在石油开采之前,首先要做的就是测井。通过测井来获得各种石油地质及工程技术资料,包括油源的位置和油源的方向,以及油气水混合相的流动特性与各相的组分含量,从而准确获得石油产量。光纤矢量水听器是一种用于水下声场探测的重要仪器,其测量灵敏度高,动态范围大,方向性优良,用于石油测井中,可以探测地层微弱的三相流流动噪声信号,对于三相流测井研究有重要意义。本文基于光纤相位调制基本原理,提出一种全光纤外调制型Michelson干涉水听系统方案,基于此方案设计光纤矢量水听器系统,研制了同振型光纤矢量水听器探头,对探头性能进行了测试,并基于光纤矢量水听器研究了其在流体流速测量中的应用。主要内容如下:1.提出了一种全光纤外调制型Michelson干涉水听系统方案,该方案综合了传统内调制和外调制的优缺点,将窄线宽光信号直接进行高速相位调制,再通过非平衡式的Michelson干涉仪来保留载波信号,采用大臂长差Michelson干涉仪,窄线宽激光器,在保证低相位噪声的前提下进一步提高了系统的动态范围、可测带宽和灵敏度。2.设计了一种同振型弹性柱体结构的声波敏感探头,推导了该种结构探头的加速度灵敏度和谐振频率的理论公式。仿真分析了弹性柱体材料和重要结构尺寸对探头性能的影响,研制了一维同振型光纤矢量水听器。对其灵敏度和指向性进行了测试。其声压灵敏度最大可达-128dB,加速度灵敏度最大可达41dB,指向性2kHz处的凹点深度为27.2dB。3.基于全光纤外调制型Michelson干涉水听系统方案优化了PGC解调算法。仿真分析了PGC解调算法中的调制深度、滤波器的设计对解调系统的影响。并通过实验验证了算法的正确性。4.设计并搭建了光纤矢量水听器流速测量系统。通过相关谱分析,在实验室条件下测量出垂直管道水流速度,与理论符合。对比了不同传感器间距下的测量结果,验证了相关流速测量中两信号的相关性与传感器间距的关系。