RU2636989C1 - Fiber-optic probing of drilling string bottom hole assembly - Google Patents

Fiber-optic probing of drilling string bottom hole assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2636989C1
RU2636989C1 RU2016115351A RU2016115351A RU2636989C1 RU 2636989 C1 RU2636989 C1 RU 2636989C1 RU 2016115351 A RU2016115351 A RU 2016115351A RU 2016115351 A RU2016115351 A RU 2016115351A RU 2636989 C1 RU2636989 C1 RU 2636989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bha
signal
measurement data
module
optical
Prior art date
Application number
RU2016115351A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Бхаргав ГАДЗЗИ
Анкит ПУРОХИТ
Ратиш Сухас КАДАМ
Рахул Рамчандра ГАИКВАД
Original Assignee
Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. filed Critical Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2636989C1 publication Critical patent/RU2636989C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06Measuring temperature or pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/007Measuring stresses in a pipe string or casing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • E21B47/135Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency using light waves, e.g. infrared or ultraviolet waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Food-Manufacturing Devices (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: control system of bottom hole assembly of the drilling string comprises bottom hole assembly comprising one or more drill pipes and a drill bit connected to one or more drill pipes, and a system of sensors for monitoring the BHA, containing: one or more sections of optical fiber, a signal source module comprising an optical signal source arranged to emit an optical signal into one or more optical fiber segments, a signal detection module comprising an optical signal receiver arranged to detect an optical signal, a signal processing module which contains an electronic processor which is directed from the signal source module along one or more sections of optical fiber and which is capable of communicating with the detection module, and an operator's console or interface configured to communicate with the signal processing module. At that the signal processing module is programmed so that during the operation of the system: is determines the measurement data based on detected optical signal of thermomechanical properties at a plurality of different locations on one or more drill pipes, while the BHA is used to drill a well and send a signal to the operator's console or interface when the measurement data exceeds the threshold value.
EFFECT: maintenance of downhole tools within safe operating limits.
27 cl, 8 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к сооружению скважины и, в частности, к контролю свойств скважинных инструментов во время сооружения скважины.The present invention relates to well construction and, in particular, to monitoring the properties of downhole tools during well construction.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Скважины, как правило, используют для доступа в области, находящиеся под поверхностью земли, для добычи материалов из этих областей, например, во время разведки и извлечения нефтяных углеводородов из подземного местоположения. Сооружение скважин, как правило, включает в себя бурение ствола скважины и сооружение конструкции труб в стволе скважины. После заканчивания конструкция труб обеспечивает доступ в подземные местоположения и позволяет транспортировать материалы к поверхности.Wells are typically used for access to areas below the surface of the earth, for the extraction of materials from these areas, for example, during the exploration and extraction of petroleum hydrocarbons from an underground location. Well construction typically involves drilling a wellbore and constructing a pipe structure in the wellbore. After completion, the pipe construction provides access to underground locations and allows materials to be transported to the surface.

Во время сооружения скважины обычно используют различные инструменты, и для оценки целостности инструментов в процессе использования могут быть использованы системы контроля. Например, бурильная колонна с оборудованием низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA) может быть использована для бурения ствола скважины, и системы контроля могут быть использованы для контроля параметров, связанных с целостностью BHA в процессе бурения, чтобы гарантировать, что BHA не будет работать неправильно, подвергаясь воздействию экстремальных условий окружающей среды (например, высокая температура и/или давление). Данные системы контроля позволяют оператору поддерживать скважинные инструменты в безопасных рабочих пределах.Various tools are commonly used during well construction, and monitoring systems can be used to evaluate tool integrity during use. For example, a drill string with bottomhole assembly (BHA) equipment can be used to drill a borehole, and monitoring systems can be used to monitor parameters related to BHA integrity during drilling to ensure that BHA does not malfunction exposed to extreme environmental conditions (e.g. high temperature and / or pressure). These monitoring systems allow the operator to maintain downhole tools within safe operating limits.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг. 1 показан пример системы для бурения ствола скважины.In FIG. 1 shows an example of a system for drilling a wellbore.

На фиг. 2 приведена схема примера системы контроля.In FIG. 2 is a diagram of an example control system.

На фиг. 3 приведена схема примера волокна с брэгговскими решетками.In FIG. 3 is a diagram of an example of a fiber with Bragg gratings.

На фиг. 4 показана интерференция света вследствие отражений в примере волокна.In FIG. 4 shows light interference due to reflections in an example fiber.

На фиг. 5A-D показаны различные виды примера BHA и волокна.In FIG. 5A-D show various kinds of example BHA and fiber.

На фиг. 6 показан другой пример BHA и волокна.In FIG. 6 shows another example of a BHA and fiber.

На фиг. 7A-C показаны различные виды примера соединительного элемента.In FIG. 7A-C show various views of an example of a connecting element.

На фиг. 8A показан пример бурильной трубы.In FIG. 8A shows an example of a drill pipe.

На фиг. 8B-C показан пример устройств бурильных труб и соединительных элементов.In FIG. 8B-C shows an example of drill pipe devices and fittings.

Одинаковыми ссылочными символами на различных чертежах обозначены одинаковые элементы.The same reference characters in the various drawings denote the same elements.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Сооружение скважин, как правило, включает в себя бурение ствола скважины и сооружение конструкции труб в стволе скважины. Например, как показано на фиг. 1, оператор может использовать систему 100 измерений в процессе бурения (measure while drilling, MWD) или каротажа в процессе бурения (logging while drilling, LWD) для бурения ствола 102 скважины. Система 100 содержит блок 110 управления на поверхности и бурильную колонну 120.Well construction typically involves drilling a wellbore and constructing a pipe structure in the wellbore. For example, as shown in FIG. 1, an operator may use a measurement while drilling (MWD) system 100 or logging while drilling (LWD) to drill a wellbore 102. System 100 comprises a surface control unit 110 and a drill string 120.

Бурильная колонна 120 содержит оборудование 122 низа бурильной колонны (bottom hole assembly, BHA) вдоль ее нижней части и бурильную трубу 128, которая проходит между BHA 122 и блоком 110 управления на поверхности.The drill string 120 comprises bottom hole assembly (BHA) equipment 122 along its lower part and a drill pipe 128 that extends between the BHA 122 and the surface control unit 110.

BHA 122 является компонентом, который позволяет бурильной колонне 120 выполнять бурение сквозь окружающую среду 130, и обеспечивает механическое усилие и опору, необходимую для выполнения операции бурения. BHA 122 содержит один или больше компонентов для выполнения данных функций. Например, BHA 122 содержит одно или больше буровых долот 124. Буровое долото 124 установлено на конце BHA 122 и содержит один или больше съемных бурильных элементов. В процессе работы буровое долото 124 дробит, соскребает или режет окружающую среду 130 благодаря дробящему или вращательному движению его бурильных элементов.BHA 122 is a component that allows the drill string 120 to drill through the environment 130, and provides the mechanical force and support necessary to complete the drilling operation. BHA 122 contains one or more components to perform these functions. For example, BHA 122 contains one or more drill bits 124. A drill bit 124 is mounted at the end of BHA 122 and contains one or more removable drill elements. In operation, the drill bit 124 crushes, scrapes, or cuts the environment 130 due to the crushing or rotational movement of its drill elements.

BHA 122 также содержит одну или больше бурильных труб 126. Бурильные трубы 126 расположены между буровым долотом 124 и бурильной колонной 128 и создают опорную конструкцию для бурового долота 124 и других компонентов BHA 122. Бурильные трубы 126 имеют, как правило, трубчатую форму и обеспечивают прохождение текучих сред от бурильной колонны 128 к буровому долоту 124 через внутренний канал. Бурильные трубы 126 также прилагают нагрузку к буровому долоту 124 и с помощью нагрузки создают направленную вниз силу, необходимую для эффективного забуривания бурового долота 124 в окружающую среду 130.BHA 122 also includes one or more drill pipes 126. Drill pipes 126 are located between drill bit 124 and drill string 128 and provide a support structure for drill bit 124 and other components of BHA 122. Drill pipes 126 are generally tubular and allow passage fluids from drill string 128 to drill bit 124 through an internal channel. The drill pipe 126 also exerts a load on the drill bit 124 and, using the load, creates a downward force necessary to efficiently drill the drill bit 124 into the environment 130.

BHA 122 также может содержать другие компоненты, которые поддерживают работу бурильной колонны 120. Например, BHA 122 может содержать один или больше двигателей (не показано) для работы бурового долота и/или циркуляции бурового раствора.BHA 122 may also contain other components that support the operation of drill string 120. For example, BHA 122 may contain one or more motors (not shown) for operating the drill bit and / or circulating the drilling fluid.

BHA 122 соединено с поверхностью с помощью бурильной колонны 128. Бурильная труба 128 создает канал для передачи энергии, текучей среды и/или сигналов связи между BHA 122 и блоком 110 управления на поверхности, а также обеспечивает соединение, через которое блок 100 управления на поверхности выполняет подъем, опускание и вращение BHA 122. Используя блок 110 управления на поверхности, оператор может направлять BHA 122 вдоль трехмерных каналов (например, изменяемое бурение перпендикулярно, горизонтально или под промежуточным углом относительно поверхности), создавая ствол 102 скважины.The BHA 122 is connected to the surface by a drill string 128. The drill pipe 128 provides a channel for transmitting energy, fluid, and / or communication signals between the BHA 122 and the surface control unit 110, and also provides a connection through which the surface control unit 100 performs raising, lowering and rotating the BHA 122. Using the control unit 110 on the surface, the operator can direct the BHA 122 along three-dimensional channels (for example, variable drilling perpendicularly, horizontally or at an intermediate angle relative to the surface), c give rise to piling barrel 102 wells.

Во время процесса бурения компоненты системы 100, как правило, подвергаются воздействию жестких условий окружающей среды, например, усилие, давление, температура и другие внешние факторы стресса. Когда компоненты системы 100 подвергаются воздействию данных факторов стресса, это может приводить к изменениям температуры компонентов, изменениям формы компонентов (например, искажению формы вследствие давления и/или нагрева) и/или изменениям деформации, нагрузки или давления, испытываемого данными компонентами. В данном примере окружающая среда 130 может прилагать к BHA 122 физическое усилие, которое может увеличивать деформацию или напряжение, испытываемое BHA 122. В другом примере окружающая среда 130 может быть горячее или холоднее, чем BHA 122, и может вызывать нагрев или охлаждение BHA 122 по мере его перемещения сквозь окружающую среду 130. В другом примере окружающая среда 130 может прилагать к BHA 122 физическое усилие, которое может вызывать деформацию BHA 122. Поскольку BHA 122 может быть повреждено, если испытывает сильную деформацию, напряжение, давление и температуру, или, если BHA 122 подвергается сильному изменению формы, оператор использует систему контроля для отслеживания термомеханических свойств BHA (например, деформация, напряжение и давление, испытываемое BHA 112, форма BHA, или температура BHA) в процессе работы, чтобы поддерживать BHA 122 в безопасных рабочих пределах. Данные рабочие пределы, как правило, определяют условия, при которых BHA 122 может работать в безопасном режиме, чтобы не допускать повреждения или разрушения. В общем, рабочие пределы могут отличаться между различными BHA и могут быть определены на основании теоретических пределов безопасности для конкретного BHA, или могут быть определены эмпирическим путем, на основе ранее полученных данных производительности. В некоторых вариантах осуществления безопасные рабочие пределы используют для установления пороговых значений для одного или больше термомеханических свойств, например определения максимальной и/или минимальной безопасной величины для каждого термомеханического свойства. Одно или больше из данных термомеханических свойств BHA 122 можно отслеживать, используя волоконно-оптическую систему контроля, позволяющую оператору остановить или изменить режим работы BHA 122 до превышения опасного порогового значения для BHA. Пример волоконно-оптической системы 200 контроля показан схематически на фиг. 2. Система 200 контроля содержит модуль 202 обработки сигнала, модуль 212 визуализации, модуль 204 источника сигнала, модуль 206 обнаружения сигнала и одно или больше оптических волокон 208. Каждое волокно 208 включает в себя один или больше датчиков 210. Модуль 204 источника сигнала создает оптический сигнал и излучает оптический сигнал в одно или больше оптических волокон 208. Один или больше датчиков 210 вдоль волокна 208 взаимодействуют с оптическим сигналом и изменяют оптический сигнал на основе термомеханических свойств датчика 210. Полученный оптический сигнал обнаруживается модулем 206 обнаружения сигнала. На основе обнаруженного оптического сигнала модуль 202 обработки сигнала определяет данные относительно одного или больше термомеханических свойств датчика 210. Данная информация отображается для оператора, используя модуль 212 визуализации.During the drilling process, components of system 100 are typically exposed to harsh environmental conditions, such as stress, pressure, temperature, and other external stress factors. When the components of the system 100 are exposed to these stress factors, this can lead to changes in the temperature of the components, changes in the shape of the components (for example, distortion due to pressure and / or heating) and / or changes in the deformation, load or pressure experienced by these components. In this example, the environment 130 may exert physical force on the BHA 122 that may increase the deformation or stress experienced by the BHA 122. In another example, the environment 130 may be hotter or colder than the BHA 122 and may cause the BHA 122 to heat or cool. as it moves through the environment 130. In another example, the environment 130 may exert physical force on the BHA 122, which may cause deformation of the BHA 122. Since the BHA 122 can be damaged if it experiences severe deformation, stress, pressure, and temperature a tour, or if the BHA 122 undergoes a severe change in shape, the operator uses a control system to track the thermomechanical properties of the BHA (for example, the deformation, stress and pressure experienced by the BHA 112, the shape of the BHA, or the temperature of the BHA) during operation to maintain the BHA 122 safe working limits. These operating limits generally determine the conditions under which the BHA 122 can operate in a safe manner to prevent damage or destruction. In general, operating limits may differ between different BHAs and may be determined based on theoretical safety limits for a particular BHA, or may be determined empirically based on previously obtained performance data. In some embodiments, safe operating limits are used to set thresholds for one or more thermomechanical properties, for example, determining a maximum and / or minimum safe value for each thermomechanical property. One or more of the thermomechanical properties of the BHA 122 can be monitored using a fiber optic monitoring system that allows the operator to stop or change the operating mode of the BHA 122 until a dangerous threshold for the BHA is exceeded. An example of a fiber optic monitoring system 200 is shown schematically in FIG. 2. The monitoring system 200 includes a signal processing module 202, a visualization module 212, a signal source module 204, a signal detection module 206 and one or more optical fibers 208. Each fiber 208 includes one or more sensors 210. The signal source module 204 creates an optical the signal and emits an optical signal into one or more optical fibers 208. One or more sensors 210 along the fiber 208 interact with the optical signal and change the optical signal based on the thermomechanical properties of the sensor 210. The resulting optical s signal 206 detected by the signal detection module. Based on the detected optical signal, the signal processing module 202 determines data regarding one or more thermomechanical properties of the sensor 210. This information is displayed to the operator using the imaging module 212.

