结构光纤激光器件的最新研究进展情况,概述了微结构光纤作为增益介质的独特特性、微结构光纤激光器件的... 详细信息

由于微结构光纤灵活多变的结构特点,使得以其为增益介质的光纤激光器件,具有比普通光纤激光器件更加优异的性能。本文结合国际上微结构光纤激光器件的最新研究进展情况,概述了微结构光纤作为增益介质的独特特性、微结构光纤激光器件的理论分析方法和掺铒、掺镱以及喇曼微结构光纤激光器件的特点。

关键词：激光技术微结构光纤光子晶体光纤掺铒光纤掺镱光纤拉曼光纤

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基于光纤传感油藏井下产液剖面监测技术研究

基于光纤传感油藏井下产液剖面监测技术研究

作者：王嗣颖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

油藏产液剖面参数的动态监测对于油田开发具有重要意义，它不仅能够实时反映井下储油层段的产油能力，还能对油田后期开发方案制定提供可靠依据，对油田可持续发展及节约油田开发成本具有极其重要的战略意义。长久以来，油田产液剖面测... 详细信息

油藏产液剖面参数的动态监测对于油田开发具有重要意义，它不仅能够实时反映井下储油层段的产油能力，还能对油田后期开发方案制定提供可靠依据，对油田可持续发展及节约油田开发成本具有极其重要的战略意义。长久以来，油田产液剖面测井虽然取得了较长足的发展，但是由于井下工况复杂，传统的监测手段难以实现实时分布式测量，测井办法对油田造成污染等一系列缺点，使井下产液剖面分布式监测问题亟待解决。本文基于拉曼光纤传感技术，自主设计了拉曼光纤产液剖面监测系统，通过自限温加热带对井筒产液进行加热，井筒产液流量差异造成自限温加热带表面温度不同，利用拉曼光纤测得分布式温度曲线以实现流量的实时监测目的。主要研究工作如下：首先，基于工程流体力学及传热学原理，分析产液层段井筒内的流动形态及监测过程中热量的传递过程;对于层流与湍流流动形态下分别进行研究;建立产液剖面监测过程径向稳态传热及轴向对流换热过程数学型。其次，以拉曼温度光纤作为监测系统的核心传感元件设计监测系统，并分析光纤及加热带进行封装工艺机械性能及传热性能;同时设计传感器下井及布设工艺方案。最后，利用有限元分析及室内实验对模型进行验证，结果显示，有限元仿真计算与理论计算结果存在差异，室内实验监测系统灵敏度与该工况下理论计算值在较小流量区间匹配度较高。本文根据设计的光纤与加热带复合办法对产液剖面进行分布式监测并建立流量监测数学模型，并设计产液剖面监测系统及传感器封装结构，最后进行了有限元分析及室内实验验证了理论模型的准确性。

关键词：产液剖面拉曼光纤分布式数值模型流量监测

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电加热高凝稠油井下温度分布研究

电加热高凝稠油井下温度分布研究

作者：何君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

稠油因为其十分可观的储量，逐渐成为未来世界经济发展所亟需的的能量来源。我国许多稠油油田已处在蒸汽吞吐开采中后期,其产量和经济效益不断下降，电加热井筒降粘技术作为一种较为新颖的二次热采技术逐渐受到了各大油田的重视与应用... 详细信息

稠油因为其十分可观的储量，逐渐成为未来世界经济发展所亟需的的能量来源。我国许多稠油油田已处在蒸汽吞吐开采中后期,其产量和经济效益不断下降，电加热井筒降粘技术作为一种较为新颖的二次热采技术逐渐受到了各大油田的重视与应用。目前电热井采用的电加热方式主要有空心杆电加热，油管电加热，电磁加热举升技术三种。但上述三种电加热工艺能耗很大，为了优化电加热效率，争取利用最小的能耗实现最好的加热效果，要对电加热井井筒温度场进行分析，建模，并进行井下温度剖面监测，对所建的理论温度场模型进行验证完善，然后利用该模型指导优化电加热工艺。本文基于电磁学理论，建立了管状导体集肤效应理论模型。并利用ANSYS建立油管电加热及空心杆电加热集肤效应仿真模型，以得到导体截面电流分布规律和电加热功率。基于传热学原理，应用能量守恒定律，考虑地层温度场的耦合效应，建立空心杆电加热方式稠油举升过程中井底至初始加热点段、初始加热点至动液面段，动液面至井口段温度数值模型。将各段整合组成全井段温度分布模型。利用各迭代式，设置合理的起始参数，得到井筒温度分布曲线。在空心杆电加热理论模型的基础上，建立了油管电加热及电磁电加热理论模型。针对电加热井下监测的特殊工况，在分析拉曼光纤实时测温的原理及其优点的基础上，确定了基于全分布式拉曼光纤传感器的井下温度监测系统方案。对于井下监测条件恶劣，光纤易折损，易被腐蚀的特点，及井下长距离测量的要求，对裸拉曼光纤采用GFRP-TPEE封装方式进行封装。利用稳态导热原理，计算了封装后的光纤传感器的温度灵敏度，并实验获得传感器的静态特性。本文针对空心杆电加热方式，利用MATLAB程序得到了完整的井筒温度分布曲线。搭建了电加热井下分布式温度监测系统，并监测得到实验井空心杆电加热油管温度分布曲线，与理论计算曲线对比，分析得到理论计算误差在合理范围内，验证了模型的可行性。利用所建立的空心杆电加热ANSYS仿真模型及温度理论模型，分析各电加热参数对井筒温度分布的影响。并以提高加热效率，减少能耗为目标，考虑设备的安全性，对实验井的电加热参数进行了优选。同时针对伊通地区某井，研究了不同分段数不同功率加热对井筒温度曲线的影响，考虑节能及空心杆制造安装方便，选取了最优的分段加热工艺。

