RU2809112C1 - System, device and method for communication transmission inside drilling well - Google Patents

System, device and method for communication transmission inside drilling well Download PDF

Info

Publication number
RU2809112C1
RU2809112C1 RU2022127782A RU2022127782A RU2809112C1 RU 2809112 C1 RU2809112 C1 RU 2809112C1 RU 2022127782 A RU2022127782 A RU 2022127782A RU 2022127782 A RU2022127782 A RU 2022127782A RU 2809112 C1 RU2809112 C1 RU 2809112C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber optic
cable
optic cable
pipe segments
pipe
Prior art date
Application number
RU2022127782A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дэвид Джо Стил
Ли ГАО
Шилин ЧЕН
Муралидхар СЕШАДРИ
Энрике Антонио РЕЙЕС
Дэвид Расс ЛАРИМОР
Original Assignee
Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк.
Filing date
Publication date
Application filed by Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. filed Critical Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2809112C1 publication Critical patent/RU2809112C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention is related to providing communications inside a borehole. The system contains a set of lower pipe segments configured to connect to downhole tools, a lower distal end of a fibre optic cable configured to use a submersible connection for connection to downhole tools, a set of upper pipe segments configured to mechanically connect a set of lower pipe segments and surface equipment wherein the set of upper pipe segments comprises at least one upper pipe segment, an upper distal end of the fibre optic cable located uphole from the lower distal end, configured to use an uphole connector for communication with the pipeline cable the first top pipe segment in a set of pipe top segments. The fibre optic cable is located after the downhole tools are located below the surface and is connected to communicate with the downhole tools. Each top pipe segment in the set of top segments includes a corresponding conduit cable communicatively connected to adjacent conduit cables, and wherein the assembly containing each conduit cable provides a communicable connection between the fibre optic cable and the ground equipment.
EFFECT: efficiency of communication increases by reducing the number of connectors and reducing the attenuation of the transmitted signal.
15 cl, 8 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

[001] Данная заявка относится в общем к обеспечению связи внутри скважины и, более конкретно, к использованию оптоволоконного кабеля для передачи связи внутри буровой скважины.[001] This application relates generally to downhole communications and, more specifically, to the use of fiber optic cable for downhole communications.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

[002] При проведении скважинных операций необходимо обеспечить двустороннюю связь между инструментами, расположенными в скважине, и наземным или околоповерхностным оборудованием. Обычные варианты реализации связи могут достигать скорости передачи в сотни битов в секунду (бит/с), например в технологии гидроимпульсов, или в десятки тысяч бит/с, например, в технологии проводных бурильных труб. Оптоволоконные системы могут обеспечить значительно более высокую скорость передачи в 1 гигабит в секунду или выше. По мере увеличения количества сегментов трубы, введенных в скважину, пропорционально увеличивается количество оптоволоконных соединителей. Каждый оптоволоконный соединитель может ослаблять оптический сигнал, снижая эффективную скорость передачи. Была бы полезной система, которая может уменьшить это ослабление оптического сигнала.[002] Downhole operations require two-way communication between downhole tools and surface or near-surface equipment. Conventional communication implementations can reach transmission rates of hundreds of bits per second (bps), such as in hydraulic pulse technology, or tens of thousands of bps, such as in wired drill pipe technology. Fiber optic systems can provide significantly higher transmission speeds of 1 gigabit per second or higher. As the number of pipe segments inserted into the well increases, the number of fiber optic connectors increases proportionally. Each fiber optic connector can attenuate the optical signal, reducing the effective transmission speed. A system that can reduce this optical signal attenuation would be useful.

Из уровня техники известно решение US 9109439 B2, которое является наиболее близким аналогом, в котором предложена гибридная телеметрическая система для передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным прибором. Скважинный инструмент развертывается с помощью бурильной колонны в стволе скважины, проникающей в подземный пласт. Гибридная телеметрическая система включает восходящий соединитель, скважинный соединитель и кабель, функционально соединяющий восходящий и скважинный соединительные элементы. Верхний соединитель оперативно подключается к системе телеметрии бурильной колонны для связи с ней. Скважинный соединитель функционально соединяется со скважинным инструментом для связи с ним.The solution known from the prior art is US 9109439 B2, which is the closest analogue, which proposes a hybrid telemetry system for transmitting signals between a surface control unit and a downhole tool. The downhole tool is deployed using a drill string in the wellbore, penetrating into the underground formation. The hybrid telemetry system includes an uplink connector, a downhole connector, and a cable that functionally connects the uplink and downhole connectors. The top connector is operatively connected to the drill string telemetry system for communication with it. The downhole connector is operatively connected to the downhole tool for communication with it.

Однако в этом решении трубопроводный кабель не прикреплен к каждому из соответствующих сегментов трубы в наборе сегментов трубы, и трубопроводный кабель не соединяет с возможностью связи оптоволоконный кабель и наземное оборудование, что позволило бы уменьшить количество используемых в системе разъемов, тем самым уменьшить затухание передаваемого сигнала, как это предложено в настоящем решении.However, in this solution, the conduit cable is not attached to each of the corresponding pipe segments in the set of pipe segments, and the conduit cable does not communicateably connect the fiber optic cable and the ground equipment, which would reduce the number of connectors used in the system, thereby reducing the attenuation of the transmitted signal, as proposed in this decision.

Также известно решение WO 2019/112790 в котором источник света с переменной частотой выполнен с возможностью испускать световой пучок и модулировать частоту светового луча. Волоконно-оптический кабель присоединен к источнику света переменной частоты. Волоконно-оптический кабель выполнен с возможностью приема светового луча на входе и прохождения светового луча к выходу. К оптоволоконному кабелю присоединены несколько оптических детекторов. Каждый из оптических детекторов сконфигурирован для обнаружения света определенной частоты, который рассеивается обратно по оптоволоконному кабелю. Исполнительный механизм прикреплен к оптоволоконному кабелю. Исполнительный механизм выполнен с возможностью деформации оптоволоконного кабеля в ответ на воздействие.Also known is the solution WO 2019/112790 in which a variable frequency light source is configured to emit a light beam and modulate the frequency of the light beam. A fiber optic cable is connected to a variable frequency light source. The fiber optic cable is configured to receive a light beam at the input and pass the light beam to the output. Several optical detectors are attached to the fiber optic cable. Each of the optical detectors is configured to detect light of a specific frequency that is scattered back through the fiber optic cable. The actuator is attached to the fiber optic cable. The actuator is configured to deform the fiber optic cable in response to impact.

Однако в этом решении трубопроводный кабель не прикреплен к каждому из соответствующих сегментов трубы в наборе сегментов трубы, и трубопроводный кабель не соединяет с возможностью связи оптоволоконный кабель и наземное оборудование, что позволило бы уменьшить количество используемых в системе разъемов, тем самым уменьшить затухание передаваемого сигнала, как это предложено в настоящем решении.However, in this solution, the conduit cable is not attached to each of the corresponding pipe segments in the set of pipe segments, and the conduit cable does not communicateably connect the fiber optic cable and the ground equipment, which would reduce the number of connectors used in the system, thereby reducing the attenuation of the transmitted signal, as proposed in this decision.

Также известно решение US 7740064 B2 в котором в устройстве скважинного погружного насоса используются волоконно-оптические датчики и распределенные датчики температуры под погружным насосом для контроля давления и температуры нагнетания насоса, давления и температуры на входе и температуры двигателя. Кроме того, под насосом используются распределенные датчики температуры для контроля отверстий в стволе скважины.Also known is the solution US 7740064 B2 in which a downhole submersible pump device uses fiber optic sensors and distributed temperature sensors under the submersible pump to monitor pump discharge pressure and temperature, inlet pressure and temperature, and motor temperature. In addition, distributed temperature sensors are used under the pump to monitor holes in the wellbore.

Однако в этом решении трубопроводный кабель не прикреплен к каждому из соответствующих сегментов трубы в наборе сегментов трубы, и трубопроводный кабель не соединяет с возможностью связи оптоволоконный кабель и наземное оборудование, что позволило бы уменьшить количество используемых в системе разъемов, тем самым уменьшить затухание передаваемого сигнала, как это предложено в настоящем решении.However, in this solution, the conduit cable is not attached to each of the corresponding pipe segments in the set of pipe segments, and the conduit cable does not communicateably connect the fiber optic cable and the ground equipment, which would reduce the number of connectors used in the system, thereby reducing the attenuation of the transmitted signal, as proposed in this decision.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

[003] Далее дана ссылка на следующее описание, рассматриваемое совместно с прилагаемыми графическими материалами, при этом:[003] Reference is made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein:

[004] на Фиг. 1 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера скважинной системы, использующей оптоволоконную систему связи;[004] in FIG. 1 is a schematic illustration of an exemplary downhole system using a fiber optic communication system;

[005] на Фиг. 2 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера системы связи в скважинной системе гидроразрыва пласта (ГРП);[005] in FIG. 2 is an illustration of a diagram of an example communication system in a downhole hydraulic fracturing (HF) system;

[006] на Фиг. 3 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера системы связи в шельфовой скважинной системе;[006] in FIG. 3 is a schematic illustration of an exemplary communication system in an offshore well system;

[007] на Фиг. 4 представлена иллюстрация схемы приведенного в качестве примера устройства с оптоволоконным кабелем большой длины, соединенным в местоположении на поверхности;[007] in FIG. 4 is a schematic illustration of an exemplary device with a long length of fiber optic cable connected at a surface location;

[008] на Фиг. 5 представлена иллюстрация схемы приведенного в качестве примера устройства с оптоволоконным кабелем большой длины, соединенным в местоположении ниже уровня моря;[008] in FIG. 5 is a schematic illustration of an exemplary device with a long length of fiber optic cable connected at a location below sea level;

[009] на Фиг. 6 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера скважинной телеметрической системы, включая электрические соединения;[009] in FIG. 6 is a schematic illustration of an exemplary downhole telemetry system, including electrical connections;

[0010] на Фиг. 7 представлена иллюстрация блок-схемы приведенной в качестве примера оптоволоконной телеметрической системы (FOTS; fiber optic telemetry system) с источником света, расположенным в необязательных точках внутри системы; и[0010] in FIG. 7 is an illustration of a block diagram of an exemplary fiber optic telemetry system (FOTS) with a light source located at optional points within the system; And

[0011] на Фиг. 8 представлена иллюстрация блок-схемы приведенного в качестве примера способа реализации FOTS.[0011] in FIG. 8 is a block diagram illustration of an exemplary method for implementing FOTS.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0012] При работе с буровыми скважинами, т. е. стволами скважин, например, в отрасли добычи углеводородов, существует необходимость связи вверх по стволу скважины и вниз по стволу скважины. Скважинные инструменты внутри ствола скважины и контроллеры ствола скважины на или вблизи поверхности должны иметь возможность легко и быстро передавать данные, телеметрические данные, команды и другую информацию. Обычно используют различные решения, такие как технология гидроимпульсов, хотя и с общим ограничением скорости передачи приблизительно 120 битов в секунду (бит/с). Эта скорость передачи данных включает в себя обычные методы сжатия данных. Электромагнитные и акустические способы передачи также имеют недостатки в соответствующих системах связи. Проводные бурильные трубы могут достигать значительно более высокой скорости 56 000 бит/с при дополнительных затратах и с меньшей надежностью.[0012] When working with boreholes, i.e., wellbores, for example, in the hydrocarbon production industry, there is a need for communication up the wellbore and down the wellbore. Downhole tools inside the wellbore and wellbore controllers at or near the surface must be able to easily and quickly transmit data, telemetry, commands and other information. Various solutions such as fluid pulse technology are commonly used, although with a general transmission rate limitation of approximately 120 bits per second (bps). This data transfer rate includes conventional data compression techniques. Electromagnetic and acoustic transmission methods also have disadvantages in their respective communication systems. Wired drill pipes can achieve significantly higher speeds of 56,000 bps at additional cost and with less reliability.