Когда оптические волокна 208 располагаются у BHA 122, так что оптические волокна 208 соответствуют форме BHA 122, и подвергаются воздействию таких же внешних факторов стресса, как BHA 122, система 200 контроля обеспечивает оценку термомеханических свойств BHA 122. Таким образом, оператор может использовать систему 200 контроля для наблюдения и отслеживания данных относительно термомеханических свойств BHA 122 во время работы бурильной колонны 120.When the optical fibers 208 are located at the BHA 122 so that the optical fibers 208 conform to the shape of the BHA 122 and are exposed to the same external stress factors as the BHA 122, the control system 200 provides an assessment of the thermomechanical properties of the BHA 122. Thus, the operator can use the system 200 monitoring to monitor and track data on the thermomechanical properties of BHA 122 during operation of drill string 120.

Модуль 204 источника сигнала создает свет и модулирует свет для получения оптического сигнала. Модуль 204 источника сигнала соединен с волокном 208 таким образом, чтобы созданные оптические сигналы излучались в волокно 208. Модуль источника сигнала может создавать оптические сигналы с единственной длиной волны, или он может создавать оптические сигналы, состоящие более чем из одной длины волны. Например, в некоторых вариантах осуществления модуль 204 источника сигнала содержит один или больше оптических передатчиков, которые могут создавать спектр оптических сигналов в диапазоне длин волн. В некоторых вариантах осуществления оптические передатчики могут создавать оптические сигналы с изменяющимися скоростями передачи данных. В некоторых вариантах осуществления модуль 204 источника сигнала поддерживает связь с модулем 202 обработки сигнала, и работа модуля 204 источника сигнала может быть управляемой посредством модуля 202 обработки сигнала.The signal source module 204 creates light and modulates the light to produce an optical signal. The signal source module 204 is connected to the fiber 208 so that the generated optical signals are radiated into the fiber 208. The signal source module can produce single wavelength optical signals, or it can generate optical signals of more than one wavelength. For example, in some embodiments, the implementation of the signal source module 204 contains one or more optical transmitters that can create a spectrum of optical signals in the wavelength range. In some embodiments, optical transmitters may generate optical signals with varying data rates. In some embodiments, the implementation of the signal source module 204 is in communication with the signal processing module 202, and the operation of the signal source module 204 may be controlled by the signal processing module 202.

Модуль 204 источника сигнала содержит оптический передатчик, чтобы создавать оптический сигнал. Пример оптических передатчиков включает в себя полупроводниковые устройства, такие как светоизлучающие диоды (light-emitting diodes, LEDs) и лазерные диоды. В некоторых вариантах осуществления оптический передатчик включает в себя LED, которые изготовлены, помимо прочего, например, из арсенида-фосфида индия-галлия или арсенида галлия.The signal source module 204 includes an optical transmitter to create an optical signal. An example of optical transmitters includes semiconductor devices such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes. In some embodiments, the optical transmitter includes LEDs that are made, inter alia, of, for example, indium gallium arsenide phosphide or gallium arsenide.

Модуль 206 обнаружения сигнала обнаруживает оптические сигналы, направляемые с помощью волокон 208, и позволяет системе 200 интерпретировать оптические сигналы. Модуль обнаружения сигнала может обнаруживать оптические сигналы в диапазоне длин волн и в диапазоне скоростей передачи данных. В некоторых вариантах осуществления модуль 204 источника сигнала поддерживает связь с модулем 202 обработки сигнала, и данные, собранные модулем 206 обнаружения сигнала, могут быть интерпретированы посредством модуля 202 обработки сигнала.The signal detection module 206 detects optical signals routed by the fibers 208, and allows the system 200 to interpret the optical signals. The signal detection module can detect optical signals in the wavelength range and in the range of data rates. In some embodiments, the signal source module 204 is in communication with the signal processing module 202, and data collected by the signal detection module 206 can be interpreted by the signal processing module 202.

Модуль 206 обнаружения сигнала содержит оптический приемник. Оптический приемник преобразует свет в электричество, используя фотоэлектрический эффект, и позволяет электрической системе обнаруживать и интерпретировать оптические сигналы. Пример оптических приемников включает в себя фотодетекторы или другие оптоэлектрические преобразователи. В некоторых вариантах осуществления фотодетекторы включают в себя полупроводниковые фотодиоды, которые изготовлены, помимо прочего, из арсенида индия-галлия.Signal detection module 206 comprises an optical receiver. An optical receiver converts light into electricity using the photoelectric effect, and allows the electrical system to detect and interpret optical signals. An example of optical receivers includes photodetectors or other optoelectric converters. In some embodiments, the implementation of photodetectors include semiconductor photodiodes, which are made, inter alia, of indium gallium arsenide.

В некоторых вариантах осуществления функции модуля 204 источника сигнала и модуля 206 обнаружения сигнала могут быть объединены. Например, приемопередатчик может быть использован для объединения функций передачи оптического сигнала модуля 204 источника сигнала и функций обнаружения оптического сигнала модуля 206 обнаружения сигнала. В данном примере приемопередатчик включает в себя как оптический передатчик, так и оптический приемник. Оптический передатчик и оптический приемник могут совместно использовать общие компоненты, например общую схему или общий корпус.In some embodiments, the functions of the signal source module 204 and the signal detection module 206 may be combined. For example, the transceiver may be used to combine the optical signal transmission functions of the signal source module 204 and the optical signal detection functions of the signal detection module 206. In this example, the transceiver includes both an optical transmitter and an optical receiver. The optical transmitter and the optical receiver can share common components, such as a common circuit or a common housing.

В некоторых вариантах осуществления система 200 контроля может измерять одно или больше термомеханических свойств BHA 122 до, во время или после процесса бурения. Например, система 200 контроля может отслеживать давление, деформацию или нагрузку, испытываемую BHA 122, форму BHA 122 или температуру BHA 122 во время операции бурения. В некоторых вариантах осуществления система контроля может собирать данные об одном или больше этих свойств в режиме реального времени, или в режиме, приближенном к режиму реального времени, и отображать эти данные для оператора (например, оператора, использующего блок 110 управления на поверхности), так что оператор имеет возможность контроля работы бурильной колонны 120. В некоторых вариантах осуществления система контроля может сохранять данные, чтобы их можно было извлечь позже.In some embodiments, the monitoring system 200 may measure one or more thermomechanical properties of the BHA 122 before, during, or after the drilling process. For example, the control system 200 may monitor the pressure, deformation, or load experienced by the BHA 122, the shape of the BHA 122, or the temperature of the BHA 122 during a drilling operation. In some embodiments, the monitoring system may collect data about one or more of these properties in real time, or in a mode close to real time, and display this data for an operator (for example, an operator using a surface control unit 110), so that the operator has the ability to control the operation of the drill string 120. In some embodiments, a monitoring system may store data so that it can be retrieved later.

В некоторых вариантах осуществления система 200 контроля может определять пространственную информацию, относящуюся к термомеханическим свойствам. То есть система 200 контроля может измерять термомеханические свойства и определять местоположение, направление и/или ориентацию измерений относительно бурильной колонны 120. В качестве примера, система 200 контроля может измерять локализованную деформацию, испытываемую BHA 122, и может, кроме того, идентифицировать местоположение на BHA 122, которое испытывает локализованную деформацию, и ориентацию измерений деформации (например, была ли измеренная деформация от датчика, расположенного в верхней части BHA 122, нижней части BHA 122, боковой части BHA 122 и т.д.).In some embodiments, the monitoring system 200 may determine spatial information related to thermomechanical properties. That is, the monitoring system 200 can measure the thermomechanical properties and determine the location, direction and / or orientation of the measurements relative to the drill string 120. As an example, the monitoring system 200 can measure the localized strain experienced by the BHA 122, and can also identify the location on the BHA 122, which experiences localized deformation, and the orientation of the strain measurements (for example, whether there was a measured strain from the sensor located at the top of BHA 122, bottom of BHA 122, side of BHA 122 etc.).

В некоторых вариантах осуществления система 200 контроля может отслеживать форму одного или больше компонентов бурильной колонны 120. Например, система 200 контроля может обнаруживать форму BHA 122 (например, одной или больше бурильных труб 126) и/или бурильной колонны 128. Это позволяет оператору наблюдать форму и относительную ориентацию компонентов бурильной колонны 120, так что оператор может определить, установлены ли и расположены ли компоненты бурильной колонны 120 согласно плану. Это также позволяет оператору определять, если один или больше компонентов согнуты или перекошены во время операции бурения, и позволяет оператору определять, если бурильная колонна 120 согнута или перекошена таким образом, что может повредить или сделать неработоспособной бурильную колонну 120. Таким образом, оператор может использовать систему 200 контроля, чтобы управлять работой бурильной колонны 120 в безопасном режиме.In some embodiments, the monitoring system 200 may track the shape of one or more components of the drill string 120. For example, the monitoring system 200 may detect the shape of BHA 122 (for example, one or more drill pipes 126) and / or drill string 128. This allows the operator to observe the shape and the relative orientation of the components of the drill string 120, so that the operator can determine whether the components of the drill string 120 are installed and located according to plan. It also allows the operator to determine if one or more components are bent or skewed during the drilling operation, and allows the operator to determine if the drill string 120 is bent or skewed in such a way that the drill string 120 may be damaged or inoperative. Thus, the operator can use a monitoring system 200 to control the operation of drill string 120 in a safe manner.

