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基于光纤布拉格光栅的深水钻井隔水管应变监测

杨德兴  姜亚军  廖威  徐健  
【摘要】:在深水钻井系统中,实时监测钻井隔水管的应力应变至关重要.推导了光纤布拉格光栅(FBG)的中心波长与隔水管最大应力和弯矩之间的关系。将FBG埋入细圆柱状的纤维增强聚合物中构成光纤光栅应变传感器,可免受海水腐蚀。采用自行设计的金属扎带将4个光纤光栅传感器以90度等间隔捆扎在隔水管上,传感器的方向沿隔水管轴向。再用胶水沿隔水管以30度等间隔粘贴12个电阻应变片,其中4个电阻应变片与4个光纤光栅传感器沿隔水管圆周的角度相同,两组传感器同时对隔水管的最大应力和弯矩进行实时监测。在0-400KN作用力范围内,对约1m长的隔水管进行轴向压缩和拉伸实验,对比光纤光栅传感器与电阻应变片的测量结果后发现,二者的相对误差约为5%,可满足实际工程需要.

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