[0013] Оптоволоконная кабельная система может достигать более высоких скоростей передачи, например, приблизительно до 40 гигабит/с (Гбит/с) на несколько сотен километров и 10 Гбит/с на несколько тысяч километров, причем фактические скорости передачи зависят от используемой технологии, а также от условий, при которых происходит передача. Одномодовый оптоволоконный кабель может иметь диаметр сердцевины от 8,0 микрометра (мкм) до 10,5 мкм и диаметр оболочки 125 мкм. Могут быть типы одномодового оптоволоконного кабеля, которые были химически или физически изменены для создания свойств, таких как дисперсионно-смещенное волокно и дисперсионно-смещенное волокно с ненулевой дисперсией. Скорости передачи данных могут быть снижены за счет дисперсии поляризационных мод и хроматической дисперсии. С помощью оптических усилителей и устройств компенсации дисперсии оптические системы могут увеличить дальность эффективной связи до тысяч километров.[0013] A fiber optic cable system can achieve higher transmission speeds, for example up to approximately 40 gigabit/s (Gbps) over several hundred kilometers and 10 Gbit/s over several thousand kilometers, with actual transmission rates depending on the technology used and also on the conditions under which transmission occurs. Single-mode fiber optic cable can have a core diameter of 8.0 micrometers (µm) to 10.5 µm and a cladding diameter of 125 µm. There may be types of single-mode fiber optic cable that have been chemically or physically altered to create properties, such as dispersion-biased fiber and non-zero-dispersion dispersion-biased fiber. Data rates can be reduced by polarization mode dispersion and chromatic dispersion. With the help of optical amplifiers and dispersion compensation devices, optical systems can increase effective communication ranges to thousands of kilometers.

[0014] Оптические сигналы могут ослабевать, когда сигналы проходят через оптоволоконный соединитель, например оптоволоконные соединители, соединяющие оптоволоконные кабели в каждом стыке по длине бурильной трубы. Потери сигнала в оптоволоконном кабеле можно измерять в децибелах (дБ). Потери в три дБ в канале означают, что сигнал передачи на дальнем конце составляет половину интенсивности сигнала передачи, который был отправлен по оптоволоконному кабелю. Потери в шесть дБ означают, что четверть сигнала передачи проходит через оптоволоконный соединитель. Если было потеряно слишком большой объем сигнала передачи, сигнал может быть слишком слабым для восстановления, и связь может стать ненадежной и в конечном итоге может перестать функционировать. Мощность передатчика и чувствительность приемника могут влиять на то, насколько потеря сигнала может быть поглощена системой связи. [0014] Optical signals may be attenuated when the signals pass through a fiber optic connector, such as fiber optic connectors connecting fiber optic cables at each joint along the length of the drill pipe. Signal loss in a fiber optic cable can be measured in decibels (dB). A three dB loss in a link means that the transmit signal at the far end is half the intensity of the transmit signal that was sent over the fiber optic cable. A loss of six dB means that a quarter of the transmission signal passes through the fiber optic connector. If too much of the transmission signal is lost, the signal may be too weak to recover and communications may become unreliable and may eventually stop functioning. Transmitter power and receiver sensitivity can affect how much signal loss can be absorbed by the communication system.

[0015] Многомодовые волокна с плавно изменяющимся показателем преломления при некоторых обстоятельствах могут иметь ослабление (потерю сигнала) в три дБ на километр (км) на длине волны 850 нанометров (нм) и один дБ/км на длине волны 1300 нм. Одномодовые потери могут составлять, например, 0,35 дБ/км на 1310 нм и 0,25 дБ/км на 1550 нм. Одномодовое волокно очень высокого качества, предназначенное для применений на больших расстояниях, может иметь более низкий уровень потерь сигнала, например 0,19 дБ/км на 1550 нм. Пластиковое оптоволокно (POF; plastic optical fiber) может иметь большие потери, например 1,0 дБ/м на 650 нм. Каждый соединитель оптоволоконного кабеля может добавлять приблизительно 0,6 дБ средних потерь сигнала, а каждый стык (сращивание) может добавлять около 0,1 дБ потерь сигнала. Для каждого соединителя потери в 0,3 дБ для большинства соединителей с адгезивом/полировкой или привариваемых соединителей могут быть использованы для оценки производительности системы связи. Спецификация потерь для предварительно полированных/механических стыковых соединителей или многоволоконных соединителей может быть выше. Ослабление, например потеря уровня или мощности оптического сигнала передачи, может значительно снизить воспринимаемые биты/с в системе связи.[0015] Multimode index fibers can, under some circumstances, have an attenuation (signal loss) of three dB per kilometer (km) at a wavelength of 850 nanometers (nm) and one dB/km at a wavelength of 1300 nm. Single-mode losses can be, for example, 0.35 dB/km at 1310 nm and 0.25 dB/km at 1550 nm. Very high quality single mode fiber intended for long distance applications may have lower signal loss, such as 0.19 dB/km at 1550 nm. Plastic optical fiber (POF) can have high loss, such as 1.0 dB/m at 650 nm. Each fiber optic cable connector can add approximately 0.6 dB of average signal loss, and each splice can add approximately 0.1 dB of signal loss. For each connector, a loss of 0.3 dB for most adhesive/polish or weld-on connectors can be used to evaluate communication system performance. The loss specification for pre-polished/mechanical butt connectors or multi-fiber connectors may be higher. Attenuation, such as loss of strength or power, of an optical transmission signal can significantly reduce the perceived bits/s of a communication system.

[0016] В данном изобретении представлена оптоволоконная система связи, в которой оптоволоконный кабель большой длины (такой как обычный оптоволоконный кабель, упрочненный оптоволоконный кабель, поддерживаемый оптоволоконный кабель или армированный оптоволоконный кабель) может быть опущен ниже точки поверхности, например вглубь ствола скважины и соединены со скважинными инструментами с использованием, например, погружного соединения, такого как соединитель, стыкуемый во влажных условиях. Оптоволоконный кабель может иметь длину в десятки тысяч футов, хотя можно использовать различную длину. Эта большая длина оптоволоконного кабеля может поддерживать высокую скорость передачи при сведении к минимуму количества соединителей оптоволоконного кабеля, используемых в системе. Уменьшение количества используемых соединителей оптоволоконного кабеля может уменьшить испытываемое ослабление оптического сигнала передачи. [0016] This invention provides a fiber optic communication system in which a long length of fiber optic cable (such as a conventional fiber optic cable, a reinforced fiber optic cable, a supported fiber optic cable, or an armored fiber optic cable) can be lowered below a surface point, such as deep into a wellbore, and connected to downhole tools using, for example, a submersible connection such as a wet connector. Fiber optic cable can be tens of thousands of feet long, although different lengths can be used. This long length of fiber optic cable can support high transmission speeds while minimizing the number of fiber optic cable connectors used in the system. Reducing the number of fiber optic cable connectors used can reduce the experienced attenuation of the optical transmission signal.

[0017] Оптоволоконный кабель большой длины может быть расположен внутри или частично внутри одного или более сегментов трубы, размещенных, опущенных или расположенных внутри ствола скважины. Эти сегменты трубы представляют собой нижние сегменты трубы, и оптоволоконный кабель может быть присоединен, отсоединен или иметь обе возможности по отношению к нижним сегментам трубы. В аспектах данного изобретения, в которых нижние сегменты трубы вращаются, оптоволоконный кабель большой длины, который расположен во внутреннем диаметре (ID; internal diameter) нижних сегментов трубы, может свободно вращаться вместе с нижними сегментами трубы, исключая инерционные эффекты. [0017] A long length of fiber optic cable may be located within or partially within one or more pipe segments positioned, lowered or positioned within the wellbore. These pipe segments are the lower pipe segments, and the fiber optic cable can be attached, disconnected, or both with respect to the lower pipe segments. In aspects of the present invention in which the lower pipe segments rotate, a long length of fiber optic cable that is located in the internal diameter (ID) of the lower pipe segments is free to rotate with the lower pipe segments, eliminating inertial effects.

[0018] Расположенный выше по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля может быть соединен с первым верхним сегментом трубы с использованием расположенного выше по стволу скважины соединителя. Дополнительные верхние сегменты трубы могут быть соединены с первым верхним сегментом трубы для увеличения общей длины трубы, соединенной с наземным оборудованием. Наземное оборудование может представлять собой, например, буровую вышку, буровую систему, вычислительную систему, контроллер буровой площадки, электрическую систему, источник питания или их комбинацию. Каждый верхний сегмент трубы также содержит коммуникационный соединитель и кабель/провод, например оптоволоконный соединитель и оптоволоконный кабель или электрический соединитель и электрический кабель или провод, обеспечивающий соединение с возможностью связи оптоволоконного кабеля большой длины с наземным оборудованием. В некоторых аспектах первый верхний сегмент трубы может содержать систему беспроводной связи, соединенную с возможностью связи с наземным приемопередатчиком. В этом аспекте верхние сегменты трубы не обязательно должны иметь оптоволоконный кабель, электрический кабель или провод. Кроме того, в данном изобретении не указано, что сегменты трубы должны быть соединены с помощью технологии индуктивного соединения, например той, что используется в решениях с проводными бурильными трубами. Используемый в данном документе термин «соединение» может включать в себя одно или более из соединения с возможностью связи, соединения с возможностью передачи мощности и механического соединения. [0018] The uphole end of the fiber optic cable may be connected to the first upper pipe segment using an uphole connector. Additional top pipe segments may be connected to the first top pipe segment to increase the overall length of pipe connected to the surface equipment. The surface equipment may be, for example, a derrick, a drilling system, a computer system, a well site controller, an electrical system, a power supply, or a combination thereof. Each upper pipe segment also includes a communications connector and a cable/wire, such as a fiber optic connector and a fiber optic cable, or an electrical connector and an electrical cable or wire, providing a long-length fiber optic cable communication capability to ground equipment. In some aspects, the first upper pipe segment may comprise a wireless communications system communicatively coupled to a ground transceiver. In this aspect, the upper pipe segments do not necessarily need to have fiber optic cable, electrical cable or wire. Additionally, this invention does not require that the pipe segments be connected using inductive coupling technology, such as that used in wired drill pipe solutions. As used herein, the term “connection” may include one or more of a communication connection, a power transmission connection, and a mechanical connection.

[0019] Используемая в данном документе «связь» может быть односторонней или двунаправленной. Связь могут представлять собой, без ограничения, одно или более из передачи данных, изменений амплитуды или изменений частоты. Для связи можно использовать оптические сигналы, электромагнитные сигналы и другие виды передачи энергии, такие как тепловая энергия, излучаемая энергия, химическая энергия, ядерная энергия, электрическая энергия, энергия движения, звуковая энергия, упругая энергия или энергия тяготения. В некоторых аспектах связь, используемая в данном документе, не ограничивается передачей информации; связь может включать в себя передачу одного или более видов энергии для выполнения работы (например, регулировка клапана, активация двигателя, подача питания на другую систему или другие виды работы) или для осуществления изменения состояния (например, бинарный переключатель или переменная, индикатор положения, запрограммированная переменная, условная переменная или другие типы изменений состояния). [0019] As used herein, “communication” may be one-way or bi-directional. Communication may be, without limitation, one or more of data transmission, amplitude changes, or frequency changes. Communication can use optical signals, electromagnetic signals, and other forms of energy transmission such as thermal energy, radiated energy, chemical energy, nuclear energy, electrical energy, motion energy, sound energy, elastic energy, or gravitational energy. In some aspects, the communication used in this document is not limited to the transfer of information; communication may involve the transfer of one or more types of energy to perform work (for example, adjusting a valve, activating a motor, supplying power to another system, or other types of work) or to effect a change of state (for example, a binary switch or variable, position indicator, programmed variable, conditional variable, or other types of state changes).