Модуль 212 визуализации отображает данные, относящиеся к системе 200 контроля, для оператора посредством пульта, или интерфейса, оператора. Отображаемые данные могут включать, например, одно или больше термомеханических свойств, измеренных системой 200 контроля, характеристики системы 200 контроля (например, рабочее состояние системы 200 контроля и/или одного или больше ее компонентов, или рабочие параметры системы 200 контроля), или другие данные, относящиеся к работе системы 200. Данные могут быть выведены либо в виде текстовых данных, графических данных или в виде сочетания текстовых и графических данных. Например, пульт оператора может выводить данные в виде таблиц (например, таблица термомеханических свойств), графиков (например, график изменения термомеханических свойств со временем) или изображений (например, изображение, иллюстрирующее базовые данные об одном или больше термомеханических свойств, или изображение, иллюстрирующее форму компонентов бурильной колонны).The imaging module 212 displays data related to the monitoring system 200 to the operator through the console, or interface, of the operator. The displayed data may include, for example, one or more thermomechanical properties measured by the control system 200, the characteristics of the control system 200 (for example, the operating state of the control system 200 and / or one or more of its components, or the operating parameters of the control system 200), or other data related to the operation of the system 200. Data can be output either as text data, graphic data, or as a combination of text and graphic data. For example, an operator console may output data in the form of tables (for example, a table of thermomechanical properties), graphs (for example, a graph of changes in thermomechanical properties over time) or images (for example, an image illustrating basic data on one or more thermomechanical properties, or an image illustrating form of drill string components).

В некоторых вариантах осуществления модуль 202 обработки сигнала отправляет сигнал на пульт оператора, чтобы предупредить оператора, когда измеренное свойство пересекает конкретное пороговое значение, например известный порог безопасности. Например, если измеренное свойство не пересекло пороговое значение, модуль 202 обработки сигнала отправляет соответствующий сигнал на пульт оператора, и пульт оператора обеспечивает индикацию, что BHA 122 работает в безопасном режиме. Если измеренное свойство приближается к пересечению порогового значения, модуль 202 обработки сигнала отправляет соответствующий сигнал на пульт оператора, и пульт оператора обеспечивает индикацию, что BHA 122 приближается к пределам безопасности. Если измеренное свойство пересекает пороговое значение, модуль 202 обработки сигнала отправляет соответствующий сигнал на пульт оператора, и пульт оператора обеспечивает индикацию того, что BHA 122 превысило пределы безопасности. Например, если измеренная форма BHA 122 пересекает конкретное пороговое значение (например, если кривизна превышает конкретный порог кривизны), модуль 202 обработки сигнала отправляет сигнал на пульт оператора, и пульт оператора обеспечивает индикацию того, что форма BHA 122 превысила пределы безопасности.In some embodiments, the signal processing module 202 sends a signal to the operator console to alert the operator when a measured property crosses a specific threshold, such as a known safety threshold. For example, if the measured property has not crossed the threshold, the signal processing module 202 sends the corresponding signal to the operator console, and the operator console provides an indication that the BHA 122 is operating in safe mode. If the measured property approaches the intersection of the threshold value, the signal processing module 202 sends the corresponding signal to the operator panel, and the operator panel provides an indication that the BHA 122 is approaching safety limits. If the measured property crosses the threshold value, the signal processing module 202 sends the corresponding signal to the operator panel, and the operator panel provides an indication that the BHA 122 has exceeded safety limits. For example, if the measured form of BHA 122 crosses a specific threshold value (for example, if the curvature exceeds a specific threshold of curvature), the signal processing unit 202 sends a signal to the operator panel and the operator panel provides an indication that the form of BHA 122 has exceeded safety limits.

В некоторых вариантах осуществления модуль 202 обработки сигнала обеспечивает рекомендации на пульте оператора, что помогает пользователю поддерживать BHA 122 в рамках безопасных рабочих пределов. Например, если измеренное свойство приближается к пересечению безопасного предела, модуль 202 обработки сигнала обеспечивает рекомендации на пульте оператора о том, как не допустить небезопасной работы (например, рекомендации извлечь бурильную колонну 120, приостановить или замедлить операции бурения, или изменить другие аспекты работы бурильной колонны 120). Если измеренное свойство пересекает безопасный предел, модуль 202 обработки сигнала обеспечивает рекомендации на пульте оператора о том, как не допустить дальнейшей работы в небезопасном режиме. Рекомендации могут быть выведены для обзора пользователю.In some embodiments, the signal processing module 202 provides guidance to the operator console, which helps the user maintain the BHA 122 within safe operating limits. For example, if the measured property approaches the intersection of the safe limit, the signal processing module 202 provides recommendations on the operator panel on how to prevent unsafe operation (for example, recommendations to remove the drill string 120, pause or slow down drilling operations, or change other aspects of the drill string 120). If the measured property crosses a safe limit, the signal processing module 202 provides recommendations on the operator panel on how to prevent further operation in unsafe mode. Recommendations can be displayed for review by the user.

Модуль 202 обработки сигнала и пульт оператора могут обеспечивать индикацию и рекомендации по безопасности на основании недавно полученных измерений или на основании ретроспективных тенденций по множеству измерений. Например, в некоторых вариантах осуществления модуль 202 обработки сигнала и пульт оператора обеспечивает индикацию того, что BHA 122 возвращается в безопасные рабочие пределы, если определяет, что свойство опускается до степени, при которой оно находится ниже порогового значения в течение конкретного периода времени, и обеспечивает рекомендации для продолжения текущей операции. В другом примере модуль 202 обработки сигнала и пульт оператора обеспечивают индикацию того, что BHA 122 работает в небезопасном режиме, если блок 202 обработки сигнала определяет, что свойство повышается до степени, при которой оно превышает пороговое значение в течение конкретного периода времени, и обеспечивают рекомендации для приостановки текущей операции.The signal processing module 202 and the operator console may provide indications and safety recommendations based on recently acquired measurements or based on retrospective trends across multiple measurements. For example, in some embodiments, the signal processing module 202 and the operator console provide an indication that the BHA 122 is returning to safe operating limits if it determines that the property falls to the extent that it is below the threshold for a specific period of time and provides recommendations for continuing the current operation. In another example, the signal processing unit 202 and the operator console provide an indication that the BHA 122 is operating in unsafe mode if the signal processing unit 202 determines that the property is being raised to a degree that it exceeds a threshold value over a specific period of time, and provide recommendations to pause the current operation.

В некоторых вариантах осуществления система может автоматически (т.е. без дополнительного ввода данных оператором) останавливать или другим образом изменять операцию BHA, если безопасный предел превышен.In some embodiments, the system can automatically (i.e., without additional operator input) stop or otherwise change the BHA operation if the safe limit is exceeded.

Модуль 212 визуализации может содержать одно или больше устройств вывода данных для представления информации оператору, например индикаторы состояния (например, индикаторные лампы, которые светятся для указания информации), или видеодисплей, такой как дисплей с плоским экраном (например, монитор с жидкокристаллическим дисплеем (LCD)). В некоторых вариантах осуществления модуль 212 визуализации расположен в системе 110 управления на поверхности, чтобы оператор мог видеть информацию, относящуюся к системе 200 контроля, во время работы бурильной колонны 120.The imaging module 212 may include one or more data output devices for presenting information to the operator, such as status indicators (e.g., indicator lights that light up to indicate information), or a video display, such as a flat-screen display (e.g., a monitor with a liquid crystal display (LCD) )). In some embodiments, the imaging module 212 is located in the surface control system 110 so that the operator can see information related to the control system 200 during operation of the drill string 120.

Система 200 контроля может определять термомеханические свойства различными способами. Например, датчики 210 могут представлять собой волоконные датчики с брэгговскими решетками (Fiber Bragg Grating, FGB), которые могут выполнять измерения в одной или больше отдельных точек вдоль волокна 208.Как показано на фиг. 3, пример датчика 210 FGB включает в себя несколько брэгговских решеток 302, расположенных с периодом λ (т.е. длиной волны датчика FBG) по длине одномодового волоконного оптического волокна 208 (т.е. оптического волокна, которое несет один луч света).The control system 200 may determine thermomechanical properties in various ways. For example, the sensors 210 may be fiber sensors with Bragg grating (Fiber Bragg Grating, FGB) that can measure at one or more individual points along the fiber 208. As shown in FIG. 3, an example of an FGB sensor 210 includes several Bragg gratings 302 located with a period λ (i.e., the wavelength of the FBG sensor) along the length of a single-mode fiber optic fiber 208 (i.e., an optical fiber that carries one light beam).

В некоторых вариантах осуществления волокно 208 содержит меньший внутренний сердечник (например, примерно от 4 до 9 мкм в диаметре) и наружную часть (т.е. оболочку) большего диаметра (например, около 125 мкм в диаметре). Внутренний сердечник может быть изготовлен, например, из стекла (SiO2) и имеет высокий показатель преломления, вызванный сильным легированием элементом, например, легированием германием. Разность в показателях преломления между внутренним сердечником и оболочкой приводит к распространению света только внутри внутреннего сердечника.In some embodiments, fiber 208 comprises a smaller inner core (e.g., about 4 to 9 microns in diameter) and an outer part (i.e., sheath) of a larger diameter (e.g., about 125 microns in diameter). The inner core can be made, for example, of glass (SiO 2 ) and has a high refractive index caused by strong doping of the element, for example, doping with germanium. The difference in refractive indices between the inner core and the sheath leads to the propagation of light only inside the inner core.

Каждая брэгговская решетка 302 имеет область с показателем преломления, отличающимся от показателя преломления волокна 208, и в результате отражает свет с конкретной полосой частот на границе (т.е. поверхности раздела между решеткой 302 и волокном 208). Например, как показано на фиг. 3, свет, излучаемый модулем 204 источника сигнала, имеющий длины волн λa и λb, не отражается и направляется волокном 208 к модулю 206 обнаружения сигнала. Однако часть света с длиной волны λc отражается границами каждой брэгговской решетки 302 обратно, к модулю 204 источника сигнала, тогда как часть света продолжает движение к модулю 206 обнаружения сигнала. Коэффициент отражения (т.е. часть света, отраженная каждой границей брэгговской решетки) может быть сравнительно малым, например между 0,001% и 0,1%.Each Bragg grating 302 has a region with a refractive index different from the refractive index of the fiber 208, and as a result reflects light with a specific frequency band at the interface (i.e., the interface between the grating 302 and the fiber 208). For example, as shown in FIG. 3, the light emitted by the signal source module 204 having wavelengths λ a and λ b is not reflected and is directed by the fiber 208 to the signal detection module 206. However, a part of the light with a wavelength λ c is reflected by the boundaries of each Bragg grating 302 back to the signal source module 204, while a part of the light continues to move to the signal detection module 206. The reflection coefficient (i.e., the part of the light reflected by each boundary of the Bragg grating) can be relatively small, for example between 0.001% and 0.1%.

Кроме того, поскольку каждая брэгговская решетка 302 отражает свет с различным сдвигом фаз, возникает интерференция, и большая часть отраженного света гасится. Однако отражения с равным сдвигом фаз скапливаются в виде сильных пиков отражения. Это проиллюстрировано на фиг. 4. Верхняя часть фиг. 4 показывает волокно 208 с 10-граничной брэгговской решеткой 402. Свет поступает с левой стороны волокна 208. Ниже показаны три световых луча 404a-c с различными длинами волн. Верхний световой луч 404a имеет определенную длину волны λ0 периода решетки, и все единичные отражения границы отражаются в фазе и поэтому складываются в уровень 406a отраженной энергии, в десять раз больший единичного отражения границы. Следующий световой луч 406b имеет на 10% большую частоту, так что 11 световых периодов λ0+1 имеют длину 10 периодов λ0 решетки. Таким образом, все единичные отражения границы имеют различные фазы и гасятся, что приводит к уровню 406b отраженной энергии нулевой величины. Аналогичный эффект гашения возникает при самом нижнем световом луче 404c, который имеет на 10% меньшую частоту, так что 9 световых периодов λ0-1 имеют длину 10 периодов λ0 решетки, что приводит к уровню 406c отраженной энергии нулевой величины.In addition, since each Bragg grating 302 reflects light with a different phase shift, interference occurs and most of the reflected light is suppressed. However, reflections with an equal phase shift accumulate in the form of strong reflection peaks. This is illustrated in FIG. 4. The upper part of FIG. 4 shows a fiber 208 with a 10-boundary Bragg grating 402. Light enters from the left side of the fiber 208. Three light beams 404a-c with different wavelengths are shown below. The upper light beam 404a has a specific wavelength λ 0 of the grating period, and all individual reflections of the boundary are reflected in phase and therefore add up to a reflected energy level 406a ten times larger than a single reflection of the boundary. The next light beam 406b has a 10% higher frequency, so that 11 light periods λ 0 + 1 have a length of 10 grating periods λ 0 . Thus, all unitary reflections of the boundary have different phases and are quenched, which leads to a level 406b of reflected energy of zero magnitude. A similar damping effect occurs with the lowest light beam 404c, which has a 10% lower frequency, so that 9 light periods λ 0-1 have a length of 10 lattice periods λ 0 , which leads to a level of reflected energy of zero value 406c.

