Permanent monitoring of two important parameters, pressure and temperature, plays an important role in reservoir engineering to increase the production rates of oil wells. The numerous advantages of photonic crystal fiber (PCF) sensors make them a proper choice as a sensor in the hostile environment of well. In this paper, we propose short length, high sensitive pressure, and temperature sensor based on hollow-core PCF. The validation of the proposed design is carried out by employing the 3-D finite-difference time domain (FDTD) method. Our sensor mechanism is based on the transmission peak wavelength shift caused by the temperature/pressure changes, with special emphasis on geometric parameters of the structure of PCF. We show that the proposed design provides a sensitivity about 480 nm/RIU with a linear dependence of the resonance wavelength on the refractive index of the ambient and PCF holes at λ=1.55 μm

چکیده

کنترل و نظارت دائم بر دو پارامتر مهم فشار و دما، نقش مهمی در مهندسی مخزن برای افزایش نرخ تولید چاه های نفت ایفاء می کند. حسگرهای فیبر کریستال فوتونی (PCF) به علت مزایای متعددی که دارند، انتخاب مناسبی به عنوان حسگر در محیط های نامساعد چاه می باشند. در این مقاله، حسگر فشار و دمای بسیار حساس و با طول کوتاهی را بر اساس PCF با هستۀ توخالی ارائه می دهیم. اعتبار این طرح پیشنهادی با استفاده از روش تفاضل محدود حوزۀ زمان 3-D (FDTD) تایید شده است. مکانیزم حسگر پیشنهادی ما مبتنی بر جابجایی طول موج پیک ارسال به علت تغییرات دما/ فشار، با تاکید ویژه بر پارامترهای هندسی ساختار PCFمی باشد. نشان خواهیم داد که طرح پیشنهادی ما دارای حساسیتی در حدود nm/RIU 4800 با وابستگی خطی طول موج رزونانس به ضریب شکست محیط و حفره های PCF در λ=1.55 μm می باشد.

1-مقدمه

جمع آوری داده ها به صورت زمان-حقیقی در مهندسی مخزن بسیار مورد توجه می باشد. اندازه گیری دقیق، قابل اطمینان، مکرر، و زمان-حقیقی کمیت های فیزیکی مانند فشار، دما، کشش و جریان دارای اهمیت زیادی در نظارت بر درون چاه می باشد، و باعث تسهیل بهینه سازی نرخ تولید و بازیابی مخزن می شود [1]، [2]. فشار و دمای چاه ها، پارامترهای بسیار مهمی در مدیریت مخزن هستند...