一、前言 

　　光纖傳感技術是20世紀70年代伴隨光纖通信技術的發展而迅速發展起來的新型傳感技術，國外一些發達國家對光纖傳感技術的應用研究已取得豐碩成果，不少光纖傳感系統已實用化，成為替代傳統傳感器的商品。  

　　在油田的開發過程中，人們需要知道在產液或注水過程中有關井內流體的持性與狀態的詳細資料，這就要用到石油測井，其可靠性和準確性是至關重要的，而傳統的電子基傳感器無法在井下惡劣的環境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作。光纖傳感器可以克服這些困難，其對電磁干擾不敏感而且能承受極端條件，包括高溫、高壓（幾十兆帕以上）以及強烈的沖擊與振動，可以高精度地測量井筒和井場環境參數，同時，光纖傳感器具有分布式測量能力，可以測量被測量的空間分布，給出剖面信息。而且，光纖傳感器橫截面積小，外形短，在井筒中占據空間極小[2～11]。 

　　光纖傳感器在地球物理測井領域取得了長足的進步，全世界各大石油生產公司、測井服務公司以及各種光纖傳感器研發機構和企業都參加了研究、開發過程。為了開拓光纖傳感器的應用領域，本文綜述了光纖傳感器在地球物理測井領域的研究與進展，希望其研究能夠對進一步提高石油開發的水平作出貢獻。 

　　二、光纖傳感器在測井上的研究進展 

　　1、儲層參數監測 

　　（1） 壓力監測 

　　由于開發方案的需要，對油藏壓力的管理需要特別謹慎，這樣做的目的是減少因在低于泡點壓力的狀態下開采所造成的原油損失，減少在注氣過程中因油藏超壓將原油擠入含水層所造成的原油損失。傳統的井下壓力監測采用的傳感器主要有應變壓力計和石英晶體壓力計，應變式壓力計受溫度影響和滯后影響，而石英壓力計會受到溫度和壓力急劇變化的影響。在壓力監測時，這些傳感器還涉及安裝困難、長期穩定性差等問題。井下光纖傳感器沒有井下電子線路、易于安裝、體積小、抗干擾能力強等優點，而這些正是井下監測所必需的。 

　　美國CiDRA公司的在光纖壓力監測研究方面處于前沿，他們的科研人員發現了布喇格光纖光柵傳感器對壓力的線性響應。已開發的傳感器能夠工作到 175 oC，200 oC和稍高溫度的產品正在開發，250 oC是研發的下一個目標。不同溫度和壓力下的壓力測量誤差，在測試范圍（0MPa ～34.5MPa） 內，均小于±6.89kPa，相當于電子測量系統的最好的水平。目前，CIDRA公司的光纖壓力傳感器的指標為：測程 0～103MPa，過壓極限129MPa，準確度±41.3kPa，分辨率2.06kPa，長期穩定性±34.5kPa/yr（連續保持150oC），工作溫度范圍25 oC ～175 oC。1999年該公司在加利福尼亞的Baker油田進行了壓力監測系統的試驗，結果表明該系統具有非常高的精度，目前已經交付商業銷售。2001年該公司的壓力傳感器在英國BP公司的幾口井下安裝，監測應力變化，結果表明其具有足夠的可靠性。 

　　美國斯倫貝謝油田服務公司Doll研究中心的Tsutomu Yamate等人對用布喇格光纖光柵傳感器實行井下監測進行了長期的研究，他們研制成一種對溫度不敏感的側孔布喇格光纖光柵傳感器，最高工作溫度為300 oC，最高測量壓力82MPa，在最高測量壓力下，對溫度的靈敏度極小，可以適用于井下的壓力監測 。 

　　（2） 溫度監測 

　　分布式光纖溫度傳感器具有通過沿整個完井長度連續性采集溫度資料來提供一條監測生產和油層的新途徑的潛力。因為井的溫度剖面的變化可以與其它地面采集的資料（流量、含水、井口壓力等）以及裸眼測井曲線對比，從而為操作者提供有關出現在井下的變化的定性和定量信息。傳統的測溫工具只能在任何給定時間內測量某個點的溫度，要測試全范圍的溫度，點式傳感器只能在井中來回移動才能實現，不可避免地對井內環境平衡造成影響。光纖分布式溫度傳感器的優勢在于光纖無須在檢測區域內來回移動，能保證井內的溫度平衡狀態不受影響。而且由于光纖被置于毛細鋼管內，因此凡毛細鋼管能通達的地方都可進行光纖分布式溫度傳感器測試。 

　　最廣泛地應用于井下監測應用的光纖傳感器之一就是喇曼反向散射分布式溫度探測器，這種方法已經在測量井筒溫度剖面（特別是在蒸汽驅井）中，得到了廣泛的應用。分布式溫度傳感器要綜合考慮測量的點數和連接器衰減，遇到的問題和解決方法為： 

　　a. 光纖以及連接器對信號的衰減問題，解決的方法為盡量減少連接器的數目、采用布喇格光纖光柵傳感器以及改進連接器的性能； 

　　b. 井下安裝時容易損壞，解決的方法為配備熟練工人、光纖傳感器需要外部保護層、減小應力（包括射孔和溫度引起的應力）。對于光纖分布式溫度傳感器系統，英國Sensa公司一直處于技術領先地位，有一系列產品問世，而且與各大石油公司合作，積極探索光纖分布式溫度傳感器在石油井下的應用。 CiDRA公司也一直在研究光纖溫度傳感器，目前該公司的溫度傳感器技術指標為：測量范圍0℃ ～175℃，準確度±1℃，分辨率0.1℃，長期穩定性±1℃/yr（150℃下連續使用）。 

　　目前的光纖溫度、壓力傳感器的最主要的缺點之一就是溫度壓力交叉敏感特性，如何消除或者利用這種交叉敏感特性是研究的熱點。 

　　（3） 多相流監測 

　　為了做好油藏監控和油田管理，最關鍵的環節是獲得生產井和注水井穩定可信的總流量剖面和各相流體的持率。然而，大多數油井分層開采，每層含水量不同，而且有時流速較