Таким образом, ширина полосы отражения и результирующая функция отраженной энергии зависят от длины волны λ датчика FBG. Данная длина волны λ зависит от различных термомеханических свойств, проявляемых волокном 208. Например, деформация и температура связаны с длиной волны λ согласно следующему уравнению:Thus, the reflection bandwidth and the resulting function of the reflected energy depend on the wavelength λ of the FBG sensor. This wavelength λ depends on various thermomechanical properties exhibited by fiber 208. For example, deformation and temperature are related to wavelength λ according to the following equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

Δλ=сдвиг длины волны, Δλ = wavelength shift,

λ0=начало базовой длины волны, λ0 = beginning of the base wavelength,

k=1 - p,k = 1 - p,

p=коэффициент фотоэлектрического преобразования, p = photoelectric conversion coefficient,

k=калибровочный множитель, k = calibration factor

ΔT=изменение температуры в градусах Кельвина, K, ΔT = temperature change in degrees Kelvin, K,

α δ =изменение показателя преломления,α δ = change in refractive index,

Figure 00000002
Figure 00000002

В примере варианта осуществления коэффициент фотоупругости

Figure 00000003
равен 0,22, калибровочный множитель
Figure 00000004
равен 0,78 и изменение показателя преломления
Figure 00000005
равно
Figure 00000006
.In an example embodiment, the photoelasticity coefficient
Figure 00000003
0.22 calibration factor
Figure 00000004
equal to 0.78 and the change in refractive index
Figure 00000005
equally
Figure 00000006
.

Первое выражение

Figure 00000007
уравнения описывает импульс деформации, вызванный усилием
Figure 00000008
и температурой
Figure 00000009
. Второе выражение
Figure 00000010
описывает изменение показателя преломления
Figure 00000011
стекла, вызванное только температурой.First expression
Figure 00000007
equation describes the strain momentum caused by the force
Figure 00000008
and temperature
Figure 00000009
. Second expression
Figure 00000010
describes the change in refractive index
Figure 00000011
glass caused only by temperature.

Далее,Further,

Figure 00000012
Figure 00000012

гдеWhere

εm=деформация, вызванная механическим путем, εm = the deformation caused by mechanical means,

εT=деформация, вызванная температурой, εT = deformation caused by temperature,

εε T=T = αsp *ΔT,αsp * ΔT,

αsp=коэффициент расширения на градус Кельвина, K, образца.αsp = coefficient of expansion per degree Kelvin, K, of the sample.

Это дает следующие уравнения, которые описывают поведение датчика FBG под воздействием как деформации, так и температуры: This gives the following equations, which describe the behavior of the FBG sensor under the influence of both deformation and temperature:

Figure 00000013
Figure 00000013

иand

Figure 00000014
Figure 00000014

В случае только датчика температуры брэгговская решетка не деформируется. Сигнал Δλ/λ0 датчика FBG затем изменяется только с температурой. В данном случае

Figure 00000015
- коэффициент теплового расширения,
Figure 00000015
- коэффициент теплового расширения
Figure 00000016
волокна.In the case of a temperature sensor only, the Bragg grating is not deformed. The signal Δλ / λ 0 of the FBG sensor then changes only with temperature. In this case
Figure 00000015
- coefficient of thermal expansion,
Figure 00000015
- coefficient of thermal expansion
Figure 00000016
fiber.

Figure 00000017
Figure 00000017

илиor

Figure 00000018
Figure 00000018

что дает уравнение для измеряющих температуру датчиков FBG:which gives the equation for temperature measuring FBG sensors:

Figure 00000019
Figure 00000019

Коэффициент расширения

Figure 00000016
волокна является весьма малым. Например, в данном варианте осуществления
Figure 00000016
=0,55*10-6/K. Самый большой импульс вытекает из изменения, зависимого от температуры, показателя преломления
Figure 00000005
.Когда волокно прикреплено к образцу, сигнал Δλ/λ0 датчика FBG изменяется с деформацией
Figure 00000020
образца и, таким образом, коэффициент теплового расширения равен
Figure 00000021
, а не
Figure 00000016
.Таким образом,Expansion coefficient
Figure 00000016
fiber is very small. For example, in this embodiment
Figure 00000016
= 0.55 * 10 -6 / K. The largest momentum results from a change in temperature-dependent refractive index
Figure 00000005
.When the fiber is attached to the sample, the signal Δλ / λ 0 of the FBG sensor changes with deformation
Figure 00000020
sample and, thus, the coefficient of thermal expansion is equal to
Figure 00000021
, but not
Figure 00000016
.In this way,

Figure 00000022
Figure 00000022

что дает уравнение для измеряющего деформацию датчика FBG:which gives the equation for the strain gauge FBG:

Figure 00000023
Figure 00000023

Когда датчик FBG прикреплен к образцу в области без механической деформации

Figure 00000024
, он работает как датчик FBG температурной компенсации. Его сигнал вычисляют в соответствии с уравнениями:When the FBG sensor is attached to the sample in an area without mechanical deformation
Figure 00000024
It works as an FBG temperature compensation sensor. Its signal is calculated in accordance with the equations:

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Таким образом, датчик FGB может определять данные деформации и температуры в отдельных точках вдоль волокна на основе измерений отраженного сигнала датчика, используя указанные отношения. На основе эти данных также могут быть определены дополнительные данные относительно напряжения в отдельных точках вдоль волокна. Например, для материалов с известным отношением напряжения и деформации могут быть определены данные относительно напряжения как функция измеренной деформации.Thus, the FGB sensor can determine the strain and temperature data at individual points along the fiber based on measurements of the reflected signal of the sensor using these ratios. Based on this data, additional data regarding stress at individual points along the fiber can also be determined. For example, for materials with a known stress-strain ratio, stress data can be determined as a function of the measured strain.

В некоторых вариантах осуществления одна или больше длин волн света может быть направлена через волокно 208, и датчик FGB может взаимодействовать с каждой длиной волны света по-разному. В некоторых вариантах осуществления оптический сигнал, включающий спектр света, направляют через волокно 208, и спектр отражения анализируют, чтобы измерять несколько сигналов FBG одновременно. Спектр отражения может быть проанализирован, например, с использованием интерферометра для разделения спектра в соответствии с длинами волн составляющих световых лучей.In some embodiments, one or more light wavelengths may be guided through fiber 208, and the FGB sensor may interact with each light wavelength in different ways. In some embodiments, an optical signal including a light spectrum is sent through fiber 208, and a reflection spectrum is analyzed to measure several FBG signals simultaneously. The reflection spectrum can be analyzed, for example, using an interferometer to separate the spectrum according to the wavelengths of the component light rays.

В некоторых вариантах осуществления датчики FBG могут быть использованы для определения формы волокна 208. Например, в некоторых вариантах осуществления волокно 208 содержит два или больше сердечников, расположенных с промежутком, причем каждый сердечник включает в себя несколько датчиков 210. Как описано выше, датчики 210 каждого сердечника волокна 208 могут быть использованы для определения данных деформации относительно волокна 208. Если сердечники смонтированы таким образом, что они не расположены в одной плоскости, когда волокно 208 изгибается, каждый сердечник будет испытывать различную деформацию. Разница в деформации между каждым сердечником может быть использована для определения кривизны вдоль отдельных точек по волокну и может быть использована для определения формы волокна 208. Путем определения деформации вдоль нескольких не лежащих в одной плоскости сердечников может быть определен многомерный дифференциальный вектор деформации. Используя дифференциальный вектор деформации, могут быть определены данные о кривизне и форме волокна 208. В примере варианта осуществления волокно 208 с тремя не лежащими в одной плоскости сердечниками может быть использовано для определения данных трехмерной формы волокна 208. В некоторых вариантах осуществления несколько волокон 208, каждое с единичным сердечником, могут быть использованы вместо единственного волокна 208 с несколькими сердечниками. В некоторых вариантах осуществления определение формы может быть выполнено, используя серийно производимые приборы, например, используя опросное устройство распределенного волоконно-оптического датчика, систему с распределенным измерением или оптическим рефлектометром обратного рассеяния линии продуктов компании Luna Innovations Incorporated (Роанок, штат Вирджиния).In some embodiments, the FBG sensors can be used to determine the shape of the fiber 208. For example, in some embodiments, the fiber 208 contains two or more cores spaced, each core including several sensors 210. As described above, the sensors 210 of each fiber core 208 can be used to determine the deformation data relative to fiber 208. If the cores are mounted so that they are not located in the same plane when the fiber 208 bends I, each core will experience a different strain. The difference in deformation between each core can be used to determine the curvature along individual points along the fiber and can be used to determine the shape of the fiber 208. By determining the deformation along several cores not lying on the same plane, a multidimensional differential strain vector can be determined. Using the differential strain vector, data on the curvature and shape of the fiber 208 can be determined. In an example embodiment, fiber 208 with three non-lying cores can be used to determine the three-dimensional shape of fiber 208. In some embodiments, multiple fibers 208 each with a single core, can be used instead of a single fiber 208 with multiple cores. In some embodiments, shape determination may be performed using commercially available instruments, for example, using a distributed fiber optic interrogator, a distributed measurement system, or an optical backscatter reflectometer of a Luna Innovations Incorporated product line (Roanoke, Virginia).

В некоторых вариантах осуществления система 200 контроля может определять пространственную информацию, относящуюся к каждому из измерений. То есть система 200 контроля может измерять термомеханические свойства и определять местоположение, направление и/или ориентацию измерений относительно бурильной колонны 120. Это может быть выполнено различными способами. Например, в некоторых вариантах осуществления система 200 контроля может выполнять измерения от отдельных точек волокна 208. Если пространственное расположение волокна 208 известно, система 200 контроля может использовать эти данные для определения конкретного положения и/или ориентации источника измерений. Например, если известно, что волокно 208 навито по спирали вокруг BHA 122, измерения от отдельной точки волокна 208 могут быть соотнесены с конкретной точкой вдоль данной спирали. Данная точка может быть использована для определения местоположения, направления и ориентации измерения относительно бурильной колонны 120. В некоторых вариантах осуществления пространственные данные могут быть определены, частично, на основании измеренной формы волокна 208.In some embodiments, the monitoring system 200 may determine spatial information related to each of the measurements. That is, the control system 200 can measure the thermomechanical properties and determine the location, direction and / or orientation of the measurements relative to the drill string 120. This can be done in various ways. For example, in some embodiments, the monitoring system 200 can take measurements from individual points of the fiber 208. If the spatial arrangement of the fiber 208 is known, the monitoring system 200 can use this data to determine the specific position and / or orientation of the measurement source. For example, if it is known that fiber 208 is wound in a spiral around BHA 122, measurements from a single point of fiber 208 can be correlated with a specific point along a given spiral. This point can be used to determine the location, direction and orientation of the measurement relative to the drill string 120. In some embodiments, spatial data can be determined, in part, based on the measured shape of the fiber 208.