[0020] Использование оптоволоконного кабеля большой длины в нижних сегментах трубы приводит к меньшему количеству соединителей на протяжении этой длины. Уменьшение количества соединителей на протяжении этой длины может привести к уменьшению влияния на мощность сигнала передачи из-за более высокого гидростатического давления (которое может составлять, например, 20 000 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) на глубине 30 000 футов) и более высоких температур в стволе скважины на больших глубинах ствола скважины. Соединители могут быть более чувствительными к факторам окружающей среды по сравнению с самим оптоволоконным кабелем. По оптоволоконному кабелю может передаваться более одного сигнала передачи, и может быть более одного оптоволоконного кабеля или кабель может содержать более одной жилы. Соединители (оптоволоконные или электрические), используемые с верхними сегментами трубы, могут подвергаться более низкому гидростатическому давлению, такому как 2000 фунтов/кв. дюйм на глубине 3000 футов, а также более низким температурам в стволе скважины, причем более низкие давление и температура имеют меньшее воздействие на сигнал передачи.[0020] Using long lengths of fiber optic cable in the lower segments of the pipe results in fewer connectors along that length. Reducing the number of connectors over this length may result in reduced impact on transmit signal strength due to higher hydrostatic pressure (which could be, for example, 20,000 pounds per square inch (psi) at 30,000 ft depth) and higher wellbore temperatures at greater wellbore depths. Connectors can be more sensitive to environmental factors than the fiber optic cable itself. A fiber optic cable may carry more than one transmission signal, and there may be more than one fiber optic cable, or the cable may contain more than one strand. Connectors (fiber optic or electrical) used with upper pipe segments can be subjected to lower hydrostatic pressures such as 2000 psi. inch at a depth of 3000 feet, as well as lower wellbore temperatures, with lower pressure and temperature having less impact on the transmission signal.

[0021] В зависимости от типа используемых верхних сегментов трубы трубопроводный кабель, прикрепленный к каждому верхнему сегменту трубы, обычно прикрепленный к внешней стороне наружного диаметра (OD; outside diameter) сегмента трубы, может перемещаться или вращаться по мере перемещения или вращения верхнего сегмента трубы. Трубопроводный кабель может представлять собой оптоволоконный кабель, электрический кабель или электрический провод. В аспектах, в которых нижний и верхний сегменты трубы представляют собой сегменты бурильной трубы, соединенные сегменты трубы могут вращаться, чтобы обеспечить вращение компоновки низа бурильной колонны (КНБК). Вращение может привести к тому, что прикрепленный к трубе кабель может касаться ствола скважины, обсадной трубы, райзера или других компонентов ствола скважины или тереться о них. Трубопроводный кабель может выйти из строя из-за указанного износа. Для защиты трубопроводного кабеля к верхним сегментам трубы могут быть применены средства защиты, например клетка. Для удерживания средства защиты на месте могут использовать различные удерживающие устройства, которые в некоторых аспектах обеспечивают защиту. В качестве средств защиты или удерживающих устройств могут быть использованы муфты обсадных труб, механические стопорные муфты, трубные хомуты (например, фрикционный хомут с установочными винтами, спирально-штифтовой хомут, зубчатый или зажимной хомут) и различные типы центраторов.[0021] Depending on the type of pipe tops used, the conduit cable attached to each pipe top, typically attached to the outside diameter (OD) of the pipe segment, may move or rotate as the pipe top moves or rotates. The conduit cable may be a fiber optic cable, an electrical cable, or an electrical wire. In aspects in which the lower and upper pipe segments are drill pipe segments, the connected pipe segments can be rotated to provide rotation of the bottom hole assembly (BHA). Rotation may cause the cable attached to the pipe to contact or rub against the wellbore, casing, riser, or other wellbore components. The piping cable may fail due to this wear and tear. To protect the pipeline cable, a protective device, such as a cage, can be applied to the upper segments of the pipe. Various holding devices may be used to hold the protective equipment in place and provide protection in some aspects. Casing couplings, mechanical stop couplings, pipe clamps (e.g., friction clamp with set screws, spiral pin clamp, toothed clamp, or pinch clamp), and various types of centralizers may be used as protective or retaining devices.

[0022] Спуск кабеля или провода с наружной стороны бурильной трубы может увеличивать затраты и потенциальную опасность, особенно в ситуациях, когда зазор между бурильной колонной, например бурильной трубой, и обсадной трубой (или стволом скважины) является минимальным. В данном изобретении зазор между бурильной колонной и райзером может быть значительным. В приведенном в качестве примера варианте реализации райзер может иметь OD 19-1/2 дюйма и ID приблизительно 18 дюймов.[0022] Running cable or wire from the outside of the drill pipe can increase costs and potential hazards, especially in situations where the clearance between the drill string, such as drill pipe, and the casing (or wellbore) is minimal. In this invention, the gap between the drill string and the riser can be significant. In an exemplary embodiment, the riser may have an OD of 19-1/2 inches and an ID of approximately 18 inches.

[0023] Бурильные трубы, используемые в глубоководных скважинах, обычно могут иметь диаметр 6-5/8 дюйма (OD 6-5/8 дюйма и OD бурильного замка, например соединения, 8-1/2 дюйма). Радиальный зазор между OD бурильного замка и ID райзера может составлять приблизительно (18 дюймов - 8-1/2 дюйма) / 2=9-1/2 дюйма/2=4,75 дюйма. Эти параметры компонентов позволяют спускать центратор или другой тип устройства для защиты трубопроводного кабеля. Предпочтительно, трубопроводный кабель может быть предварительно установлен на сегментах бурильной трубы, чтобы сократить время крепления этих компонентов на буровой площадке. Аналогичным образом, сборка из трех сегментов бурильной трубы в свечу бурильной трубы и расстановка свечей на буровой вышке повысит эффективность операции. Затем, когда наступает время спуска в скважину (TIH; trip-in-hole) и начала бурения, можно выполнить по одному соединению через каждые 90 футов вместо трех соединений, когда используют одиночные стыки бурильной трубы.[0023] Drill pipe used in deepwater wells may typically have a diameter of 6-5/8 inches (OD 6-5/8 inches and tool joint OD, eg joint, 8-1/2 inches). The radial clearance between tool joint OD and riser ID can be approximately (18" - 8-1/2") / 2=9-1/2" / 2=4.75". These component parameters allow the release of a centralizer or other type of device to protect the pipeline cable. Preferably, the conduit cable may be pre-installed on the drill pipe segments to reduce the time required to secure these components to the well site. Likewise, assembling three segments of drill pipe into a drill pipe stand and arranging the stand stands on the derrick will improve the efficiency of the operation. Then, when it comes time to trip-in-hole and start drilling, one connection can be made every 90 feet instead of three connections when using single drill pipe joints.

[0024] Защитные средства трубопроводного кабеля и сегменты трубопроводного кабеля могут быть установлены на следующую свечу во время бурения с использованием предыдущей секции свечи. Например, при бурении от 12 997 футов до 19 500 футов операторы буровых площадок могут собрать 3-30-футовые стыки бурильной трубы для получения свечи высотой 90 футов. Они возвращают ее обратно на буровую вышку, пока продолжается бурение. Поскольку следующая секция ствола скважины может иметь длину 4457 футов, они должны будут расставить 51 свечу бурильной трубы. В процессе сборки 3-30-футовых стыков пользователи могут установить защитные средства трубопроводного кабеля и сегменты трубопроводного кабеля, не прерывая буровых работ. Сегменты трубопроводного кабеля могут иметь длину 90 футов, например длину свечи, или длину 30 футов, например, по три на каждую свечу. Также возможна установка трубопроводного кабеля другой длины. При установке трубопроводного кабеля на длину свечи бурильной трубы количество используемых соединителей может быть уменьшено по сравнению с использованием трубопроводного кабеля на длину каждого сегмента бурильной трубы - в данном примере количество соединителей может быть уменьшено на две трети. [0024] Tubing cable protectors and tubing cable segments can be installed on the next stand while drilling using the previous section of the stand. For example, when drilling from 12,997 ft to 19,500 ft, wellsite operators can assemble 3-30 ft joints of drill pipe to produce a 90 ft stand. They bring it back to the rig while drilling continues. Since the next section of the wellbore may be 4,457 feet long, they will have to space 51 drill pipe stands. During the assembly of 3-30 ft joints, users can install pipeline cable protectors and pipeline cable segments without interrupting drilling operations. The conduit cable segments may be 90 feet long, such as the length of a candle, or 30 feet long, such as three for each candle. It is also possible to install a pipeline cable of a different length. By installing conduit cable to the length of the drill pipe stand, the number of connectors used can be reduced compared to using conduit cable to the length of each segment of drill pipe - in this example, the number of connectors may be reduced by two thirds.

[0025] На каждой свече можно установить два защитных средства трубопроводного кабеля. В некоторых аспектах могут быть добавлены два или более трубных хомутов или другие крепежные устройства для крепления линии к патрубку бурильной трубы. В некоторых аспектах можно использовать два трубных хомута на стык. Концы каждого трубопроводного кабеля могут быть закреплены, чтобы концы (1) оставались защищенными во время установки и процедуры расстановки свечи, (2) могли быть прикреплены к бурильной трубе при расстановке свечи, (3) не мешали использованию обычного бурового оборудования, например железных помощников бурильщика, подъемных устройств и клиновых захватов во время TIH, (4) могли быть присоединены относительно быстро во время TIH, и для (5) обеспечения чистого соединения с возможностью связи при подсоединении.[0025] Two pipeline cable protectors can be installed on each plug. In some aspects, two or more pipe clamps or other fastening devices may be added to secure the line to the drill pipe connection. In some aspects, two pipe clamps may be used per joint. The ends of each conduit cable may be secured so that the ends (1) remain protected during the installation and stand-up procedure, (2) can be secured to the drill pipe when stand-off is set, (3) do not interfere with the use of normal drilling equipment such as iron drillers' aids , lifting devices and wedge grips during TIH, (4) could be attached relatively quickly during TIH, and to (5) provide a clean connection with connectivity when attached.

[0026] Источник света для генерирования оптического сигнала может быть расположен в скважине в непосредственной близости от скважинного соединителя, стыкуемого во влажных условиях, выше по стволу скважины от того места, где оптоволоконный кабель (или несколько кабелей) большой длины соединяется с первым верхним сегментом трубы, в другой части верхних сегментов трубы, или в местоположении на поверхности. Источник света может представлять собой одно или более из лазера (включая лазерный излучающий диод), светоизлучающего диода (СИД), СИДа большой мощности и другие обычные источники света, используемые для создания или модуляции оптического сигнала по оптоволоконному кабелю. В некоторых аспектах источник света может быть заменен другим источником энергии, использующим длины волн в электромагнитном спектре, которые длиннее или короче, чем спектр видимого излучения.[0026] The light source for generating the optical signal may be located in the wellbore in close proximity to the wet joint downhole connector, uphole from where the long length of fiber optic cable (or multiple cables) connects to the first upper pipe segment , in another part of the upper pipe segments, or at a surface location. The light source may be one or more of a laser (including a laser emitting diode), a light emitting diode (LED), a high power LED, and other conventional light sources used to create or modulate an optical signal over a fiber optic cable. In some aspects, the light source may be replaced by another energy source using wavelengths in the electromagnetic spectrum that are longer or shorter than the visible spectrum.

[0027] В аспектах, в которых источник света расположен в непосредственной близости от соединителя, стыкуемого во влажных условиях, и скважинных инструментов, источник света может получать питание от источника энергии, расположенного внутри скважинных инструментов, такого как одна или более батарей, конденсаторов, генераторов и других источников энергии. В некоторых аспектах источник света может получать питание от отдельного электрического кабеля или электрического провода, который установлен параллельно оптоволоконному кабелю большой длины, причем расположенный выше по стволу скважины конец электрического кабеля или электрического провода электрически соединен с наземным оборудованием, например с помощью соединителей и сегментов кабеля или провода на каждом верхнем сегменте трубы. В некоторых аспектах трубопроводные кабели верхнего сегмента трубы могут представлять собой электрические провода или кабели и могут использоваться для доставки электрической энергии вниз по скважине и использоваться для соединения с возможностью связи оптоволоконного кабеля большой длины с наземным оборудованием. [0027] In aspects in which the light source is located in close proximity to the wet mating connector and downhole tools, the light source may be powered by a power source located within the downhole tools, such as one or more batteries, capacitors, generators and other energy sources. In some aspects, the light source may be powered by a separate electrical cable or wire that is installed parallel to a long length of fiber optic cable, wherein the uphole end of the electrical cable or wire is electrically connected to the surface equipment, such as by connectors and cable segments or wires on each upper pipe segment. In some aspects, the top-of-pipe conduit cables may be electrical wires or cables and may be used to deliver electrical energy downhole and be used to interconnect long lengths of fiber optic cable to surface equipment.

