Ученые выяснили, как заставить оптический сигнал распространяться в суровых условиях нефтяной скважины

Физики КФУ вместе с сотрудниками компании по производству оптических волокон OFS (США) разгадали тайну проникновения водорода и влаги через углеродный слой, защищающий оптическое волокно.

Сегодня  оптоволокно используется повсюду, причем не только для передачи оптической информации (интернет, телевидение).  Оптические волокна применяются в качестве   сенсоров для измерения температуры, давления и механических напряжений. Кроме того, они  часто используются как  распределенные спектроскопические и акустические детекторы для зондирования нефтяных скважин.

В экстремальных условиях деформации оптоволокна часто приводят к  появлению трещин на его поверхности. При высоких температурах и давлениях водород и влага быстро проникают внутрь оптоволокна,  и его  прозрачность ухудшается. Нанесение дополнительного герметичного слоя, к примеру на основе аморфного углерода, позволяет уменьшить оптические потери, но саму проблему  не решает.

На фото: Александр Фишман, Елена Черных, Сергей Харинцев, Светлана Сапарина , Андрей Столов

 

Ученые Института физики  КФУ С.Харинцев , С.Сапарина и  А. Фишман вместе с сотрудниками американской компании OFS (в их числе – выпускник  Казанского университета А. Столов) смогли найти ответ на вопрос,  почему водород и влага могут легко проникать через защитный слой углерода внутрь оптического волокна.

При помощи  гигантского комбинационного рассеяния света (ГКРС) им удалось доказать существование углеродных аллотропов (углеродных нанотрубок, фуллеренов, графенов и др.) в защитном слое оптических волокон. Такие наноструктуры могут выполнять роль дополнительных каналов для проникновения водорода и влаги к сердцевине оптических волокон, вызывая ухудшение прозрачности для световых сигналов, как показано ниже на рисунке. Результаты исследования были недавно опубликованы в Journal of Raman Spectroscopy  .

Ученые уверены, что проводимые ими исследования помогут оптимизировать технологические процессы в индустрии создания оптических волокон с защитным углеродным слоем для их использования в геологоразведке нефтяных скважин.