В некоторых вариантах осуществления вместо датчиков FBG система 200 контроля может содержать другие типы датчиков 210, такие как датчики микроизгиба, интерферометрические датчики, датчики поляриметра или сочетания двух или больше различных типов датчиков. Например, датчики 210 могут быть датчиками микроизгиба. В некоторых вариантах осуществления, если волокно 208 подвергают малой деформации (т.е. «микроизгибу»), световые лучи во внутреннем сердечнике волокна могут превышать критический угол внутреннего сердечника. Это приводит к перераспределению энергии между внутренним сердечником и оболочечными модами. Направляемые моды более высокого порядка внутреннего сердечника соединяются с оболочечными модами, что приводит к уменьшению распространения света в волокне. Такое соединение мод может быть достигнуто, например, путем размещения волокна в контакте с рядом периодически расположенных деформаторов. Таким образом, микроизгибы вызывают понижение интенсивности света вследствие утечки света в оболочку. Путем контроля и корреляции потерь интенсивности света могут быть разработаны различные типы датчиков микроизгиба, которые могут обеспечивать измерение усилий, воздействующих на них. В некоторых вариантах осуществления датчики с микроскопическим концом легче выполнить, чем другие типы волоконно-оптических датчиков, и они потенциально могут быть выполнены при пониженных затратах.In some embodiments, instead of FBG sensors, the monitoring system 200 may include other types of sensors 210, such as micro-bend sensors, interferometric sensors, polarimeter sensors, or combinations of two or more different types of sensors. For example, the sensors 210 may be microbend sensors. In some embodiments, if the fiber 208 is subjected to small deformation (ie, "micro-bending"), the light rays in the inner core of the fiber may exceed the critical angle of the inner core. This leads to a redistribution of energy between the inner core and cladding modes. Higher-order guided modes of the inner core are coupled to cladding modes, which reduces the propagation of light in the fiber. Such a mode coupling can be achieved, for example, by placing the fiber in contact with a number of periodically arranged deformers. Thus, microbends cause a decrease in light intensity due to the leakage of light into the shell. By monitoring and correlating the loss of light intensity, various types of microbend sensors can be developed that can measure the forces acting on them. In some embodiments, microscopic end sensors are easier to implement than other types of fiber optic sensors, and they can potentially be performed at reduced cost.

Волокно 208 и его датчики 210 могут быть расположены на одном или больше компонентов системы 100, чтобы отслеживать термомеханические свойства, проявляемые данными компонентами. Например, как показано на фиг. 5A, волокно 208 может быть расположено на бурильной трубе 126 BHA 122. Волокно 208 может быть навито вокруг бурильной трубы 126, например, по спирали, так что оно непрерывно навивается вокруг периметра окружности бурильной трубы 126, когда проходит по длине бурильной трубы 126. Это позволяет системе 200 контроля собирать данные непрерывно вдоль длины по оси бурильной трубы 126, а также непрерывно в радиальных направлениях, окружающих бурильную колонну 126. Волокно 208 согласовано с формой бурильной трубы 126 и закреплено относительно канала, так что какая-либо деформация бурильной трубы 126 приводит к соответствующей деформации волокна 208.The fiber 208 and its sensors 210 may be located on one or more components of the system 100 to monitor the thermomechanical properties exhibited by these components. For example, as shown in FIG. 5A, fiber 208 can be located on drill pipe 126 of BHA 122. Fiber 208 can be wound around drill pipe 126, for example, in a spiral fashion so that it continuously wraps around the circumference of drill pipe 126 as it passes along the length of drill pipe 126. This allows the control system 200 to collect data continuously along the length along the axis of the drill pipe 126, as well as continuously in the radial directions surrounding the drill string 126. The fiber 208 is aligned with the shape of the drill pipe 126 and fixed relative to the channel, so that any Reformation of the drill pipe 126 leads to a corresponding strain fiber 208.

Волокно 208 может быть расположено в канале 502, так что оно утоплено по наружной периферии бурильной трубы 126. Это проиллюстрировано на фиг. 5B, где в увеличенном виде показана обведенная пунктиром область по фиг. 5A. Как и волокно 208, канал 502 может проходить по длине бурильной трубы 126 и может обвивать бурильную трубу 126 по спирали.Fiber 208 may be located in channel 502 so that it is recessed along the outer periphery of drill pipe 126. This is illustrated in FIG. 5B, where an enlarged view shows the dotted region of FIG. 5A. Like fiber 208, channel 502 can extend along the length of drill pipe 126 and can wrap spiral pipe 126 around pipe.

В некоторых вариантах осуществления волокно 208 защищено оболочкой 504. Например, как показано на фиг. 5C-D, оболочка 504 окружает волокно 208 в канале 502, защищает волокно 208 от внешней среды и гарантирует, что волокно 208 закреплено относительно бурильной трубы 126. Оболочка 504 может быть нанесена с помощью какого-либо процесса нанесения твердого материала поверх волокна 208, например, методом сварки или плазменной сварки дугой прямого действия (plasma transferred arc, PTA).In some embodiments, fiber 208 is protected by sheath 504. For example, as shown in FIG. 5C-D, the sheath 504 surrounds the fiber 208 in the channel 502, protects the fiber 208 from the external environment and ensures that the fiber 208 is fixed relative to the drill pipe 126. The sheath 504 can be applied by any process of applying solid material over the fiber 208, for example , by welding or plasma welding with a direct arc (plasma transferred arc, PTA).

Волокно 208 может соединять другие компоненты системы 200 контроля и системы 100 различными способами. Например, согласно фиг. 6 пример BHA 122 может включать в себя одну или больше бурильных труб 126 с волокном 208, расположенным в канале 502, проходящем вдоль длин бурильных труб 126. Бурильная труба 126 соединена на одном конце оси с элементом 602 источника, который содержит модули 204 источника сигнала (не показано) системы 200. Элемент 602 источника соединен с бурильной трубой 126 вдоль нижней части BHA 122 и обеспечивает точку соединения между волокном 208 и модулями 204 источника сигнала, так что оптический сигнал, создаваемый модулями 204 источника сигнала, направляется вдоль отрезка волокна 208 к верхнему концу BHA 122.The fiber 208 may connect other components of the control system 200 and the system 100 in various ways. For example, as shown in FIG. 6, an example BHA 122 may include one or more drill pipes 126 with a fiber 208 located in a channel 502 extending along the lengths of the drill pipes 126. The drill pipe 126 is connected at one end of the axis to a source element 602 that contains signal source modules 204 ( not shown) of the system 200. The source element 602 is connected to the drill pipe 126 along the bottom of the BHA 122 and provides a connection point between the fiber 208 and the signal source modules 204, so that the optical signal generated by the signal source modules 204 is directed along a Fence 208 to the upper end of BHA 122.

Модули 206 обнаружения сигнала могут быть расположены на конце, противоположном модулям 204 источника сигнала, например в переходных муфтах 604 MWD/LWD, на другой части бурильной колонны 120, или на поверхности (например, на блоке 110 управления на поверхности). Модули 204 источника сигнала связаны с волокном 208 на конце, противоположном модулям 204 источника сигнала, и могут обеспечивать данные о поведении отражения оптических сигналов при прохождении через волокно 208.The signal detection modules 206 may be located at the end opposite to the signal source modules 204, for example in MWD / LWD reducers 604, on another part of the drill string 120, or on the surface (for example, on the surface control unit 110). The signal source modules 204 are coupled to the fiber 208 at the end opposite to the signal source modules 204 and can provide data on the reflection behavior of optical signals when passing through the fiber 208.

Модуль 202 обработки сигнала может быть расположен в различных местоположениях, например вдоль бурильной колонны 120 или на поверхности (например, в блоке 110 управления на поверхности). Модуль 202 обработки сигнала связан с модулями 204 источника сигнала и модулями 206 обнаружения сигнала посредством одного или больше передатчиков сигнала (например, соединения для проводной или беспроводной передачи сигнала). Модуль 202 обработки сигнала управляет работой модулей 204 источника сигнала и модулей 206 обнаружения сигнала и обрабатывает оптический сигнал, чтобы определять данные относительно одного или больше свойств и связанного с этим местоположения и ориентации вдоль волокна 208.The signal processing unit 202 may be located at various locations, for example along the drill string 120 or on the surface (for example, in the surface control unit 110). The signal processing module 202 is coupled to the signal source modules 204 and the signal detection modules 206 via one or more signal transmitters (e.g., a connection for a wired or wireless signal transmission). The signal processing module 202 controls the operation of the signal source modules 204 and the signal detection modules 206 and processes the optical signal to determine data regarding one or more properties and the associated location and orientation along the fiber 208.

Как показано на фиг. 6, два или больше компонентов бурильной колонны 120 (например, BHA 122) могут быть соединены с помощью соединительного элемента 606. Соединительный элемент 606 обеспечивает надежное соединение между двумя смежными компонентами и позволяет волокну 208 проходить между двумя компонентами. Например, переходная муфта 604 MWD/LWD может быть соединена с бурильной трубой 126a с использованием соединительного элемента 606a. В другом примере две бурильные трубы 126a-b могут быть соединены с использованием соединительного элемента 606b. В еще одном примере бурильная труба 126b и элемент 602 источника могут быть соединены с использованием соединительного элемента 606c. В каждом из этих примеров волокно 208 непрерывно проходит через два соединенных компонента.As shown in FIG. 6, two or more components of the drill string 120 (eg, BHA 122) can be connected using a connecting element 606. The connecting element 606 provides a reliable connection between two adjacent components and allows the fiber 208 to pass between the two components. For example, the MWD / LWD adapter sleeve 604 may be coupled to the drill pipe 126a using a connector 606a. In another example, two drill pipes 126a-b may be connected using a connecting member 606b. In yet another example, drill pipe 126b and source member 602 may be coupled using coupler 606c. In each of these examples, fiber 208 continuously passes through two connected components.

Соединительный элемент 606 более подробно показан на фиг. 7A-C. Соединительный элемент 606 является, в общем, трубчатым и содержит выступ 702 на одном конце оси и углубление 704 на другом конце оси. Выступ 702 и углубление 704 позволяют надежно устанавливать соединительный элемент 606 в компонент с соответствующим углублением или выступом соответственно. Соединительный элемент 606 содержит два канала 706 и 708. Канал 706 расположен в центре по оси соединительного элемента 606 и обеспечивает протекание материала между двумя взаимосвязанными компонентами. Например, в некоторых вариантах осуществления, когда соединительный элемент 606b подсоединен между двумя бурильными трубами 126a-b, канал 706 позволяет протекать буровому раствору между каждой из бурильных труб 126a-b. Канал 708 расположен вдоль радиального периметра соединительного элемента 606 и позволяет волокну 208 проходить между двумя взаимосвязанными компонентами. Например, в некоторых вариантах осуществления, когда соединительный элемент 606b подсоединен между двумя бурильными трубами 126a-b, канал 708 позволяет волокну 208 проходить между каналом 502 первой бурильной трубы 126a в канал 502 второй бурильной трубы 126b. Соединительный элемент 606 может также содержать одну или больше муфт 710, которая может скользить над концами соединительного элемента 606, чтобы закреплять точку соединения между соединительным элементом 606 и соединяемым компонентом.The connecting element 606 is shown in more detail in FIG. 7A-C. The connecting element 606 is generally tubular and comprises a protrusion 702 at one end of the axis and a recess 704 at the other end of the axis. The protrusion 702 and the recess 704 can reliably install the connecting element 606 in the component with the corresponding recess or protrusion, respectively. The connecting element 606 contains two channels 706 and 708. The channel 706 is located in the center along the axis of the connecting element 606 and allows the flow of material between two interconnected components. For example, in some embodiments, when a connecting member 606b is connected between two drill pipes 126a-b, a channel 706 allows drilling fluid to flow between each of the drill pipes 126a-b. Channel 708 is located along the radial perimeter of the connecting element 606 and allows the fiber 208 to pass between two interconnected components. For example, in some embodiments, when the connecting member 606b is connected between the two drill pipes 126a-b, the channel 708 allows the fiber 208 to pass between the channel 502 of the first drill pipe 126a into the channel 502 of the second drill pipe 126b. The connecting element 606 may also contain one or more couplings 710, which can slide over the ends of the connecting element 606 to secure the connection point between the connecting element 606 and the connected component.

Для обеспечения того, чтобы волокно 208 могло непрерывно проходить между двумя взаимосвязанными компонентами, один или больше компонентов могут содержать один или больше участков с уменьшенными наружными диаметрами. Как показано на фиг. 8A, пример бурильной трубы 126 включает в себя концевой участок 802 с выступом 804, соответствующим углублению 704 соединительного элемента 606. Бурильная труба 126 также содержит участок 806 с уменьшенным наружным диаметром по сравнению с диаметром главного удлинения 808 бурильной трубы 126. Как показано на фиг. 8B, когда выступ 804 бурильной трубы 126 посажен в углубление 704 соединительного элемента 606, участок 806 остается снаружи соединительного элемента 606. Данный участок 806 обеспечивает плавное прохождение волокна 208 из канала 502 бурильной трубы 126 в канал 708 бурильной трубы 606, так что оно может непрерывно проходить между двумя компонентами. Как показано на фиг. 8C, соединительный элемент 606 может быть использован для соединения двух компонентов друг с другом (например, двух бурильных труб 126a-b) таким образом, чтобы волокно 208 непрерывно проходило между каждым из соединенных компонентов.To ensure that the fiber 208 can continuously pass between two interconnected components, one or more components can contain one or more sections with reduced outer diameters. As shown in FIG. 8A, an example of the drill pipe 126 includes an end portion 802 with a protrusion 804 corresponding to a recess 704 of the connecting member 606. The drill pipe 126 also includes a section 806 with a reduced outer diameter compared to the diameter of the main extension 808 of the drill pipe 126. As shown in FIG. 8B, when the protrusion 804 of the drill pipe 126 is seated in the recess 704 of the connecting element 606, the portion 806 remains outside the connecting element 606. This portion 806 provides a smooth passage of the fiber 208 from the channel 502 of the drill pipe 126 to the channel 708 of the drill pipe 606 so that it can continuously pass between two components. As shown in FIG. 8C, the connecting element 606 can be used to connect two components to each other (for example, two drill pipes 126a-b) so that the fiber 208 runs continuously between each of the connected components.