[0028] Скважинные инструменты могут связываться с источником света для отправки сообщений, таких как данные телеметрии, по оптоволоконному кабелю большой длины и электрическим проводам или кабелям на наземное оборудование. Расположенный ниже по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля большой длины также может быть сопряжен с электрооптическими устройствами, которые могут преобразовывать оптический сигнал в электрический сигнал и наоборот, а также со схемой или программным обеспечением для выполнения обработки сигналов, обработки данных, например применения алгоритмов сжатия и модуляции. Получаемый в результате электрический сигнал может дать возможность скважинным инструментам получать данные и команды от наземного оборудования.[0028] Downhole tools can communicate with a light source to send messages, such as telemetry data, over long lengths of fiber optic cable and electrical wires or cables to surface equipment. The downhole end of the long fiber optic cable may also be interfaced with electro-optical devices that can convert the optical signal to an electrical signal and vice versa, as well as circuitry or software to perform signal processing, data processing, such as compression and modulation algorithms . The resulting electrical signal can enable downhole tools to receive data and commands from surface equipment.

[0029] В аспектах, в которых источник света расположен в непосредственной близости от первого верхнего сегмента трубы, воспринимающий элемент источника света, отражатель, приемник, приемопередатчик, демодулятор, модулятор, усилитель, преобразователь или устройство энергии могут быть использованы в непосредственной близости от расположенного ниже по стволу скважины соединителя, стыкуемого во влажных условиях, для обеспечения приема, модуляции, преобразования или демодуляции оптического сигнала, таким образом обеспечивая механизм для скважинных инструментов для приема и передачи данных, информации и команд при взаимодействии с наземным оборудованием. В этом аспекте источник света может избегать более высоких гидростатических давлений и температур в скважине, а также избегать эффектов вибрации от использования скважинных инструментов, например вибраций от КНБК. Источник света может получать питание от наземного оборудования или источника энергии, расположенного в непосредственной близости от источника света. В некоторых аспектах источник света может представлять собой второй источник света. В некоторых аспектах источник света может включать в себя возможности приемопередатчика, например, для передачи и приема световых сигналов. В других аспектах прием и передача могут выполняться отдельными устройствами, причем устройства могут быть совместно используемыми, частично совместно используемыми, частично совместно используемыми функционально, частично совместно используемыми физически или комбинацией вышеприведенного.[0029] In aspects in which the light source is located in close proximity to the first upper tube segment, a light source sensing element, reflector, receiver, transceiver, demodulator, modulator, amplifier, converter, or energy device may be used in close proximity to the lower one. along the borehole of a wet joint connector to provide reception, modulation, conversion or demodulation of an optical signal, thereby providing a mechanism for downhole tools to receive and transmit data, information and commands when interacting with surface equipment. In this aspect, the light source can avoid higher hydrostatic pressures and temperatures in the well, as well as avoid the effects of vibration from the use of downhole tools, such as vibrations from a BHA. The light source may be powered by ground equipment or a power source located in close proximity to the light source. In some aspects, the light source may be a second light source. In some aspects, the light source may include transceiver capabilities, for example, for transmitting and receiving light signals. In other aspects, reception and transmission may be performed by separate devices, and the devices may be shared, partially shared, partially functionally shared, partially physically shared, or a combination of the above.

[0030] В некоторых аспектах источник света может быть расположен в непосредственной близости от наземного оборудования. В этом аспекте верхние сегменты трубы содержит прикрепленные участки оптоволоконного кабеля, причем оптоволоконный кабель, прикрепленный к первому верхнему сегменту трубы, соединен с оптоволоконным кабелем большой длины. Воспринимающий элемент источника света и отражающее устройство можно использовать в непосредственной близости от скважинного соединителя, стыкуемого во влажных условиях, чтобы обеспечить модуляцию оптического сигнала, таким образом обеспечивая механизм для скважинных инструментов для приема и передачи данных, информации и команд при взаимодействии с наземным оборудованием. Источник света может получать питание от наземного оборудования или источника энергии, расположенного в непосредственной близости от источника света. В одном или более из вышеописанных аспектов можно использовать более одного источника света, например один источник света, расположенный в непосредственной близости от КНБК, и один источник света, расположенный в непосредственной близости от первого верхнего сегмента трубы, или один источник света, расположенный в непосредственной близости от наземного оборудования.[0030] In some aspects, the light source may be located in close proximity to ground equipment. In this aspect, the upper pipe segments include attached sections of fiber optic cable, wherein the fiber optic cable attached to the first upper pipe segment is connected to a long length of fiber optic cable. The light source sensing element and reflective device can be used in close proximity to a downhole connector being mated in wet conditions to provide modulation of the optical signal, thereby providing a mechanism for downhole tools to receive and transmit data, information and commands when interacting with surface equipment. The light source may be powered by ground equipment or a power source located in close proximity to the light source. In one or more of the above-described aspects, more than one light source may be used, for example, one light source located in close proximity to the BHA and one light source located in close proximity to the first top pipe segment, or one light source located in close proximity from ground equipment.

[0031] Это изобретение может быть использовано в различных вариантах применения, таких как буровые системы для добычи углеводородов и неуглеводородов, испытания бурильной колонны, испытания пласта и системы добычи углеводородов, такие как системы заканчивания, капитальный ремонт, системы оценки, системы добычи, системы гидроразрыва пласта (ГРП), наземные и шельфовые системы, а также интеллектуальные системы заканчивания. Более высокая полоса пропускания принимаемого сигнала и обеспеченная скорость передачи могут облегчить использование инструментов и систем, таких как инструменты для сейсмических измерений в процессе бурения (SWD; seismic while drilling), инструменты для сбора данных, буровые инструменты, инструменты для каротажа в процессе бурения, инструменты для измерения в процессе бурения, клапаны, исполнительные механизмы и тросовые инструменты. Кроме того, альтернативные системы связи могут быть заменены описанной системой оптоволоконного кабеля, например, для замены систем беспроводной связи.[0031] This invention can be used in a variety of applications such as hydrocarbon and non-hydrocarbon production drilling systems, drill string testing, formation testing, and hydrocarbon production systems such as completion systems, workovers, evaluation systems, production systems, hydraulic fracturing systems formation (hydraulic fracturing), onshore and offshore systems, as well as intelligent completion systems. Higher received signal bandwidth and assured transmission speed can facilitate the use of tools and systems such as seismic while drilling (SWD) tools, data acquisition tools, drilling tools, logging while drilling tools, tools for measurement while drilling, valves, actuators and wireline tools. In addition, alternative communication systems may be replaced by the described fiber optic cable system, for example, to replace wireless communication systems.

[0032] Далее со ссылкой на фигуры, на Фиг. 1 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера скважинной системы 100, использующей оптоволоконную систему связи, например буровую систему, систему каротажа в процессе бурения (КПБ), систему измерения в процессе бурения (ИПБ), систему SWD, систему телеметрии в процессе бурения, систему извлечения, систему оценки пласта, систему оценки флюидов, систему добычи, тросовую система с насосом и другие скважинные системы для добычи углеводородов. Скважинная система 100 содержит буровую вышку 105, контроллер 107 буровой площадки и вычислительную систему 108. Контроллер 107 буровой площадки содержит процессор и запоминающее устройство и выполнен с возможностью управления работой скважинной системы 100. Буровая вышка 105 расположена на поверхности 106. [0032] Referring now to the figures, FIG. 1 is a schematic illustration of an exemplary downhole system 100 using a fiber optic communication system, such as a drilling system, a logging while drilling (LWD) system, a measurement while drilling (MWD) system, an SWD system, a telemetry while drilling system, an extraction system. , formation evaluation system, fluid evaluation system, production system, wireline pump system and other downhole systems for hydrocarbon production. The well system 100 includes a drilling rig 105, a well pad controller 107, and a computing system 108. The well pad controller 107 includes a processor and a memory device and is configured to control the operation of the well system 100. The drilling rig 105 is located on surface 106.

[0033] Под буровой вышкой 105 проходит ствол 110 скважины с набором верхних сегментов 112 трубы и набором нижних сегментов 115 трубы, расположенных в пределах диаметра ствола 110 скважины. В нижней части набора нижних сегментов 115 трубы расположены скважинные инструменты 120. Скважинные инструменты 120 могут включать в себя различные скважинные инструменты и КНБК, такие как буровое долото 122. Могут присутствовать другие компоненты скважинных инструментов 120, такие как локальный источник питания (например, генератор), батареи, конденсаторы, системы телеметрии, датчики, приемопередатчики и система управления. Ствол 110 скважины окружен подземным пластом 150. [0033] Underneath the derrick 105 extends a wellbore 110 with a set of upper pipe segments 112 and a set of lower pipe segments 115 located within the diameter of the wellbore 110. At the bottom of the set of lower pipe segments 115 are located the downhole tools 120. The downhole tools 120 may include various downhole tools and BHAs, such as a drill bit 122. Other components of the downhole tools 120 may be present, such as a local power source (e.g., a generator) , batteries, capacitors, telemetry systems, sensors, transceivers and control system. The wellbore 110 is surrounded by a subterranean formation 150.

[0034] В набор нижних сегментов 115 трубы введен оптоволоконный кабель 130 большой длины (показан сплошной линией). Оптоволоконный кабель 130 большой длины соединен со скважинными инструментами 120 с помощью соединителя, стыкуемого во влажных условиях. Расположенный выше по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля 130 большой длины соединен с самым нижним, например первым, верхним сегментом трубы в наборе верхних сегментов 112 трубы. Защищенный трубопроводный кабель 132 (показан пунктирной линией) прикреплен к внешней стороне набора верхних сегментов 112 трубы. Защищенный трубопроводный кабель 132 проходит к буровой вышке 105 и соединяется с одним или более электрическими кабелями 134 (показаны пунктирной линией), соединяющимися с контроллером 107 буровой площадки. Защищенный трубопроводный кабель 132 может быть защищен от износа при вращении рядом с райзером, обсадной трубой или бурильной трубой путем прикрепления к соответствующему верхнему сегменту трубы с помощью центратора, трубного хомута, клетки, других защитных средств или их различных комбинаций. Защищенный трубопроводный кабель 132 может представлять собой один или более кабелей и проводов (таких как оптоволоконные кабели, электрические кабели, электрические провода или их комбинация) и иметь различную длину, например участки длиной 30 футов для сегментов бурильных труб или участки длиной 90 футов для свечей бурильных труб.[0034] A long length of fiber optic cable 130 (shown as a solid line) is inserted into the set of lower pipe segments 115. Long length fiber optic cable 130 is connected to downhole tools 120 using a wet splice connector. The uphole end of a long length of fiber optic cable 130 is connected to the lowest, eg first, top pipe segment in a set of top pipe segments 112. A protected conduit cable 132 (shown in dotted line) is attached to the outside of a set of top pipe segments 112. Protected conduit 132 extends to the derrick 105 and connects to one or more electrical cables 134 (shown in dotted line) connecting to the rig controller 107. Protected conduit 132 may be protected from wear while rotating adjacent a riser, casing, or drill pipe by being secured to a suitable upper pipe segment by a centralizer, pipe clamp, cage, other protective means, or various combinations thereof. Protected conduit 132 may be one or more cables and wires (such as fiber optic cables, electrical cables, electrical wires, or a combination thereof) and have varying lengths, such as 30-foot lengths for drill pipe segments or 90-foot lengths for drill strings. pipes

[0035] В некоторых аспектах электрические кабели 134 могут быть заменены системой беспроводной связи с приемопередатчиком. В некоторых аспектах в соединительной муфте между защищенным трубопроводным кабелем 132 и контроллером 107 буровой площадки можно использовать тип контактного кольца соединителя. В некоторых аспектах защищенный трубопроводный кабель 132 может заканчиваться до соединения с оборудованием на буровой вышке 105 и электрического соединения, и для соединения защищенного трубопроводного кабеля 132 и контроллера 107 буровой площадки можно использовать электрическое соединение, оптоволоконное соединение или беспроводное соединение.[0035] In some aspects, electrical cables 134 may be replaced by a wireless communication system with a transceiver. In some aspects, a type of slip ring connector may be used in the coupling between the protected conduit 132 and the wellsite controller 107. In some aspects, the protected conduit 132 may terminate before the connection to the equipment on the rig 105 and the electrical connection, and an electrical connection, a fiber optic connection, or a wireless connection may be used to connect the protected conduit 132 and the wellsite controller 107.

