中文摘要：

油气井井下硫化氢气体检测是油气田勘探、开发领域的难点问题。目前勘探、生产测井中使用的硫化氢气体传感器由于检测原理、封装结构、应用环境的限制，通常只能铺设在井口附近及作业区域，不能实现井下在线检测。光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、结构简单、信号传输损耗小、容量大，易组网诸多优点，因而非常适合于井下有害气体的检测。本课题针对油气井井下硫化氢气体检测，展开随钻光纤硫化氢气体检测的理论和方法研究。设计随钻光纤硫化氢气体传感器结构；研究井下高温、高压、污染环境中光纤传感器的封装保护技术；探索传感器的噪声抑制和气体检测灵敏度提高的途径。结合美国Sandia国家实验室采用的低成本高强度光纤铺设井下传感器的方法，建立随钻光纤硫化氢气体检测的实验室模拟平台，为实用化井下光纤硫化氢及其它有害气体的检测技术打下基础。本课题提出的随钻光纤气体传感检测方法，国内外尚未见报道。

结论摘要：

油气井井下硫化氢气体检测是油气田勘探、开发领域的难点问题。目前勘探、生产测井中使用的硫化氢气体传感器由于检测原理、封装结构、应用环境的限制，通常只能铺设在井口附近及作业区域，不能实现井下在线检测。本课题针对油气井井下硫化氢气体检测，展开随钻光纤硫化氢气体检测的理论和方法研究。（1）依据气体分子光谱吸收理论和比尔－朗伯定律研究了H2S、CH4气体的分子选择性吸收特性、分子的振动和转动能级与分子跃迁能量的关系、分子红外光谱的形成机理，理论研究与实验验证吻合较好。（2）研究了H2S气体分子近红外吸收谱线的精细结构以及H2S气体分子的拉曼光谱，选择波长1.578μm作为实验研究H2S吸收谱的中心光谱，拉曼位移2612-2614 cm-1作为实验研究H2S拉曼光谱的位置。（3）依据第一性原理，用Gaussian03W软件，理论计算了银原子吸附硫化氢的团簇结构、结合能、振动频率、对称性、垂直离化势、多重度以及近红外光谱。为镀膜式光纤气体传感器的研究提供了理论依据。（4）在理论研究的基础上，设计了吸收式光纤气体传感器和镀膜式光纤气体传感器，经H2S、CH4气体实验研究表明，两种结构的光纤气体传感器均有较高的检测灵敏度和重复性。（5）设计了一种光纤传感器随钻下井装置，并进行了实验室模拟随钻光纤传感器信号的提取，模拟结果达到了设计要求。（6）对于光纤气体传感器的解调方法进行了研究和设计，采用美国模拟器件公司生产的AD8552模块设计了输入输出双运放低漂移、低噪声、高增益的光电转换与前置放大电路，设计了窄带双二次型带通滤波器，设计了双向锁相放大电路，很好的改善了检测信号的信噪比。此外,还对传感器的封装保护等技术问题进行了研究。 项目组对于油气井井下光纤硫化氢气体检测的相关理论和检测方法都进行了较为深入和全面的研究，经过理论计算和实验研究在镀膜式光纤气体传感方面得到了一些别人没有发现的具有创新性的理论研究成果，在光纤传感器随钻下井方法研究中取得了创新性的发明研究成果。总之，项目组成员齐心协力较好地完成了项目的预期目标。目前，在该项目的支持下项目组已经完成论文11篇，其中，已有8篇论文正式出版发表，3篇论文已录用，1项发明专利已授权，1项实用新型专利已授权，1项发明专利已受理。