В некоторых вариантах осуществления может быть использовано больше чем одно волокно 208. Например, бурильная труба 126 может содержать два или больше волокон 208, навитых вдоль ее периферии. Волокна могут быть расположены таким образом, чтобы они находились на одинаковом расстоянии друг от друга (например, были расположены так, чтобы они сохраняли постоянное расстояние друг от друга вдоль бурильной трубы 126), или они могут быть расположены по другим схемам. Например, в некоторых вариантах осуществления волокна 208 могут быть расположены таким образом, чтобы в одном или больше местоположений волокна 208 находились ближе друг к другу, чем в одном или больше других местоположений. В некоторых вариантах осуществления одно или больше волокон 208 объединены в жгут друг с другом, так что каждое из них проходит параллельно в непосредственной близости по их длине протяженности.In some embodiments, more than one fiber 208 may be used. For example, drill pipe 126 may comprise two or more fibers 208 wound along its periphery. The fibers can be arranged so that they are at the same distance from each other (for example, are arranged so that they maintain a constant distance from each other along the drill pipe 126), or they can be arranged in other patterns. For example, in some embodiments, the fibers 208 may be located so that at one or more locations the fibers 208 are closer to each other than at one or more other locations. In some embodiments, one or more fibers 208 are bundled together with each other so that each one runs in parallel in close proximity along their length.

В некоторых вариантах осуществления волокно 208 может быть расположено по различным схемам. Например, в некоторых вариантах осуществления волокно 208 может быть навито с переменным шагом, так что оно навивается более часто вокруг определенных участков по сравнению с другими участками. В некоторых вариантах осуществления вместо спиральной схемы волокно 208 может быть расположено таким образом, что оно проходит, по сути, параллельно длине по оси бурильной трубы 126. В некоторых вариантах осуществления волокно 208 может быть расположено в соответствии с любым другим произвольным расположением. В некоторых вариантах осуществления волокно 208 может включать в себя сочетание двух или больше таких расположений. Например, в некоторых вариантах осуществления волокно 208 может иметь участок со схемой постоянной спирали, участок с параллельной схемой и участок со схемой переменной спирали.In some embodiments, fiber 208 may be arranged in various patterns. For example, in some embodiments, the fiber 208 may be wound in a variable pitch so that it wraps more frequently around certain sections as compared to other sections. In some embodiments, instead of a spiral pattern, the fiber 208 can be positioned so that it extends essentially parallel to the length along the axis of the drill pipe 126. In some embodiments, the fiber 208 can be positioned in accordance with any other arbitrary arrangement. In some embodiments, fiber 208 may include a combination of two or more such locations. For example, in some embodiments, the fiber 208 may have a portion with a constant helix pattern, a portion with a parallel pattern, and a portion with a variable helix pattern.

В некоторых вариантах осуществления модель 204 источника сигнала и модуль 206 обнаружения сигнала могут быть расположены на одном конце волокна 208, а не на противоположных концах. Модуль 206 обнаружения сигнала может содержать интерферометр для анализа спектра отраженных длин волн света, чтобы определять одно или больше термомеханических свойств.In some embodiments, the signal source model 204 and the signal detection module 206 may be located at one end of the fiber 208, rather than at opposite ends. Signal detection module 206 may include an interferometer for analyzing a spectrum of reflected light wavelengths to determine one or more thermomechanical properties.

Способ, описанный выше, может быть воплощен в цифровой электронной схеме или в компьютерном программном обеспечении, встроенной программе или аппаратуре, включая структуры, раскрытые в настоящем описании, и их структурные эквиваленты, или в сочетании одного или больше из них. Например, модуль 202 обработки сигнала может содержать электронный процессор, и электронный процессор может быть использован для обработки оптических сигналов, обнаруженных модулем 206 обнаружения сигнала, чтобы определять одно или больше термомеханических свойств, как описано выше. В другом примере электронный процессор может быть использован для управления работой модуля 204 источника сигнала, модуля 206 обнаружения сигнала и/или модуля 212 визуализации.The method described above may be embodied in digital electronic circuitry or in computer software, firmware, or hardware, including the structures disclosed herein and their structural equivalents, or in combination of one or more of them. For example, the signal processing module 202 may comprise an electronic processor, and the electronic processor may be used to process the optical signals detected by the signal detection module 206 to determine one or more thermomechanical properties, as described above. In another example, an electronic processor may be used to control the operation of a signal source module 204, a signal detection module 206, and / or a visualization module 212.

Термин «электронный процессор» охватывает все виды аппаратов, устройств и машин для обработки данных, включая, например, программируемый процессор, компьютер, систему на микросхемах или их множество, или сочетания вышеуказанного. Устройство может содержать логические схемы специального назначения, например логическая матрица, программируемая пользователем (FPGA, field programmable gate array), или интегральная схема специального назначения (ASIC, application specific integrated circuit). Устройство может также содержать, в дополнение к аппаратному обеспечению, код, создающий условия выполнения компьютерной программы, о которой идет речь, например, код, создающий процессорную встроенную программу, стек протоколов, систему управления базами данных, операционную систему, межплатформенную среду выполнения, виртуальную машину или сочетание одного или больше из них. Оборудование и среда выполнения позволяют реализовывать разнообразные отличающиеся одна от другой инфраструктуры вычислительной модели - такие, как инфраструктуры веб-сервисов, распределенных вычислений и сетевых параллельных вычислений.The term "electronic processor" covers all types of apparatuses, devices, and machines for processing data, including, for example, a programmable processor, a computer, a system on microcircuits, or a plurality thereof, or combinations thereof. The device may contain special-purpose logic circuits, for example, user-programmable logic arrays (FPGAs, field programmable gate arrays), or special-purpose integrated circuits (ASICs). The device may also contain, in addition to hardware, code that creates the conditions for the computer program in question, for example, code that creates the processor firmware, protocol stack, database management system, operating system, cross-platform runtime, virtual machine or a combination of one or more of them. The hardware and runtime allow you to implement a variety of different computing model infrastructures, such as web services, distributed computing, and network parallel computing infrastructures.

Процессоры, подходящие для выполнения компьютерной программы, включают в себя, например, микропроцессоры общего и специального назначения и один или больше процессоров любого вида цифрового компьютера. Обычно процессор должен принимать команды и данные от постоянного запоминающего устройства или оперативного запоминающего устройства, или от обоих. Основными элементами компьютера являются процессор для выполнения действий в соответствии с командами и одно или больше запоминающих устройств для сохранения команд и данных. Вообще, компьютер также должен включать в себя или должен быть функционально связан для приема данных или передачи данных, или их обоих, с одним или больше запоминающих устройств большой емкости, например, магнитные, магнитооптические диски или оптические диски. Однако эти устройства не являются обязательными компонентами компьютера. Кроме того, компьютер может быть встроен в другое устройство, например мобильный телефон, персональный цифровой секретарь (personal digital assistant, PDA), мобильный аудио или видеоплеер, игровую приставку, приемник системы глобального позиционирования (Global Positioning System, GPS) или переносной накопитель (например, флэш-память универсальной последовательной шины (universal serial bus, USB)), к примеру. Устройства, подходящие для хранения команд компьютерной программы и данных, включают в себя все виды энергонезависимой памяти, в том числе, например, полупроводниковые запоминающие устройства, например, EPROM, EEPROM и устройства флэш-памяти; магнитные диски, например, внутренние жесткие диски или сменные диски; магнитооптические диски; и компакт-диски и цифровые диски. Процессор и память могут быть дополнены специализированной логической схемой или включены в ее комплектацию.Processors suitable for executing a computer program include, for example, general and special purpose microprocessors and one or more processors of any kind of digital computer. Typically, the processor should receive instructions and data from read-only memory or random access memory, or both. The main elements of a computer are a processor for performing actions in accordance with commands and one or more storage devices for storing commands and data. In general, a computer should also include, or be functionally connected to receive data or transmit data, or both, with one or more mass storage devices, for example, magnetic, magneto-optical disks or optical disks. However, these devices are not required components of the computer. In addition, the computer can be integrated into another device, such as a mobile phone, personal digital assistant (PDA), mobile audio or video player, game console, Global Positioning System (GPS) receiver, or portable storage device (e.g. flash memory of a universal serial bus (universal serial bus, USB)), for example. Devices suitable for storing computer program instructions and data include all kinds of non-volatile memory, including, for example, semiconductor memory devices, for example, EPROM, EEPROM and flash memory devices; magnetic drives, such as internal hard drives or removable drives; magneto-optical disks; and compact discs and digital discs. The processor and memory can be supplemented by a specialized logic circuit or included in its package.

В общем, в одном аспекте система включает в себя оборудование низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA), которое содержит одну или больше бурильных труб и буровое долото, соединенное с одной или больше бурильных труб. Система также содержит систему датчиков для контроля BHA. Система датчиков включает в себя один или больше отрезков оптического волокна, навитого по спирали и проходящего вдоль одной или больше бурильных труб, модуль источника сигнала, расположенный так, чтобы излучать оптический сигнал в один или больше отрезков оптического волокна, модуль обнаружения сигнала, расположенный так, чтобы обнаруживать оптический сигнал, направленный из модуля источника сигнала, по одному или больше отрезков оптического волокна, модуль обработки сигнала, поддерживающий связь с модулем обнаружения сигнала, и пульт оператора, поддерживающий связь с модулем обработки сигнала. Модуль обработки сигнала программируют, чтобы во время работы системы определять данные измерений на основе обнаруженного оптического сигнала о термомеханических свойствах в ряде различных местоположений на одной или больше бурильных труб в то время, когда BHA используют для бурения скважины. Модуль обработки сигнала также программируют, чтобы во время работы системы отправлять сигнал на пульт оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.In general, in one aspect, a system includes a bottomhole assembly (BHA) equipment that includes one or more drill pipes and a drill bit connected to one or more drill pipes. The system also includes a sensor system for BHA monitoring. The sensor system includes one or more segments of an optical fiber spirally wound along one or more drill pipes, a signal source module arranged to radiate an optical signal into one or more segments of an optical fiber, a signal detection module located so to detect an optical signal directed from the signal source module, one or more pieces of optical fiber, a signal processing module in communication with the signal detection module, and bullets operator in communication with the signal processing module. The signal processing module is programmed to determine measurement data based on the detected optical signal of thermomechanical properties at a number of different locations on one or more drill pipes during system operation while the BHA is being used to drill a well. The signal processing module is also programmed to send a signal to the operator console during system operation when the measurement data exceeds a threshold value.