[0036] Контроллер 107 буровой площадки или вычислительная система 108 может быть соединена с возможностью связи с контроллером 107 буровой площадки или защищенным трубопроводным кабелем 132, или может использоваться для связи со скважинными инструментами 120, например, для отправки и приема телеметрических данных, данных, команд и другой информации. Вычислительная система 108 может быть расположена в непосредственной близости от контроллера 107 буровой площадки или на некотором расстоянии от него, например, в облачной среде, центре обработки данных, лаборатории или корпоративном офисе. Вычислительная система 108 может представлять собой ноутбук, смартфон, КПК, сервер, настольный компьютер, систему облачных вычислений, другие вычислительные системы или их комбинацию, которые выполнены с возможностью выполнения процесса и способов, описанных в данном документе. Операторы буровой площадки, инженеры и другой персонал могут отправлять и принимать телеметрические данные, данные, команды и другую информацию посредством различных обычных средств с помощью вычислительной системы 108 или контроллера 107 буровой площадки.[0036] Wellsite controller 107 or computing system 108 may be communicatively coupled to wellsite controller 107 or secure conduit 132, or may be used to communicate with downhole tools 120, such as to send and receive telemetry, data, commands and other information. The computing system 108 may be located in close proximity to or some distance from the well site controller 107, such as in a cloud environment, data center, laboratory, or corporate office. The computing system 108 may be a laptop, a smartphone, a PDA, a server, a desktop computer, a cloud computing system, other computing systems, or a combination thereof that is configured to perform the process and methods described herein. Wellsite operators, engineers, and other personnel may send and receive telemetry, data, commands, and other information through various conventional means using the computer system 108 or the wellsite controller 107 .

[0037] На Фиг. 2 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера системы связи в скважинной системе 200 ГРП, которая может представлять собой буровую площадку, на которой проводятся работы по ГРП посредством реализации плана обработки ГРП. Скважинная система 200 ГРП демонстрирует практически горизонтальный ствол скважины, подвергающийся операции гидроразрыва. [0037] In FIG. 2 is an illustration of a diagram of an exemplary communication system in a downhole fracturing system 200, which may be a well site at which fracturing activities are being carried out by implementing a fracturing treatment plan. The 200 well fracturing system demonstrates a nearly horizontal wellbore undergoing hydraulic fracturing.

[0038] Скважинная система 200 ГРП содержит наземное скважинное оборудование 205, расположенное на поверхности 206, оборудование 207 управления буровой площадкой, оптоволоконный источник 215 света, расположенный ниже поверхности 206, и вычислительную систему 208. В некоторых аспектах оборудование 207 управления буровой площадкой соединено с возможностью связи с отдельной вычислительной системой 208, например сервером, центром обработки данных, облачной службой, планшетом, ноутбуком, смартфоном или другими типами вычислительных систем. Вычислительная система 208 может быть расположена в непосредственной близости от оборудования 207 управления буровой площадкой или расположена на расстоянии от оборудования 207 управления буровой площадкой и может использоваться инженером и оператором скважинной системы для приема и передачи телеметрических данных, данных, команд и другой информации. [0038] The downhole fracturing system 200 includes surface well equipment 205 located on the surface 206, wellsite control equipment 207, a fiber optic light source 215 located below the surface 206, and a computer system 208. In some aspects, the wellsite control equipment 207 is coupled to a communication with a separate computing system 208, such as a server, data center, cloud service, tablet, laptop, smartphone, or other types of computing systems. The computing system 208 may be located in close proximity to the wellsite control equipment 207 or located remotely from the wellsite control equipment 207 and can be used by the engineer and downhole system operator to receive and transmit telemetry, data, commands, and other information.

[0039] Под поверхностью 206 от наземного скважинного оборудования 205 проходит ствол 210 скважины. Ствол 210 скважины может иметь нулевое или большее количество обсаженных секций и нижнюю секцию, которая обсажена или не обсажена. В ствол 210 скважины введена труба 220 для флюида. Нижняя часть трубы 220 для флюида имеет возможность выпуска скважинного материала 230, такого как флюид-носитель с материалом отклонителя, из трубы 220 для флюида в подземные пласты 235, содержащие трещины 240 гидроразрыва. Выпуск скважинного материала 230 может осуществляться с помощью скользящих муфт, клапанов, перфорационных отверстий в трубе 220 для флюида или других средств выпуска. На конце трубы 220 для флюида расположен конец узла 225 трубы, который может содержать один или более скважинных инструментов или узел торцевой заглушки. В некоторых аспектах, в которых оптоволоконный источник 215 света отсутствует, конец узла 225 трубы может содержать скважинный источник 227 света для обеспечения создания и модуляции сигнала передачи для генерирования связи между концом узла 225 трубы и оборудованием 207 управления буровой площадкой и вычислительной системой 208. [0039] Below the surface 206, a wellbore 210 extends from the surface well equipment 205. The wellbore 210 may have zero or more cased sections and a lower section that is cased or uncased. A fluid pipe 220 is inserted into the wellbore 210. The lower portion of the fluid pipe 220 is configured to release well material 230, such as a carrier fluid with whipstock material, from the fluid pipe 220 into subterranean formations 235 containing hydraulic fractures 240. The release of downhole material 230 may be accomplished by sliding sleeves, valves, perforations in fluid pipe 220, or other release means. At the end of the fluid pipe 220 is the end of a pipe assembly 225, which may contain one or more downhole tools or an end plug assembly. In some aspects in which a fiber optic light source 215 is not present, the end of the pipe assembly 225 may include a downhole light source 227 to provide generation and modulation of a transmission signal to generate communication between the end of the pipe assembly 225 and the wellsite control equipment 207 and the computing system 208.

[0040] Верхние сегменты 212 трубы трубы 220 для флюида содержат соединение оптоволоконного кабеля на каждом стыке верхнего сегмента трубы или на каждом стыке верхнего сегмента свечи труб. Кроме того, оптоволоконный источник 215 света расположен в скважине на соединительном стыке верхних сегментов 212 трубы, например на первом верхнем сегменте трубы. Оптоволоконный кабель верхних сегментов трубы 212 соединен с наземным оптоволоконным кабелем 254 (показан пунктирной линией), который, в свою очередь, соединен с оборудованием 207 управления буровой площадкой и вычислительной системой 208. Аналогично скважинной системе 100, в некоторых аспектах, в верхних сегментах 212 трубы можно использовать электрические кабели или провода вместо оптоволоконных кабелей. В некоторых аспектах оптоволоконные кабели, прикрепленные к верхним сегментам 212 трубы, или электрические кабели, прикрепленные к верхним сегментам 212 трубы, могут быть соединены с возможностью связи с оборудованием 207 управления буровой площадкой с помощью соединителя с контактным кольцом или системы беспроводного приемопередатчика.[0040] The top tube segments 212 of the fluid pipe 220 include a fiber optic cable connection at each top tube segment joint or at each tube candle top segment joint. In addition, the fiber optic light source 215 is located in the borehole at the connecting joint of the top pipe segments 212, such as the first top pipe segment. The topsides fiber optic cable 212 is connected to the surface fiber optic cable 254 (shown in dotted line), which in turn is connected to the wellsite control equipment 207 and the computing system 208. Similar to the downhole system 100, in some aspects, the topsides 212 You can use electrical cables or wires instead of fiber optic cables. In some aspects, fiber optic cables attached to the top pipe segments 212 or electrical cables attached to the top pipe segments 212 may be communicatively coupled to the wellsite control equipment 207 using a slip ring connector or wireless transceiver system.

[0041] Оптоволоконный кабель 250 большой длины расположен в нижних сегментах 214 трубы указанной трубы 220 для флюида и соединен с оптоволоконным кабелем верхних сегментов 212 трубы и концом узла 225 трубы. В других аспектах оптоволоконный кабель 250 большой длины может быть расположен снаружи нижних сегментов 214 трубы. В некоторых аспектах, когда присутствует скважинный источник 227 света, оптоволоконный кабель 250 большой длины соединен со скважинным источником 227 света. В инструментах конца узла 225 трубы и оборудовании 207 управления буровой площадкой могут использовать одно или более из оптоволоконного источника 215 света и скважинного источника 227 света вместе с функциональными возможностями или устройствами приемника или приемопередатчика для обеспечения связи с другим концом узла 225 трубы или оборудованием 207 управления буровой площадкой. Кроме того, оптоволоконный кабель 250 большой длины можно использовать в качестве датчика, такого как распределенный акустический датчик, по всей его длине. В некоторых аспектах конец узла 225 трубы может быть расположен на различных глубинах внутри ствола 210 скважины в дополнение к местоположению конца трубы.[0041] A long length of fiber optic cable 250 is located in the lower pipe segments 214 of said fluid pipe 220 and is connected to the fiber optic cable of the upper pipe segments 212 and the end of the pipe assembly 225. In other aspects, long-length fiber optic cable 250 may be located outside the lower pipe segments 214. In some aspects, when a downhole light source 227 is present, a long length of fiber optic cable 250 is connected to the downhole light source 227. The end tools of the pipe assembly 225 and the wellsite control equipment 207 may use one or more of a fiber optic light source 215 and a downhole light source 227 along with receiver or transceiver functionality or devices to provide communication with the other end of the tube assembly 225 or the wellsite control equipment 207 platform. Additionally, the long length fiber optic cable 250 can be used as a sensor, such as a distributed acoustic sensor, along its entire length. In some aspects, the end of the pipe assembly 225 may be located at various depths within the wellbore 210 in addition to the location of the end of the pipe.

[0042] На Фиг. 3 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера системы связи в шельфовой скважинной системе 300, где узел 320 электрического погружного насоса (ЭПН) расположен в скважине в стволе 310 скважины ниже водного массива 340, такого как океан или море. Ствол 310 скважины, защищенный обсадной трубой, скважинными фильтрами или другими конструкциями, окружен подземным пластом 345. Узел 320 ЭПН также можно использовать для операций на суше. Узел 320 ЭПН содержит контроллер 307 скважины (например, для работы в качестве контроллера скорости и связи узла 320 ЭПН), двигатель 314 ЭПН и насос 324 ЭПН.[0042] In FIG. 3 is a diagrammatic illustration of an exemplary communication system in an offshore well system 300, where an electric submersible pump (ESP) assembly 320 is located downhole in a wellbore 310 below a body of water 340, such as an ocean or sea. The wellbore 310, protected by casing, well screens, or other structures, is surrounded by a subterranean formation 345. The ESP assembly 320 can also be used for onshore operations. ESP assembly 320 includes a well controller 307 (eg, to act as a speed controller and communications controller for ESP assembly 320), an ESP motor 314, and an ESP pump 324.

[0043] Контроллер 307 скважины размещен в шкафу 306 внутри операторской 304 на морской платформе 305, такой как нефтяная вышка. Контроллер 307 скважины выполнен с возможностью регулирования работы двигателя 314 ЭПН для повышения продуктивности скважины. В проиллюстрированном аспекте двигатель 314 ЭПН представляет собой двухполюсный трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который приводит в действие насос 324 ЭПН. Двигатель 314 ЭПН расположен вблизи нижней части узла 320 ЭПН, непосредственно над скважинными датчиками внутри ствола 310 скважины. Силовой кабель 330 проходит от контроллера 307 скважины к двигателю 314 ЭПН. [0043] The well controller 307 is located in a cabinet 306 within a control room 304 on an offshore platform 305, such as an oil rig. The well controller 307 is configured to regulate the operation of the ESP motor 314 to increase the productivity of the well. In the illustrated aspect, ESP motor 314 is a two-pole, three-phase squirrel cage induction motor that drives ESP pump 324. The ESP motor 314 is located near the bottom of the ESP assembly 320, directly above the downhole sensors within the wellbore 310. Power cable 330 extends from well controller 307 to ESP motor 314 .