关键词：电加热采油拉曼光纤温度分布模型加热效率参数优选

SAGD注汽井筒温度梯度模型与温度监测系统研究

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SAGD注汽井筒温度梯度模型与温度监测系统研究

作者：刘仁兵哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

油气资源依然是21世纪最重要的能量来源。我国拥有丰富的稠油油藏，现阶段已从传统的蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式转变为更高技术层次的SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）开采方式，该方式对井筒动态监测所获得的温度参数要求极高... 详细信息

油气资源依然是21世纪最重要的能量来源。我国拥有丰富的稠油油藏，现阶段已从传统的蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式转变为更高技术层次的SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）开采方式，该方式对井筒动态监测所获得的温度参数要求极高。通过对井筒温度的连续监测和分析，可以获得蒸汽腔在时间和空间上的发育过程;也是判断注汽井蒸汽腔与采油井热连通情况的重要理论研究依据。而常规的井下温度检测方法无法满足对注汽过程中油套环空和射孔段的蒸汽温度进行分布式实时在线监测的要求。本文基于传热学理论，应用动量、质量和能量守恒定律，以地层纵向温度场为起始，建立了高温蒸汽由注汽管竖直段，造斜段至水平段注入过程中的压力和温度数值模型;研究了井底射孔段环孔内温度随蒸汽参数在注汽过程中的变化规律;将竖直段，造斜段，水平段统一组成完整的热采井温度梯度数值模型，利用各迭代式，设置合理的入口起始参数并得到了井筒的温度曲线。针对注蒸汽井监测的特殊工况，在分析拉曼光纤温度传感技术的原理和优势基础上，确定采用拉曼光纤温度传感器搭建监测系统;对于高温、氢损等特殊条件，确定采用聚酰亚胺涂覆层的高温光纤作为核心原件;考虑到井下复杂环境与光纤本身易损性以及易氢损之间的矛盾，对光纤进行了合理的封装;利用传热学原理，对封装后的光缆温度灵敏度进行了计算和仿真分析，实验获得封装后传感器的性能;设计了光缆在井下的定位和保护装置并验证了其可行性。使用MATLAB软件对所建立的热采注汽管温度梯度模型进行计算，得到完整井筒温度曲线;应用ANSYS流体和温度场分析模块对模型中的基本原理和模型进行仿真。利用拉曼光纤温度监测系统对试验井注汽过程中井筒温度进行多次监测，对比现场试验数据与本文所建立的热采井筒温度梯度模型计算得到的数据，合理说明了导致渐变升温区温度偏差的原因，从而验证本文所建立模型的准确性;利用所建立的温度梯度模型说明了各个注蒸汽参数和注汽管材料属性对温度曲线的影响，并选择井底高温范围作为注汽效果的标准，针对目前油田的蒸汽产能，对注蒸汽参数进行了优选，提高注蒸汽效率，使达到最佳注采效果的同时热能消耗最小。

关键词：蒸汽辅助重力泄油拉曼光纤分布式温度梯度模型参数优选

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中红外光纤激光器的研究进展

激光与光电子学进展 2011年第11期48卷 60-69页

作者：陈昊李剑峰欧中华杨怡陈明罗鸿禹魏涛刘永智电子科技大学光电信息学院四川成都610054

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展... 详细信息

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。

关键词：光纤激光器中红外光纤激光器氟化物光纤硫化物光纤拉曼光纤

1400-1500 nm,Different Material-doped Raman Fiber Lasers Pumped by Nd∶YVO_4 Laser

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Semiconductor Photonics and Technology 2003年第4期9卷 201-204,233页

作者： MEIJin-jie LIUDe-ming WANGYing HUANGDe-xiu Dept.ofOptoelectron. HuazhongUniversityofSci.＆Technol.Wuhan430074CHN Dept.ofInform.Eng. AirforceRadarAcademyWuhan430010CHN Dept.ofOptoelectron. HuazhongUniversityofSci.＆Technol.Wuhan430074CHN

Different material-doped Raman fiber lasers with very high efficiency operating in continuous-wave are presented.With 1 W Nd∶YVO 4 laser pumping at wavelength of 1 342 nm, single mode output power of above 500 mW (optical-to-optical conversion efficiency of 50%) is simulated in the range of 1 400-1 500 nm.Using high-germanium,high-phosphate and high-borate silicate fibers as the gain medium,laser output at wavelengths of 1 420,1 450,1 480 and 1 495 nm can be achieved with different geometries,which are just as pumping C-band and L-band distributed Raman fiber amplifiers.

关键词：光纤激光器拉曼激光器拉曼光纤 Nd:YVO4激光器掺杂