Варианты осуществления данного аспекта могут включать в себя одну или больше следующих характеристик. Модуль обработки сигнала может быть, кроме того, запрограммирован, чтобы во время работы системы обеспечивать рекомендации на пульте оператора, основанные на данных измерений и пороговом значении. Термомеханическим свойством может быть деформация. Термомеханическим свойством может быть температура. Термомеханическим свойством может быть давление. Термомеханическим свойством может быть форма BHA. BHA может содержать по меньшей мере две бурильные трубы, соединенные друг с другом посредством соединительного устройства, причем соединительное устройство включает в себя стенку трубчатой формы, проходящую от первого конца и второго конца, и канал между первым концом и вторым концом, и при этом один или больше отрезков оптического волокна проходят через канал, чтобы непрерывно проходить по меньшей мере через две бурильные трубы и соединительное устройство. Один или больше отрезков оптического волокна могут быть расположены в одном или больше каналов, которые проходят по спирали вдоль BHA. Система может, кроме того, содержать защитную оболочку, расположенную в одном или больше каналов. Модуль источника сигнала может быть расположен между одной или больше бурильных труб и буровым долотом. Система может, кроме того, содержать модуль визуализации, поддерживающий связь с модулем обработки сигнала, при этом модуль визуализации программируют для вывода данных измерений и индикации местоположения, соответствующего данным измерений, во время работы системы.Embodiments of this aspect may include one or more of the following characteristics. The signal processing module can also be programmed to provide recommendations on the operator’s console during operation of the system based on measurement data and a threshold value. Thermomechanical property may be deformation. The thermomechanical property may be temperature. The thermomechanical property may be pressure. The thermomechanical property may be the BHA form. The BHA may comprise at least two drill pipes connected to each other by means of a connecting device, the connecting device including a tubular wall extending from the first end and second end, and a channel between the first end and the second end, and one or more segments of the optical fiber pass through the channel to continuously pass through at least two drill pipes and a connecting device. One or more segments of the optical fiber may be located in one or more channels that extend in a spiral along the BHA. The system may further comprise a containment located in one or more channels. The signal source module may be located between one or more drill pipes and a drill bit. The system may further comprise a visualization module in communication with the signal processing module, wherein the visualization module is programmed to output measurement data and indicate the location corresponding to the measurement data during system operation.

В общем, в другом аспекте способ контроля оборудования низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA) включает в себя направление оптического сигнала в один или больше отрезков оптического волокна, навитого по спирали вокруг и проходящего вдоль одной или больше бурильных труб BHA, обнаружение оптического сигнала, после того как оптический сигнал направлен по одному или больше отрезков оптического волокна, определение на основе обнаруженного оптического сигнала данных измерений о термомеханических свойствах в ряде различных местоположений на одной или больше бурильных труб, в то время, когда BHA используют для бурения скважины, и отправку сигнала на пульт оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.In general, in another aspect, a method for monitoring bottom hole assembly (BHA) equipment includes directing an optical signal into one or more pieces of optical fiber spirally wound around and extending along one or more BHA drill pipes, detecting an optical signal, after the optical signal is directed along one or more segments of the optical fiber, determination based on the detected optical signal of the measurement data on thermomechanical properties in a number of different locations on one one or more drill pipes at a time when BHA is used for drilling a well, and sending a signal to the operator’s console when the measurement data exceeds a threshold value.

Варианты осуществления данного аспекта могут включать в себя одну или больше следующих характеристик. Способ может, кроме того, включать в себя обеспечение рекомендаций для пользователя, основанных на данных измерений и пороговом значении. Термомеханическим свойством может быть деформация. Термомеханическим свойством может быть температура. Термомеханическим свойством может быть давление. Термомеханическим свойством может быть форма BHA. Способ может, кроме того, включать в себя отображение данных измерений и индикацию местоположения на BHA, которое соответствует данным измерений.Embodiments of this aspect may include one or more of the following characteristics. The method may further include providing recommendations to the user based on measurement data and a threshold value. Thermomechanical property may be deformation. The thermomechanical property may be temperature. The thermomechanical property may be pressure. The thermomechanical property may be the BHA form. The method may further include displaying the measurement data and indicating the location on the BHA that corresponds to the measurement data.

В общем, в другом аспекте система датчиков для контроля оборудования низа бурильной колонны (BHA) включает в себя один или больше отрезков оптического волокна, выполненного с возможностью навивки по спирали и проходящего вдоль BHA, модуль источника сигнала, расположенный так, чтобы излучать оптический сигнал в один или больше отрезков оптического волокна, модуль обнаружения сигнала, расположенный так, что принимать оптический сигнал, направленный из модуля источника сигнала, по одному или больше отрезков оптического волокна, модуль обработки сигнала, поддерживающий связь с модулем обнаружения сигнала, и пульт оператора, поддерживающий связь с модулем обработки сигнала. Модуль обработки сигнала программируют, чтобы во время работы системы определять данные измерений о термомеханических свойствах в ряде различных местоположений на BHA и отправлять сигнал на пульт оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.In general, in another aspect, the sensor system for monitoring the bottom of the drill string (BHA) includes one or more pieces of spiral-wound optical fiber extending along the BHA, a signal source module arranged to emit an optical signal in one or more segments of the optical fiber, a signal detection module, arranged so that to receive an optical signal directed from the signal source module, one or more segments of the optical fiber, the processing module signal ki, which communicates with the signal detection module, and an operator panel, which communicates with the signal processing module. The signal processing module is programmed to determine measurement data on thermomechanical properties at a number of different locations on the BHA during system operation and send a signal to the operator console when the measurement data exceeds a threshold value.

Варианты осуществления данного аспекта могут включать в себя одну или больше следующих характеристик. Модуль обработки сигнала может быть, кроме того, запрограммирован, чтобы во время работы системы обеспечивать рекомендации на пульте оператора, основанные на данных измерений и пороговом значении. Термомеханическим свойством может быть деформация. Термомеханическим свойством может быть температура. Термомеханическим свойством может быть давление. Термомеханическим свойством может быть форма BHA. Модуль источника сигнала может быть расположен между бурильной трубой и буровым долотом. Система может, кроме того, содержать модуль визуализации, поддерживающий связь с модулем обработки сигнала, при этом модуль визуализации программируют для вывода данных измерений и индикации местоположения на BHA, соответствующего данным измерений, во время работы системы. Система может, кроме того, содержать соединительное устройство, соединяющее первый участок BHA со вторым участком BHA, причем соединительное устройство содержит стенку трубчатой формы, проходящую от первого конца и второго конца, и канал между первым концом и вторым концом, и при этом один или больше отрезков оптического волокна проходят через канал, чтобы непрерывно проходить по меньшей мере через две бурильные трубы и соединительное устройство.Embodiments of this aspect may include one or more of the following characteristics. The signal processing module can also be programmed to provide recommendations on the operator’s console during operation of the system based on measurement data and a threshold value. Thermomechanical property may be deformation. The thermomechanical property may be temperature. The thermomechanical property may be pressure. The thermomechanical property may be the BHA form. The signal source module may be located between the drill pipe and the drill bit. The system may further comprise a visualization module in communication with the signal processing module, wherein the visualization module is programmed to output measurement data and indicate the location on the BHA corresponding to the measurement data during system operation. The system may further comprise a connecting device connecting the first portion of the BHA to the second portion of the BHA, the connecting device comprising a wall of tubular shape extending from the first end and second end, and a channel between the first end and the second end, and one or more segments of the optical fiber pass through the channel to continuously pass through at least two drill pipes and a connecting device.

Был описан ряд вариантов осуществления. Другие варианты осуществления находятся в пределах объема следующих пунктов формулы.A number of embodiments have been described. Other embodiments are within the scope of the following claims.

Claims (53)

1. Система контроля оборудования низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA), содержащая:1. The control system equipment bottom of the drill string (bottomhole assembly, BHA), containing: оборудование низа бурильной колонны, содержащее одну или больше бурильных труб и буровое долото, соединенное с одной или больше бурильных труб, иbottom hole equipment comprising one or more drill pipes and a drill bit connected to one or more drill pipes, and систему датчиков для контроля BHA, содержащую:A BHA sensor system comprising: один или больше отрезков оптического волокна, навитых по спирали и проходящих вдоль одной или больше бурильных труб;one or more lengths of optical fiber spirally wound along one or more drill pipes; модуль источника сигнала, содержащий источник оптического сигнала, расположенный так, чтобы излучать оптический сигнал в один или больше отрезков оптического волокна;a signal source module comprising an optical signal source positioned to radiate an optical signal into one or more segments of an optical fiber; модуль обнаружения сигнала, содержащий приемник оптического сигнала, расположенный так, чтобы обнаруживать оптический сигнал, направленный от модуля источника сигнала по одному или больше отрезков оптического волокна;a signal detection module, comprising: an optical signal receiver arranged to detect an optical signal directed from one or more pieces of optical fiber from the signal source module; модуль обработки сигнала, содержащий электронный процессор, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обнаружения, иa signal processing module comprising an electronic processor configured to communicate with a detection module, and пульт или интерфейс оператора, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обработки сигнала,remote control or operator interface, configured to communicate with the signal processing module, при этом модуль обработки сигнала запрограммирован, чтобы во время работы системы:the signal processing module is programmed so that during system operation: определять данные измерений на основе обнаруженного оптического сигнала о термомеханических свойствах в множестве различных местоположений на одной или больше бурильных труб, в то время как BHA используют для бурения скважины, иdetermine measurement data based on the detected optical signal of thermomechanical properties at many different locations on one or more drill pipes, while BHA is used for drilling a well, and отправлять сигнал на пульт или интерфейс оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.send a signal to the remote control or operator interface when the measurement data exceeds a threshold value. 2. Система по п. 1, в которой модуль обработки сигнала дополнительно запрограммирован, чтобы во время работы указанной системы обеспечивать рекомендации на пульте или интерфейсе оператора, основанные на данных измерений и пороговом значении.2. The system of claim 1, wherein the signal processing module is further programmed to provide recommendations on the remote control or operator interface based on the measurement data and the threshold value during operation of the specified system. 3. Система по п. 1, в которой термомеханическим свойством является деформация.3. The system of claim 1, wherein the thermomechanical property is deformation. 4. Система по п. 1, в которой термомеханическим свойством является температура.4. The system of claim 1, wherein the thermomechanical property is temperature. 5. Система по п. 1, в которой термомеханическим свойством является давление.5. The system of claim 1, wherein the thermomechanical property is pressure. 6. Система по п. 1, в которой термомеханическим свойством является форма BHA.6. The system of claim 1, wherein the thermomechanical property is the BHA form. 7. Система по п. 1, в которой BHA содержит по меньшей мере две бурильные трубы, соединенные друг с другом посредством соединительного устройства;7. The system of claim 1, wherein the BHA comprises at least two drill pipes connected to each other by means of a connecting device; при этом соединительное устройство содержит стенку трубчатой формы, проходящую от первого конца и второго конца, и канал между первым и вторым концом;wherein the connecting device comprises a tubular-shaped wall extending from the first end and the second end, and a channel between the first and second end; при этом один или больше отрезков оптического волокна проходят через канал, чтобы непрерывно проходить по меньшей мере через две бурильных трубы и соединительное устройство.however, one or more segments of the optical fiber pass through the channel to continuously pass through at least two drill pipes and a connecting device. 8. Система по п. 1, в которой один или больше отрезков оптического волокна расположены в одном или больше каналов, которые проходят по спирали вдоль BHA.8. The system of claim 1, wherein one or more segments of the optical fiber are located in one or more channels that extend in a spiral along the BHA. 9. Система по п. 8, кроме того, содержащая защитную оболочку, расположенную в одном или больше каналов.9. The system of claim 8, further comprising a containment located in one or more channels. 10. Система по п. 1, в которой модуль источника сигнала расположен между одной или больше бурильных труб и буровым долотом.10. The system of claim 1, wherein the signal source module is located between one or more drill pipes and a drill bit. 11. Система по п. 1, дополнительно содержащая модуль визуализации, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обработки сигнала, при этом модуль визуализации запрограммирован для вывода данных измерений и индикации местоположения, соответствующего данным измерений, во время работы системы.11. The system of claim 1, further comprising a visualization module configured to communicate with the signal processing module, wherein the visualization module is programmed to output measurement data and indicate a location corresponding to the measurement data during system operation. 12. Способ контроля оборудования низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA), включающий в себя:12. A method for monitoring bottom hole assembly (BHA) equipment, including: направление оптического сигнала в один или больше отрезков оптического волокна, навитого по спирали и проходящего вдоль одной или больше бурильных труб BHA;the direction of the optical signal in one or more segments of the optical fiber, wound in a spiral and passing along one or more drill pipes BHA; обнаружение оптического сигнала, после того как оптический сигнал направлен по одному или больше отрезков оптического волокна;detecting the optical signal after the optical signal is directed along one or more segments of the optical fiber; определение на основе обнаруженного оптического сигнала данных измерений о термомеханических свойствах в множестве различных местоположений на одной или больше бурильных труб, в то время как BHA используют для бурения скважины, иdetermining, based on the detected optical signal, measurement data on thermomechanical properties at a plurality of different locations on one or more drill pipes, while BHAs are used for drilling a well, and отправку сигнала на пульт или интерфейс оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.sending a signal to the remote control or operator interface when the measurement data exceeds a threshold value. 13. Способ по п. 12, дополнительно включающий в себя обеспечение рекомендаций для пользователя, основанных на данных измерений и пороговом значении.13. The method according to p. 12, further comprising providing recommendations to the user based on measurement data and a threshold value. 14. Способ по п. 12, в котором термомеханическим свойством является деформация.14. The method according to p. 12, in which the thermomechanical property is deformation. 15. Способ по п. 12, в котором термомеханическим свойством является температура.15. The method according to p. 12, in which the thermomechanical property is temperature. 16. Способ по п. 12, в котором термомеханическим свойством является давление.16. The method according to p. 12, in which the thermomechanical property is pressure. 17. Способ по п. 12, в котором термомеханическим свойством является форма BHA.17. The method of claim 12, wherein the thermomechanical property is a BHA form. 18. Способ по п. 12, кроме того, включающий в себя отображение данных измерений и индикацию местоположения на BHA, которое соответствует данным измерений.18. The method of claim 12, further comprising displaying the measurement data and indicating the location on the BHA that corresponds to the measurement data. 19. Система датчиков для контроля оборудования низа бурильной колонны (bottomhole assembly, BHA), содержащая:19. A sensor system for monitoring bottom hole assembly (BHA) equipment, comprising: один или больше отрезков оптического волокна, выполненных с возможностью навивки по спирали и прохождения вдоль BHA;one or more pieces of optical fiber, made with the possibility of spiral winding and passing along the BHA; модуль источника сигнала, содержащий источник оптического сигнала, расположенный так, чтобы излучать оптический сигнал в один или больше отрезков оптического волокна;a signal source module comprising an optical signal source positioned to radiate an optical signal into one or more segments of an optical fiber; модуль обнаружения сигнала, содержащий источник оптического сигнала, расположенный так, чтобы принимать оптический сигнал, направленный от модуля источника сигнала по одному или больше отрезков оптического волокна;a signal detection module comprising an optical signal source positioned to receive an optical signal directed from one or more segments of an optical fiber from the signal source module; модуль обработки сигнала, содержащий электронный процессор, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обнаружения, иa signal processing module comprising an electronic processor configured to communicate with a detection module, and пульт или интерфейс оператора, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обработки сигнала,remote control or operator interface, configured to communicate with the signal processing module, при этом модуль обработки сигнала запрограммирован, чтобы во время работы системы:the signal processing module is programmed so that during system operation: определять данные измерений о термомеханических свойствах в множестве различных местоположений на BHA иdetermine thermomechanical measurement data at a variety of different locations on the BHA and отправлять сигнал на пульт или интерфейс оператора, когда данные измерений превышают пороговое значение.send a signal to the remote control or operator interface when the measurement data exceeds a threshold value. 20. Система по п. 19, в которой модуль обработки сигнала, кроме того, запрограммирован, чтобы во время работы системы обеспечивать рекомендации на пульте или интерфейсе оператора, основанные на данных измерений и пороговом значении.20. The system of claim 19, wherein the signal processing module is further programmed to provide recommendations on the remote control or operator interface based on measurement data and a threshold value during system operation. 21. Система по п. 19, в которой термомеханическим свойством является деформация.21. The system of claim 19, wherein the thermomechanical property is deformation. 22. Система по п. 19, в которой термомеханическим свойством является температура.22. The system of claim 19, wherein the thermomechanical property is temperature. 23. Система по п. 19, в которой термомеханическим свойством является давление.23. The system of claim 19, wherein the thermomechanical property is pressure. 24. Система по п. 19, в которой термомеханическим свойством является форма BHA.24. The system of claim 19, wherein the thermomechanical property is the BHA form. 25. Система по п. 19, в которой модуль источника сигнала расположен между бурильной трубой и буровым долотом.25. The system of claim 19, wherein the signal source module is located between the drill pipe and the drill bit. 26. Система по п. 19, дополнительно содержащая модуль визуализации, выполненный с возможностью осуществления связи с модулем обработки сигнала, при этом модуль визуализации запрограммирован для вывода данных измерений и индикации местоположений на BHA, соответствующих данным измерений, во время работы системы.26. The system of claim 19, further comprising a visualization module configured to communicate with the signal processing module, wherein the visualization module is programmed to output measurement data and indicate locations on the BHA corresponding to the measurement data during system operation. 27. Система по п. 19, дополнительно содержащая соединительное устройство, которое соединяет первый участок BHA со вторым участком BHA;27. The system of claim 19, further comprising a connecting device that connects the first BHA to the second BHA; при этом соединительное устройство содержит стенку трубчатой формы, проходящую от первого конца и второго конца, и канал между первым и вторым концом;wherein the connecting device comprises a tubular-shaped wall extending from the first end and the second end, and a channel between the first and second end; при этом один или больше отрезков оптического волокна проходят через канал, чтобы непрерывно проходить по меньшей мере через две бурильных трубы и соединительное устройство.however, one or more segments of the optical fiber pass through the channel to continuously pass through at least two drill pipes and a connecting device.
RU2016115351A 2013-11-27 2013-11-27 Fiber-optic probing of drilling string bottom hole assembly RU2636989C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/072256 WO2015080729A1 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Bottom hole assembly fiber optic shape sensing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636989C1 true RU2636989C1 (en) 2017-11-29