[0044] В некоторых аспектах насос 324 ЭПН может представлять собой горизонтальный наземный насос, винтовой насос, подземную систему компрессоров или электрический погружной винтовой насос. Секция уплотнения двигателя и входная секция могут проходить между двигателем 314 ЭПН и насосом 324 ЭПН. Райзер 315 отделяет узел 320 ЭПН от водного массива 340, а обсадная труба 316 может отделять ствол 310 скважины от подземного пласта 345. Перфорационные отверстия в обсадной трубе 316 могут обеспечить поступление представляющего интерес флюида из подземного пласта 345 в ствол 310 скважины.[0044] In some aspects, the ESP pump 324 may be a horizontal surface pump, a progressive cavity pump, an underground compressor system, or an electric submersible cavity pump. The engine seal section and the inlet section may extend between the ESP motor 314 and the ESP pump 324. A riser 315 separates the ESP assembly 320 from the water body 340, and a casing 316 may separate the wellbore 310 from the subterranean formation 345. Perforations in the casing 316 may allow fluid of interest to flow from the subterranean formation 345 into the wellbore 310.

[0045] Параллельно силовому кабелю 330 проходит оптоволоконный кабель 350 большой длины и оптоволоконный кабель 352 верхнего сегмента трубы (на этой фигуре силовой кабель 330, оптоволоконный кабель 350 большой длины и оптоволоконный кабель 352 верхнего сегмента трубы показаны в виде толстой линии, представляющей как силовой кабель 330, так и соответствующий оптоволоконный кабель 350 большой длины и оптоволоконный кабель 352 верхнего сегмента трубы, а в других аспектах могут быть расположены снаружи труб ЭПН). Оптоволоконный источник света может быть расположен в скважине, например в непосредственной близости от двигателя 314 ЭПН, расположенного внутри райзера 315 на подземной поверхности 342 или на поверхности 344 воды, на морской платформе 305 или на другой глубине внутри ствола 310 скважины. Силовой кабель 330 может подавать энергию на скважинный оптоволоконный источник света.[0045] Running parallel to the power cable 330 is a long length fiber optic cable 350 and a high pipe fiber optic cable 352 (in this figure, the power cable 330, long length fiber optic cable 350 and high pipe fiber optic cable 352 are shown as a thick line representing both the power cable 330 and corresponding long-length fiber optic cable 350 and top-of-pipe fiber optic cable 352, and in other aspects may be located outside the ESP pipes). The fiber optic light source may be located in the well, such as in close proximity to the ESP motor 314 located within the riser 315 on the subterranean surface 342 or on the water surface 344, on the offshore platform 305, or at other depths within the wellbore 310. Power cable 330 may supply power to the downhole fiber optic light source.

[0046] На Фиг. 1 и 2 показаны операции на суше. Специалистам в данной области техники будет понятно, что данное изобретение в равной степени хорошо подходит для использования в шельфовых операциях. На Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 показаны конкретные конфигурации стволов скважины, специалистам в данной области техники будет понятно, что данное изобретение в равной степени хорошо подходит для использования в стволах скважины, имеющих другую ориентацию, включая вертикальные стволы скважины, горизонтальные стволы скважины, наклонные стволы скважины, многоствольные стволы скважины и другие типы стволов скважины.[0046] In FIG. 1 and 2 show operations on land. Those skilled in the art will appreciate that the present invention is equally well suited for use in offshore operations. In FIG. 1, Fig. 2 and Fig. 3 illustrates specific wellbore configurations, those skilled in the art will appreciate that the invention is equally well suited for use in wellbores having other orientations, including vertical wellbores, horizontal wellbores, deviated wellbores, multilateral wellbores, and other types of wellbores.

[0047] На Фиг. 4 представлена иллюстрация схемы приведенного в качестве примера устройства 400 с оптоволоконным кабелем большой длины, подсоединенным в местоположении на поверхности. Устройство 400 показано в шельфовой операции. Раскрытые системы можно использовать на суше и в других рабочих средах. Устройство 400 можно использовать для обеспечения связи с высокой пропускной способностью между скважинными инструментами и наземным оборудованием. Устройство 400 содержит наземное оборудование 405, бурильный райзер 410, бурильную колонну 415, расположенную внутри бурильного райзера 410, и КНБК 420. КНБК 420 может представлять собой различные типы скважинных инструментов, буровых долот, датчиков, регуляторов флюида, источников энергии, приемопередатчиков и их комбинации. [0047] In FIG. 4 is a schematic illustration of an exemplary device 400 with a long length of fiber optic cable connected at a surface location. Device 400 is shown in offshore operation. The disclosed systems can be used on land and in other operating environments. The device 400 can be used to provide high throughput communications between downhole tools and surface equipment. The device 400 includes surface equipment 405, a drill riser 410, a drill string 415 located within the drill riser 410, and a BHA 420. The BHA 420 may be various types of downhole tools, drill bits, sensors, fluid regulators, power sources, transceivers, and combinations thereof. .

[0048] КНБК 420 может дополнительно содержать буровую компоновку 422. В бурильную колонну 415 введен оптоволоконный кабель 450 большой длины, расположенный в нижней части бурильной колонны 415. Оптоволоконный кабель 450 большой длины составляет по меньшей мере длину трех свечей и может иметь длину в десятки тысяч футов. Нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля 450 большой длины соединен с КНБК 420 с помощью соединителя 430 оптоволоконного кабеля и погружного соединения 432 КНБК. Расположенный в непосредственной близости соединитель 430 оптоволоконного кабеля может представлять собой скважинный источник света, при наличии. Скважинный источник света может иметь функциональные возможности для того, чтобы быть приемником, передатчиком или приемопередатчиком. Верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля 450 большой длины соединен выше по стволу скважины с наземным оборудованием 405 с помощью расположенного выше по стволу скважины соединителем 435.[0048] The BHA 420 may further include a drilling assembly 422. A long-length fiber optic cable 450 is inserted into the drill string 415, located at the bottom of the drill string 415. The long-length fiber optic cable 450 is at least three strings long and can be tens of thousands in length. ft. The lower distal end of the long length fiber optic cable 450 is connected to the BHA 420 via a fiber optic cable connector 430 and a BHA submersible connection 432. A nearby fiber optic cable connector 430 may provide a downhole light source, if present. The downhole light source may have the functionality to be a receiver, transmitter, or transceiver. The upper distal end of the long length fiber optic cable 450 is connected uphole to surface equipment 405 via an uphole connector 435.

[0049] Наземное оборудование 405 предпочтительно расположено на уровне 460 моря или выше него. Над морским дном 462 расположены противовыбросовые защитные средства 417. Буровая компоновка 422 расположена в непосредственной близости от забоя 464 ствола скважины. В демонстрационных целях в этом примере забой 464 может находиться на уровне 23 000 футов ниже уровня 460 моря. Морское дно 462 может быть на 7000 футов ниже уровня 460 моря. Оптоволоконный кабель 450 большой длины может проходить от КНБК 420 до расположенного выше по стволу скважины соединителя 435 приблизительно на 23 000 футов. Оптоволоконный кабель 450 большой длины длиной 23 000 футов может уменьшить количество соединителей, используемых в системе, таким образом уменьшая ослабление оптоволоконного сигнала. [0049] Surface equipment 405 is preferably located at or above sea level 460. Blowout preventers 417 are located above the seabed 462. The drilling assembly 422 is located in close proximity to the bottom 464 of the wellbore. For demonstration purposes, in this example, face 464 may be 23,000 feet below sea level 460. The seabed 462 may be 7,000 feet below sea level 460. Long length fiber optic cable 450 can extend from BHA 420 to uphole connector 435 approximately 23,000 feet. The 23,000 ft long 450 fiber optic cable can reduce the number of connectors used in the system, thus reducing the attenuation of the fiber optic signal.

[0050] На остальном расстоянии до наземного оборудования 405 можно использовать верхние сегменты трубы с оптоволоконными кабелями или электрическими кабелями или проводами. Использование участков оптоволоконного кабеля, по одному на каждый сегмент трубы, может приводить к потере сигнала. Использование электрических кабелей на верхних сегментах трубы может уменьшить эту потенциальную потерю сигнала. В некоторых аспектах, в которых используют оптоволоконные кабели, можно использовать оптоволоконные усилители для уменьшения потенциальных потерь сигнала. Необязательно, верхние сегменты трубы могут быть содержать защитные средства, такие как клетки, трубные хомуты, центраторы и муфты, для защиты оптоволоконного кабеля от износа при вращении - защитные средства могут вращаться совместно с набором верхних сегментов трубы.[0050] For the remaining distance to ground equipment 405, upper pipe segments with fiber optic cables or electrical cables or wires can be used. Using fiber optic cable runs, one per pipe segment, may result in signal loss. Using electrical cables on the upper segments of the pipe can reduce this potential signal loss. In some applications that use fiber optic cables, fiber optic amplifiers can be used to reduce potential signal loss. Optionally, the top pipe segments may include guards such as cages, pipe clamps, centralizers and couplings to protect the fiber optic cable from rotational wear - the guards may rotate in conjunction with the set of top pipe segments.

[0051] Сокращение соединителей может варьироваться по мере изменения интервала глубины бурения. Например, в аспектах, в которых интервал бурения составляет 3000 футов, например от 23 000 до 26 000 футов, количество соединителей может быть снижено до диапазона приблизительно от 33 до 100 оптоволоконных соединений, например снижение потенциальной потери сигнала до 20-60 дБ (от 33 * 0,6 дБ/соединитель до 100 * 0,6 дБ/соединитель). Для сравнения, для проводной бурильной трубы потребуется приблизительно 866 индуктивных соединителей (с использованием обычных сегментов трубы) для той же длины в 26 000 футов. Для интервала бурения около 2000 футов, например от 26 000 до 28000 футов, количество соединителей оптоволоконного кабеля находится в диапазоне приблизительно от 22 до 66, в то время как в проводной бурильной трубе использовали бы приблизительно 933 индуктивных соединителя для достижения глубины 28 000 футов.[0051] The reduction of the connectors may vary as the drilling depth interval changes. For example, in aspects where the drilling interval is 3000 feet, such as 23,000 to 26,000 feet, the number of connectors can be reduced to a range of approximately 33 to 100 fiber connections, such as reducing potential signal loss to 20 to 60 dB (from 33 * 0.6 dB/connector to 100 * 0.6 dB/connector). In comparison, wired drill pipe would require approximately 866 inductive couplers (using conventional pipe segments) for the same length of 26,000 feet. For a drilling interval of about 2000 feet, for example from 26,000 to 28,000 feet, the number of fiber optic connectors ranges from about 22 to 66, while a wired drill pipe would use approximately 933 inductive connectors to reach a depth of 28,000 feet.

[0052] На Фиг. 5 представлена иллюстрация схемы приведенного в качестве примера устройства 500 с оптоволоконным кабелем большой длины, подсоединенным в местоположении ниже уровня моря. Устройство 500 является продолжением Фиг. 4 после бурения дополнительной глубины ствола скважины. Устройство 400 и устройство 500 также демонстрируют систему высокоскоростной телеметрии. Устройство 500 показано в шельфовой операции. Раскрытые системы можно использовать на суше и в других рабочих средах. Устройство 500 можно использовать для обеспечения связи с высокой пропускной способностью между скважинными инструментами и наземным оборудованием. Устройство 500 содержит наземное оборудование 505, райзер 510, набор верхних сегментов 512 трубы, расположенных внутри ID райзера 510, набор нижних сегментов 514 трубы, расположенных внутри ID райзера 510 (в случае расположения выше морского дна 562), и обсадную трубу 511 (в случае расположения на уровне или ниже морского дна 562). [0052] In FIG. 5 is a schematic illustration of an exemplary device 500 with a long length of fiber optic cable connected at a location below sea level. Apparatus 500 is an extension of FIG. 4 after drilling additional wellbore depth. Device 400 and device 500 also demonstrate a high speed telemetry system. Device 500 is shown in offshore operation. The disclosed systems can be used on land and in other operating environments. The device 500 can be used to provide high throughput communications between downhole tools and surface equipment. The device 500 includes surface equipment 505, a riser 510, a set of upper pipe segments 512 located within the riser ID 510, a set of lower pipe segments 514 located within the riser ID 510 (in the case of a location above the seabed 562), and a casing 511 (in the case located at or below the seabed 562).

