光学纤维已成为当今数字时代各种技术的基础。这种传输光能的波导介质可靠、运用范围广，适合用于大量信息的远距离传输。毫不夸张地说，光纤制造已经成为今天不可或缺的技术。然而却很少人知道，在海底的深海油田中光纤也有用武之地。光纤传感器可以让石油公司从储量日益减少的现有油田中开采出更多石油。

光纤在海上石油、天然气产业中的应用并不少见，但通常都是围绕这些产业的边缘徘徊，从未成为海上油气生产的前沿技术。要想光纤技术成为海上油气生产的主流技术，最大难题便是成本。在光纤海底商业规模应用之前，首先必须证明光纤在海底3000米甚至更深的地方可以正常运行。进行此类测试的花费很大，而技术层面的障碍同样不可小视。

70%现有油气田资源未开采

英国国防科技公司奎奈蒂克下属子公司Stingray地球物理公司总裁贝特表示，这种现状有望在不久的将来得到改变。Stingray正是一家生产光纤的企业。据贝特介绍，现有的油气田中平均只有30%的油气储备被开采出来，仍有70%深埋于地底。当未来能源短缺问题越来越严重，各国政府就会给各能源公司施压，让他们提高现有油田的采收率。但即使有了提高开采率的动机，各能源公司还是没有办法毫无约束地各展所能，主要原因就是他们没法掌握油气田的全面信息及情况。

“光学油田”概念的提出正是要为各能源公司解决油气田信息采集难的问题。所谓的光学油田是指，工作人员将把由光学传感器组成的矩阵埋于海底，用于收集油气田中的各种的信息。相比于现有油田中普遍采用的电子传感器而言，光学传感器更便宜、更可靠，同时安装的难度更小。在过去5年中，贝特和他的公司一直致力于光学传感器的研发，并希望把它打造成的商业产品，用于深海油气田。贝特打了一个十分形象的比喻：“要想了解任何油气矿藏都非常难。开采石油就像是想要得到海绵里的水。我们可以用管子将里面的水抽干，也可以直接将海绵里的水挤干。显然第二种方式更为简便、易行。提高油气田的出产率也是同样的道理。但我们不能直接将含有石油的岩石挤干，只有通过抽取的方法得到里面的石油。然而光有方法还不行，我们还必须了解从哪里下手，使用光学纤维正是要帮我们找到这个下手点。这一技术可以为油气产业带来数百亿英磅的利润。”

Fosar系统提高油气田采收率

英国《工程师》杂志日前报道，Stingray公司使用了光纤通讯的基本技术开发了Fosar深海项目，目的是采集油田的基本信息，用于提高采收率。Fosar项目的核心是使用由光学传感装置（OSU）组成的矩阵，通过铠装光缆连接（铠装光缆是指为防止受到机械损伤，而在外层加装钢甲保护层的光缆——编者注），并安置于海底。

每一个OSU都包含了3个感应器，以及一个水中测音器，用于测试水中的声波。OSU的两头分别安装有一个镜面，当光纤中有光束通过，在OSU两头遇到镜面反射，便能测量出光纤长度的变化。光纤受到海底声源发出的地震波的影响，便会产生伸缩的现象，这样的伸缩可以反映出海底的结构情况。光纤的长度变化极其细微，有可能仅为一个原子的直径，或者是一纳米的1/10。在得到这一信息后，位于海面上油气平台上的记录系统进行信息收集，以及解码。工作人员最后在控制室内得出油气田内液体流动，以及压力变化的情况。

Fosar项目的技术负责人卢夫表示：“传统技术使用的是电子系统，而并非光纤系统。电子系统的弊端在于它需要大量电力来维持，同时电力光缆十分笨重，这就为光缆的铺设以及维修增加了难度。更为致命的是，电子系统会被停电所困扰。光纤传感器不需要电力，这意味着整个水下的系统都用不到电。尽管系统的水上部分要用电，但量也是相当小的，很容易得到保障。”

光纤中的光束来源是激光发射系统。这样一来，Fosar系统的信号可靠度也得到了提高，要好于电子传感器，因为前者动态范围更广。而在3000米的海底，每平方英寸物体上的压力高达2吨。因此，传感器的抗压性也至关重要。工程师在设计光缆时一般会增加其重量和体积，以增加其抗压性。但Fosar系统却走了另外一条截然不同的道路。他们使用的光纤电缆都非常的小，直径甚至只有几毫米。这让整套系统变得十分轻便，并易于运输，很轻松就能固定在海底。随后，遥控水下机器人（ROV）便会把传感器分开安放在海底。在过去5年中，Stingray公司已经进行了多次深海测试，他们下一步的目标为扩大测试规模，并于2012年与石油公司一起进行联合测试。

使用Fosar系统可避免BP悲剧

除了提高油气田的采收率外，Stingray公司还对Fosar深海系统有更高的期望，他们计划将系统应用于油气田的安全监测上。卢夫认为，如果BP在油气开采时将Fosar安装于油气田井口，就能避免去年4月的漏油悲剧的发生。“传感器可以实时监测油气田的当前状态。在未来，我们将可以通过解读光纤传感器的信息，了解油气开采时岩石结构、水底泥浆等的变化情况。这些信息将能及时制止灾难的发生。”卢夫说。BP公司现在每天必须花费至少100万英磅善后，而引进Fosar系统的成品花费必然要小很多。

随着技术的改进，以及生产安全意识的提高，人类必将征服越来越深的海底，而油气田的采收率以及安全性也将相应提高。然而，技术的发展没有捷径可走。如果在技术成熟之前便急于求成，BP的悲剧便会重演。