Family

ID=53199507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115351A RU2636989C1 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Fiber-optic probing of drilling string bottom hole assembly

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20160024912A1 (en)
CN (1) CN105849364A (en)
AU (1) AU2013406228B2 (en)
CA (1) CA2928550C (en)
GB (1) GB2535050B (en)
NO (1) NO20160559A1 (en)
RU (1) RU2636989C1 (en)
WO (1) WO2015080729A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9458714B2 (en) 2013-08-20 2016-10-04 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole drilling optimization collar with fiber optics
US11141931B2 (en) 2016-09-15 2021-10-12 University Of Tennessee Research Foundation Smart joint for similar and dissimilar materials including polymers, fiber reinforced composites, metals, concrete, wood based products, and other structural materials
US10801267B1 (en) * 2017-06-08 2020-10-13 Intelligent Fiber Optic Systems, Inc. Drill for characterization of materials
US10955264B2 (en) * 2018-01-24 2021-03-23 Saudi Arabian Oil Company Fiber optic line for monitoring of well operations
EP3867493A4 (en) 2018-11-13 2022-07-06 Motive Drilling Technologies, Inc. Apparatus and methods for determining information from a well
CN112610200B (en) * 2020-12-10 2022-04-01 中国科学院武汉岩土力学研究所 Rock mass structure gyration drilling rod of making a video recording
CN113266339A (en) * 2021-07-08 2021-08-17 西安石油大学 Downhole drilling tool assembly distributed measurement system based on optical fiber sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5524937A (en) * 1994-12-06 1996-06-11 Camco International Inc. Internal coiled tubing connector
US6176323B1 (en) * 1997-06-27 2001-01-23 Baker Hughes Incorporated Drilling systems with sensors for determining properties of drilling fluid downhole
US20080066960A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Baker Hughes Incorporated Fiber Optic Sensors in MWD Applications
US20110225111A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Schlumberger Technology Corporation Use of general bayesian networks in oilfield operations

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5367594A (en) * 1992-09-01 1994-11-22 The Whitaker Corporation Fiber optic splicer-connector
US6532839B1 (en) * 1996-03-29 2003-03-18 Sensor Dynamics Ltd. Apparatus for the remote measurement of physical parameters
US20040043501A1 (en) * 1997-05-02 2004-03-04 Baker Hughes Incorporated Monitoring of downhole parameters and chemical injection utilizing fiber optics
WO2002057805A2 (en) * 2000-06-29 2002-07-25 Tubel Paulo S Method and system for monitoring smart structures utilizing distributed optical sensors
US6641434B2 (en) * 2001-06-14 2003-11-04 Schlumberger Technology Corporation Wired pipe joint with current-loop inductive couplers
DE10219892A1 (en) * 2002-05-03 2004-02-05 Krone Gmbh Coupling for fiber optic connectors
WO2006050488A1 (en) * 2004-11-03 2006-05-11 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Apparatus and method for retroactively installing sensors on marine elements
CN101313127A (en) * 2005-11-21 2008-11-26 国际壳牌研究有限公司 Method for monitoring fluid properties
CN1828261A (en) * 2006-03-31 2006-09-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 Polymer thermomechanical property testing device
US7597142B2 (en) * 2006-12-18 2009-10-06 Schlumberger Technology Corporation System and method for sensing a parameter in a wellbore
US7565834B2 (en) * 2007-05-21 2009-07-28 Schlumberger Technology Corporation Methods and systems for investigating downhole conditions
US7731421B2 (en) * 2007-06-25 2010-06-08 Schlumberger Technology Corporation Fluid level indication system and technique
US8849073B2 (en) * 2009-10-12 2014-09-30 Schlumberger Technology Corporation Pressure and measurement by means of an optical fiber
US8638444B2 (en) * 2011-01-11 2014-01-28 Baker Hughes Incorporated Sensor array configuration for swept-wavelength interferometric-based sensing systems
CN102103229B (en) * 2011-02-21 2012-04-25 中国计量学院 Array waveguide grating insensitive to temperature and polarization
CN202057829U (en) * 2011-02-21 2011-11-30 中国计量学院 Array waveguide grating insensitive to temperature and polarization
US20130094798A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Baker Hughes Incorporated Monitoring Structural Shape or Deformations with Helical-Core Optical Fiber
US9151152B2 (en) * 2012-06-20 2015-10-06 Schlumberger Technology Corporation Thermal optical fluid composition detection
EP2938815A4 (en) * 2012-12-31 2017-01-04 Halliburton Energy Services, Inc. Electronically monitoring drilling conditions of a rotating control device during drilling operations
CN105524937A (en) * 2016-01-27 2016-04-27 南方医科大学 Construction method of vector capable of promoting expression of various genes by virtue of single promoter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5524937A (en) * 1994-12-06 1996-06-11 Camco International Inc. Internal coiled tubing connector
US6176323B1 (en) * 1997-06-27 2001-01-23 Baker Hughes Incorporated Drilling systems with sensors for determining properties of drilling fluid downhole
US20080066960A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Baker Hughes Incorporated Fiber Optic Sensors in MWD Applications
US20110225111A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Schlumberger Technology Corporation Use of general bayesian networks in oilfield operations

Also Published As

Publication number Publication date
GB2535050B (en) 2021-02-17
CA2928550A1 (en) 2015-06-04
US20160024912A1 (en) 2016-01-28
AU2013406228B2 (en) 2017-05-25
GB2535050A (en) 2016-08-10
CA2928550C (en) 2019-09-24
NO20160559A1 (en) 2016-04-06
WO2015080729A1 (en) 2015-06-04
AU2013406228A1 (en) 2016-05-05
CN105849364A (en) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2636989C1 (en) Fiber-optic probing of drilling string bottom hole assembly
US11002620B2 (en) Device and system for detecting dynamic strain
US11630008B2 (en) Method and system for detecting dynamic strain
US8265431B2 (en) Rotated single or multicore optical fiber
EP2457062B1 (en) Distributed optical fibre sensing
US20120176250A1 (en) System and method for integrated downhole sensing and optical fiber monitoring
US20060115204A1 (en) Distributed Temperature Sensing System with Remote Reference Coil
NO343658B1 (en) Monitoring of structural shape or deformations with spiral-core optical fiber
RU2016101220A (en) INLINE DOWN STRUCTURAL OPTIMIZATION DRILL PIPE WITH FIBER
CA2894563A1 (en) Distributed strain and temperature sensing system
KR101498386B1 (en) Monitoring system of cryogenic liquid storage tank using fiber bragg grating sensor
WO2014178998A1 (en) Well monitoring using coherent detection of rayleigh scatter
CA2894562C (en) Downhole multiple core optical sensing system
KR101698835B1 (en) Displacement measurement system using optical fiber
KR20130135124A (en) Real-time monitoring and controlling system and method for physical change of the marine structure
CN102062730B (en) Buried oil pipeline external-corrosion real-time monitoring device based on optical fiber sensor
Johny et al. Theoretical investigation of positional influence of FBG sensors for structural health monitoring of offshore structures
US20120175512A1 (en) Rayleigh scatter-based large diameter waveguide sensor system
US20240126039A1 (en) Strain relief for optical fiber in a conduit
KR101698836B1 (en) Acceleration measuring system using optical fiber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128