[0053] В набор нижних сегментов 514 трубы введен оптоволоконный кабель 550 большой длины. Нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля 550 большой длины соединен с КНБК 520 с помощью соединителя 530 оптоволоконного кабеля и погружного соединения 532 КНБК. В некоторых аспектах соединитель 530 оптоволоконного кабеля и погружное соединение 532 КНБК могут включать в себя электрические муфтовые соединители, например контакты. Электрические соединительные контакты можно использовать для преобразования сигнала, передаваемого по оптоволоконному кабелю 550 большой длины, в электрический сигнал, для преобразования электрического сигнала от КНБК 520 в оптический сигнал или для соединения электрического кабеля или провода по длине оптоволоконного кабеля 550 большой длины с КНБК 520. [0053] A long length of fiber optic cable 550 is inserted into the set of lower pipe segments 514. The lower distal end of the long length fiber optic cable 550 is connected to the BHA 520 via a fiber optic cable connector 530 and a BHA submersible connection 532. In some aspects, the fiber optic cable connector 530 and the BHA submersible connection 532 may include electrical coupling connectors, such as contacts. The electrical connection contacts can be used to convert the signal carried by the long length fiber optic cable 550 into an electrical signal, to convert the electrical signal from the BHA 520 into an optical signal, or to connect an electrical cable or wire along the length of the long length fiber optic cable 550 to the BHA 520.

[0054] В этом процессе можно использовать различные комбинации приемопередатчиков, электронно-оптических преобразователей, модуляторов, демодуляторов, мультиплексоров, демультиплексоров, усилителей, фильтров и других устройств для облегчения соединения с возможностью связи. В других аспектах в случае электрического соединения может присутствовать отдельный соединитель. Скважинный источник света, например, выполненный как приемопередающая система, может быть расположен в непосредственной близости от соединителя 530 оптоволоконного кабеля. Верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля 550 большой длины соединен выше по стволу скважины с первым верхним сегментом трубы 513 в наборе верхних сегментов 512 трубы с помощью расположенного выше по стволу скважины соединителя 535. В свою очередь, каждый верхний сегмент трубы в наборе верхних сегментов 512 трубы соединен с соседним сегментом трубы (или свечой труб). Самый верхний из верхних сегментов трубы соединен с наземным оборудованием 505. В некоторых аспектах расположенный выше по стволу скважины соединитель 535 может содержать оптоволоконный источник света, например, также выполненный как приемопередающая система, для создания и модуляции оптических сигналов. В других аспектах расположенный выше по стволу скважины соединитель 535 может быть соединен с возможностью связи с беспроводным приемопередатчиком, который, в свою очередь, может быть соединен с наземным оборудованием 505. Расположенный выше по стволу скважины соединитель 535 может включать в себя электрооптический соединитель или оптико-оптический соединитель.[0054] Various combinations of transceivers, optical converters, modulators, demodulators, multiplexers, demultiplexers, amplifiers, filters, and other devices may be used in this process to facilitate communication connectivity. In other aspects, a separate connector may be present for the electrical connection. A downhole light source, for example configured as a transceiver system, may be located in close proximity to the fiber optic cable connector 530. The upper distal end of the long length fiber optic cable 550 is connected uphole to the first top pipe segment 513 in the set of top pipe segments 512 via an uphole connector 535. In turn, each top pipe segment in the set of top pipe segments 512 is connected with an adjacent pipe segment (or pipe candle). The uppermost uppermost pipe segment is connected to the surface equipment 505. In some aspects, the uphole connector 535 may include a fiber optic light source, for example, also configured as a transceiver system, for generating and modulating optical signals. In other aspects, uphole connector 535 may be communicatively coupled to a wireless transceiver, which in turn may be coupled to surface equipment 505. Uphole connector 535 may include an electro-optical connector or an optical-optical connector. optical connector.

[0055] Наземное оборудование 505 расположено приблизительно на уровне 560 моря. Над морским дном 562 расположены противовыбросовые защитные средства 517. Буровая компоновка 522 расположена в непосредственной близости от предыдущего обозначения 564 забоя ствола скважины, и в этом примере буровая компоновка 522 расширяет ствол скважины ниже предыдущей глубины, как указано предыдущим обозначением 564 забоя ствола скважины. В демонстрационных целях в этом примере предыдущее обозначение 564 забоя может находиться на уровне 23 000 футов ниже уровня 560 моря. Морское дно 562 может быть на 7000 футов ниже уровня 560 моря. Оптоволоконный кабель 550 большой длины может проходить от КНБК 520 до расположенного выше по стволу скважины соединителя 535 приблизительно на 20 000 футов. [0055] Surface equipment 505 is located at approximately sea level 560. Blowout preventers 517 are located above the seabed 562. The drilling assembly 522 is located in close proximity to the previous bottom hole designation 564, and in this example, the drilling assembly 522 extends the wellbore below the previous depth as indicated by the previous bottom hole designation 564. For demonstration purposes, in this example the previous face designation 564 may be 23,000 feet below sea level 560. The seabed 562 may be 7,000 feet below the 560 sea level. Long length fiber optic cable 550 can extend from BHA 520 to uphole connector 535 approximately 20,000 feet.

[0056] На протяжении остальных 3000 футов до наземного оборудования 505 могут использовать набор верхних сегментов 512 трубы с трубопроводными кабелями 552, например, по одному на каждый сегмент бурильной трубы (приблизительно 30 футов), по одному на каждую свечу бурильную трубу (приблизительно 90 футов), другие длины или их комбинацию. Это может уменьшить количество соединителей, используемых в системе, таким образом уменьшая ослабление сигнала передачи. В этом примере набор верхних сегментов 512 трубы имеет свои соответствующие трубопроводные кабели 552, прикрепленные к OD соответствующего верхнего сегмента трубы. В некоторых аспектах трубопроводные кабели 552 могут содержать защитные средства, такие как клетки, трубные хомуты, центраторы, уплотняющие концевые заглушки и муфты, для защиты трубопроводных кабелей 552 от износа при вращении и могут вращаться совместно с верхними сегментами трубы. [0056] For the remaining 3000 feet to surface equipment 505, a set of top pipe segments 512 with conduit cables 552 may be used, for example, one for each segment of drill pipe (approximately 30 feet), one for each stand of drill pipe (approximately 90 feet ), other lengths or a combination thereof. This can reduce the number of connectors used in the system, thereby reducing transmission signal attenuation. In this example, a set of top pipe segments 512 have their respective conduit cables 552 attached to the OD of the corresponding top pipe segment. In some aspects, the conduit cables 552 may include protectors, such as cages, pipe clamps, centralizers, sealing end caps, and sleeves, to protect the conduit cables 552 from rotational wear and may rotate in conjunction with the upper segments of the pipe.

[0057] Первый верхний сегмент 513 трубы может варьироваться по конструкции по сравнению с другими сегментами трубы в наборе верхних сегментов 512 трубы, например его длина может составлять 10 футов, а OD может быть больше, чем у других сегментов трубы. В некоторых аспектах первый верхний сегмент 513 трубы может содержать другое оборудование, например электрооптический соединитель, также известный как волоконный преобразователь среды (для соединения оптоволоконного кабеля и электрического кабеля или провода, а также для преобразования световых сигналов и электрических сигналов в другой тип сигналов), источник питания, регулятор мощности, источник света, такой как СИД, лазер, полупроводниковый диодный лазер или другой источник электромагнитного излучения. В некоторых аспектах может быть более одного оптоволоконного кабеля, более одного электрического кабеля или провода или их комбинация, и один или более мультиплексоров сигналов и один или более демультиплексоров сигналов могут присутствовать вместе с процессорами обработки сигналов. [0057] The first top pipe segment 513 may vary in design compared to the other pipe segments in the set of top pipe segments 512, for example, its length may be 10 feet and the OD may be greater than the other pipe segments. In some aspects, the first upper pipe segment 513 may contain other equipment, such as an electro-optical connector, also known as a fiber media converter (for connecting a fiber optic cable and an electrical cable or wire, and for converting light signals and electrical signals to another type of signal), source power supply, power regulator, light source such as an LED, laser, semiconductor diode laser, or other source of electromagnetic radiation. In some aspects, there may be more than one fiber optic cable, more than one electrical cable or wire, or a combination thereof, and one or more signal multiplexers and one or more signal demultiplexers may be present along with the signal processors.

[0058] В некоторых аспектах трубопроводные кабели 552 могут представлять собой один или более оптоволоконных кабелей, один или более электрических кабелей, один или более электрических проводов, различные комбинации связанных и несвязанных кабелей или их различные комбинации. Использование электрического провода или кабеля в качестве трубопроводного кабеля может уменьшить испытываемое ослабление сигнала, поскольку оптический сигнал передачи будет проходить через меньшее количество соединителей. В некоторых аспектах трубопроводные кабели 552 могут быть заменены одной или более системами беспроводного приемопередатчика. В других аспектах в трубопроводных кабелях 552 можно использовать электрический кабель или провод на участке их длины и использовать беспроводной приемопередатчик на остальной участке их длины. [0058] In some aspects, conduit cables 552 may be one or more fiber optic cables, one or more electrical cables, one or more electrical wires, various combinations of coupled and unconnected cables, or various combinations thereof. Using an electrical wire or cable as a conduit can reduce the signal attenuation experienced since the optical transmission signal will pass through fewer connectors. In some aspects, conduit cables 552 may be replaced by one or more wireless transceiver systems. In other aspects, conduit cables 552 may use an electrical cable or wire for a portion of their length and use a wireless transceiver for the remainder of their length.

[0059] Трубопроводные кабели 552 могут быть аналогичны промышленным скважинным оптоволоконным кабелям, таким как обычный скважинный кабель, гибридный скважинный кабель или шлангокабель с оптоволоконными компонентами. Трубопроводные кабели 552 могут содержать герметичную трубу из нержавеющей стали, высокопрочную проволоку, полиэтиленовую оболочку, гель, поглощающий водород, и технологию сращивания на линии. В трубопроводных кабелях 552 можно использовать изолированный медный проводник 18AWG, конструкцию со свободной трубой для оптических волокон и материалы, обеспечивающие защиту от агрессивных химических сред, содержащих H2S, CO2, метан, нефть, дизель, бензин, толуол и другие органические растворители. Трубопроводные кабели 552 могут иметь широкий диапазон рабочих температур от -40,0 °С до 150,0 °С и использовать материалы с высокой стойкостью к истиранию и ударам. [0059] Conduit cables 552 may be similar to industrial downhole fiber optic cables, such as conventional downhole cable, hybrid downhole cable, or umbilical with fiber optic components. 552 pipeline cables may contain sealed stainless steel tube, high tensile wire, polyethylene sheath, hydrogen absorbing gel and in-line splicing technology. 552 conduit cables can use 18AWG insulated copper conductor, free-tube design for optical fibers, and materials that provide protection from harsh chemical environments containing H2S , CO2 , methane, petroleum, diesel, gasoline, toluene, and other organic solvents. 552 conduit cables can have a wide operating temperature range from -40.0°C to 150.0°C and use materials with high abrasion and impact resistance.

[0060] На Фиг. 6 представлена иллюстрация схемы приведенной в качестве примера скважинной телеметрической системы 600, включая электрические соединения. Скважинная телеметрическая система 600 демонстрирует использование электрических соединений со скважинными инструментами для обеспечения связи со скважинными инструментами и для обеспечения источника энергии для скважинного источника света, при наличии. Скважинная телеметрическая система 600 содержит набор нижних сегментов 614 трубы, заканчивающихся скважинными инструментами 620. Внутри ID набора нижних сегментов 614 трубы расположен оптоволоконный кабель 650 большой длины. Оптоволоконный кабель 650 большой длины содержит соединители на расположенном ниже по стволу скважины конце и расположенном выше по стволу скважины конце, что сводит к минимуму количество соединителей по его длине.[0060] In FIG. 6 is a schematic illustration of an exemplary downhole telemetry system 600, including electrical connections. Downhole telemetry system 600 demonstrates the use of electrical connections to downhole tools to provide communication with downhole tools and to provide a power source for a downhole light source, if present. Downhole telemetry system 600 includes a set of lower pipe segments 614 terminated by downhole tools 620. Located within the ID set of lower pipe segments 614 is a long length of fiber optic cable 650. The long-length fiber optic cable 650 contains connectors at the downhole end and the uphole end, which minimizes the number of connectors along its length.

