公司代表聶俊光博士在論壇上分別發表了題為《分布式光纖傳感海洋碳封存監測技術》的主題報告,報告主要介紹了分布式光纖傳感系統在海洋碳封存監測領域的最新應用情況。
背景:碳封存為何需要長期監測?
盡管地質碳封存前景廣闊,但其有效性和安全性必須通過長期監測來保障。監測的主要目的包括:
? 實時掌握封存區域內二氧化碳的運移狀態
? 預警可能發生的地質災害風險
? 為碳交易市場提供可靠的封存證據
傳統的監測方法如時延地震勘探,雖然能夠提供封存體的短暫貯存,但難以實現連續、實時的監測需求。而光纖傳感技術正好彌補了這一空白,成為碳封存監測的理想選擇。
技術原理:光纜如何“感知”二氧化碳?
干涉傳感:利用光的相干性,通過測量干涉條紋變化來測量外界物理量,敏感元件一般局限在光纖中的特定段或器件上;
分布式傳感:利用光在整個光纖中的散射效應,通過分析散射光隨著空間分布變化來獲取環境信息。
技術突破:從“單向感知”到“全向感知”
傳統分布式光纖傳感系統存在局限:僅對光纖軸向信號敏感,對幾乎垂直入射的反射波不敏感。神州普惠通過自主研發的PH-DAS聲敏螺旋光纜傳感系統(HWC)成功突破了這一瓶頸。
相比于傳統的直光纖傳感,我司研制的螺旋光纜為高性能、高靈敏度DAS應用帶來了新的可能:
? 實現了全方向敏感:實現360°全方位感知,具備三分量傳感潛力
? 大幅提升了靈敏度:靈敏度高達-120dB,比常規光纖提高約4個數量級
? 大幅度提升空間分辨率:通過控制螺旋纏繞比可靈活調整空間分辨率
潛力:“聲學可重構”特性
分布式光纖傳感最引人注目的特點是其聲學可重構性。與傳統點式傳感器固定不變的性能不同,DAS系統的標距長度可以靈活配置:
? 淺層勘探:采用小標距提升分辨率,捕獲高頻細節信息
? 深層監測:使用大標距增強信噪比,確保深層信號質量
這種“定制化成像”能力使得單一系統能夠適應不同深度和精度的監測需求。
不同技術路線對比:如何選擇最優方案?
針對水下碳封存監測,神州普惠為行業提供了三種技術路線:
方案一:光纖水聽器陣列
? 成熟度最高,已實現產業化
? 專攻聲壓場監測
? 施工便捷,可靠性高
方案二:光纖OBC(海底地震儀)陣列
? 功能最全面,可監測三分量的加速度和聲壓
? 適合高精度科研需求
? 布放要求較高,需要大噸位作業船
方案三:分布式螺旋光纜陣列
? 性價比最優,同規模成本比方案一低4倍以上
? 兼具點式和分布式傳感優勢
? 科研價值高,支持多尺度數據融合
隨著我國碳封存產業的快速發展,分布式光纖傳感技術將在以下方面發揮更大作用:
? 大范圍監測:憑借光纖傳輸距離優勢,實現公里級范圍的連續監測
? 長期穩定性:光纖本身無需供電,適合長期海底布放
? 數據融合:與其他地球物理方法結合,構建全方位監測網絡
神州普惠通過持續技術創新,在核心器件、解調設備和系統集成方面實現全面自主可控,為我國碳封存安全提供了強有力的技術保障。
HWC-DAS多尺度數據地面地震勘探系統