[0061] Предпочтительно, чтобы оптоволоконный кабель 650 большой длины имел непрерывную длину. В некоторых аспектах оптоволоконный кабель 650 большой длины может содержать в местоположениях по своей длине сращивания и усилители, такие как электрические или оптоволоконные усилители, легированные эрбием. Кроме того, оптоволоконный кабель 650 большой длины может содержать одну или более оптических жил, один или более оптоволоконных кабелей, нулевое или большее количество электрических кабелей или проводов и опорные конструкции, такие как стальные жилы или другие материалы, помогающие поддерживать оптоволоконный кабель. Кроме того, оптоволоконный кабель 650 большой длины может иметь различные типы и комбинации оболочки и защиты, например армированный оптоволоконный кабель. [0061] Preferably, the long-length fiber optic cable 650 has a continuous length. In some aspects, long-length fiber optic cable 650 may include splices and amplifiers, such as electrical or erbium-doped fiber optic amplifiers, at locations along its length. In addition, long-length fiber optic cable 650 may include one or more optical strands, one or more fiber optic cables, zero or more electrical cables or wires, and support structures such as steel strands or other materials to help support the fiber optic cable. In addition, long-length fiber optic cable 650 may have various types and combinations of sheathing and protection, such as armored fiber optic cable.

[0062] На расположенном ниже по стволу скважины конце оптоволоконного кабеля 650 большой длины находится погружное соединение 630. Погружное соединение 630 может содержать контроллер источника света, модулятор, детектор света, отражатель света, такой как зеркало, для отражения модулированного сигнала, источник питания, регулятор мощности и другие компоненты, используемые для завершения системы связи. Система связи может содержать дополнительные системы и способы связи, например систему связи бурильной колонны, которая может посылать сигнал с использованием нижних сегментов 614 трубы. В некоторых аспектах система связи может содержать компоненты для преобразования сигналов связи. Например, могут быть включены компоненты, которые могут выполнять обработку сигнала для преобразования сигнала из электрического в механический, из электрического в световой, из светового в тепловой в электрический, из светового в световой, из несущей волны в несущую волну, использовать шифрование сигнала, использовать сжатие сигнала, другие преобразования и трансформации, а также их различные комбинации. В некоторых аспектах в системе связи можно использовать источник света с оптоволоконным кабелем, систему беспроводной связи невысокого разрешения (LiFi; light fidelity), систему связи в видимом излучении (VLC; visible light communication) и другие типы систем связи.[0062] At the downhole end of the long-length fiber optic cable 650 is an immersion connection 630. The immersion connection 630 may include a light source controller, a modulator, a light detector, a light reflector such as a mirror to reflect the modulated signal, a power supply, a regulator power and other components used to complete the communication system. The communication system may include additional communication systems and methods, such as a drill string communication system that may send a signal using lower pipe segments 614. In some aspects, the communication system may include components for converting communication signals. For example, components may be included that can perform signal processing to convert a signal from electrical to mechanical, electrical to light, light to thermal to electrical, light to light, carrier wave to carrier wave, use signal encryption, use compression signal, other transformations and transformations, as well as their various combinations. In some aspects, the communication system may use a fiber optic light source, a low resolution wireless communication system (LiFi), a visible light communication system (VLC), and other types of communication systems.

[0063] В некоторых аспектах погружное соединение 630 может содержать источник 634 света, такой как лазер, СИД большой мощности или другие типы источников света или электромагнитных источников. Погружное соединение 630 может быть соединено со скважинным погружным соединением 632, таким как соединитель, стыкуемый во влажных условиях, причем скважинное погружное соединение 632 дополнительно соединено со скважинными инструментами 620. [0063] In some aspects, the submersible connection 630 may include a light source 634, such as a laser, high power LED, or other types of light or electromagnetic sources. The submersible connection 630 may be connected to a downhole submersible connection 632, such as a wet connector, where the downhole submersible connection 632 is further connected to the downhole tools 620.

[0064] Электрическое соединение 624 может обеспечивать соединение с возможностью связи между скважинными инструментами 620 и соответствующими телеметрическими устройствами (не показаны) и погружным соединением 630. Телеметрические устройства могут представлять собой одно или более устройств, которые могут собирать данные в скважине с использованием различных типов датчиков и генерировать данные с помощью собранных данных. Например, датчики температуры, датчики давления, магнитно-резонансные датчики, датчики флюида, сейсмические датчики, датчики проницаемости и пористости и другие типы датчиков, которые могут быть расположены в скважине. Эти телеметрические датчики можно использовать с буровыми стволами скважины, КПБ, ИПБ, SWD, ЭПН, ГРП, добывающими стволами скважины, пересекающими стволами скважины, разгрузочными стволами скважины и другими типами скважинных систем. Оптоволоконный кабель 650 большой длины может быть соединен с наземным оборудованием или с первым верхним сегментом трубы. Первый верхний сегмент трубы может быть соединен с дополнительными верхними сегментами трубы и, в свою очередь, соединен с наземным оборудованием.[0064] Electrical connection 624 may provide a communication-capable connection between downhole tools 620 and associated telemetry devices (not shown) and downhole connection 630. Telemetry devices may be one or more devices that can collect data downhole using various types of sensors and generate data using the collected data. For example, temperature sensors, pressure sensors, magnetic resonance sensors, fluid sensors, seismic sensors, permeability and porosity sensors and other types of sensors that may be located in the wellbore. These telemetry sensors can be used with drilling wellbores, PBM, IPB, SWD, ESP, fracturing, production wellbores, intersecting wellbores, relief wellbores and other types of downhole systems. Long length fiber optic cable 650 can be connected to ground equipment or to the first top pipe segment. The first top pipe segment may be connected to additional top pipe segments and in turn connected to the surface equipment.

[0065] Электрические соединения 626 могут подавать энергию на погружное соединение 630 и, при наличии, на источник 634 света. Скважинные инструменты 620 могут включать в себя источник питания, такой как генератор, батареи, конденсаторы и другие типы источников энергии. Эта энергия может предоставляться для использования другими компонентами, такими как погружное соединение 630. В альтернативном аспекте отдельный электрический провод или электрический кабель может находиться в непосредственной близости от длины оптоволоконного кабеля 650 большой длины. Электрический провод или электрический кабель может обеспечивать канал для подачи энергии выше по стволу скважины, например от наземного генератора или генератора, расположенного в непосредственной близости от скважинных инструментов 620, и для использования скважинными инструментами 620, погружным соединением 630 и источником 634 света.[0065] Electrical connections 626 may supply power to the submersible connection 630 and, if present, the light source 634. Downhole tools 620 may include a power source such as a generator, batteries, capacitors, and other types of power sources. This energy may be made available for use by other components, such as the submersible connection 630. In an alternative aspect, a separate electrical wire or electrical cable may be in close proximity to a long length of fiber optic cable 650. The electrical wire or electrical cable may provide a conduit for supplying power up the wellbore, such as from a surface generator or a generator located in close proximity to the downhole tools 620, for use by the downhole tools 620, the submersible connection 630, and the light source 634.

[0066] На Фиг. 7 представлена иллюстрация блок-схемы приведенной в качестве примера оптоволоконной телеметрической системы (FOTS) 700 с источником света, расположенным в необязательных точках внутри системы. FOTS 700 описывает группы инструментов, устройств и оборудования, которые могут быть соединены механически или с возможностью связи в среде ствола скважины. FOTS 700 содержит наземное оборудование 705, набор верхних сегментов 715 трубы, первый верхний сегмент 716 трубы в наборе верхних сегментов 715 трубы, набор нижних сегментов 717 трубы, погружное соединение 730 и скважинные инструменты 720.[0066] In FIG. 7 is an illustration of a block diagram of an exemplary fiber optic telemetry system (FOTS) 700 with a light source located at optional points within the system. FOTS 700 describes groups of tools, devices and equipment that may be mechanically or communicationally coupled in a wellbore environment. FOTS 700 includes surface equipment 705, a set of top pipe segments 715, a first top pipe segment 716 in a set of top pipe segments 715, a set of bottom pipe segments 717, a submersible connection 730, and downhole tools 720.

[0067] Наземное оборудование 705 может включать в себя буровое оборудование, буровые вышки, краны, лебедки, контроллеры, насосы, трубопроводы, вычислительные системы и другие типы оборудования, используемые для эксплуатации системы ствола скважины. Как правило, оператор или инженер ствола скважины, например пользователь, находящийся на поверхности, может просматривать и анализировать данные, полученные от скважинных инструментов 720, а затем вносить коррективы в рабочие планы. Кроме того, пользователь может взаимодействовать со скважинными инструментами 720 для внесения изменений в команды или рабочий план практически в режиме реального времени. [0067] Surface equipment 705 may include drilling equipment, derricks, cranes, winches, controllers, pumps, pipelines, computing systems, and other types of equipment used to operate the wellbore system. Typically, a wellbore operator or engineer, such as a surface user, can view and analyze data received from downhole tools 720 and then make adjustments to work plans. In addition, the user can interact with downhole tools 720 to make changes to commands or work plan in near real time.

[0068] Альтернативно, полученные данные могут быть проанализированы вычислительной системой, и программно могут быть внесены коррективы в команды и рабочие планы скважинных инструментов 720, например, когда для обработки полученных телеметрических данных используют алгоритм машинного обучения. В некоторых аспектах пользователь может предоставить обзор и утверждение изменений, рекомендованных алгоритмом машинного обучения. Вычислительная система, выполняющая алгоритм машинного обучения, может быть расположена в скважине в непосредственной близости от скважинных инструментов 720, в непосредственной близости от наземного оборудования 705, в непосредственной близости от первого верхнего сегмента 716 трубы или в другом местоположении вдоль длины ствола скважины. Стволы скважины могут быть предназначены для научных целей, целей разведки и добычи углеводородов, а также для других целей, например для добычи полезных ископаемых, угля или серы.[0068] Alternatively, the acquired data may be analyzed by a computer system and adjustments may be made programmatically to the commands and operating plans of the downhole tools 720, for example when a machine learning algorithm is used to process the acquired telemetry data. In some aspects, the user can provide review and approval of changes recommended by the machine learning algorithm. The computing system executing the machine learning algorithm may be located in the wellbore in close proximity to downhole tools 720, in close proximity to surface equipment 705, in close proximity to the first top pipe segment 716, or at another location along the length of the wellbore. Well bores may be for scientific purposes, hydrocarbon exploration and production purposes, or for other purposes such as mining, coal, or sulfur.

[0069] Набор верхних сегментов 715 трубы может представлять собой один или более сегментов трубы, которые содержат трубопроводный кабель и соединитель, такие как электрический кабель или провод, оптоволоконный кабель, систему беспроводного приемопередатчика или их комбинацию, обеспечивающую соединение с возможностью связи между скважинными инструментами. 720 и наземным оборудованием 705. Первый верхний сегмент 716 трубы может содержать электрооптический соединитель для соединения оптоволоконного кабеля 750 большой длины с дополнительным участком оптоволоконного кабеля, электрический кабель или провод, беспроводной приемопередатчик или другие инструменты связи, такие как источник света, мультиплексор, демультиплексор, процессор обработки сигналов, усилитель и другие устройства. Оптоволоконный кабель 750 большой длины составляет по меньшей мере длину трех свечей и может иметь длину в десятки тысяч футов. В этом примере показано, что три верхних сегмента трубы (представляющие собой одну свечу труб) соединены механически и с возможностью связи, разделены пунктирной линией, хотя можно использовать меньшее количество или дополнительные сегменты трубы и свечи труб. [0069] The set of top pipe segments 715 may be one or more pipe segments that contain a conduit cable and connector, such as an electrical cable or wire, a fiber optic cable, a wireless transceiver system, or a combination thereof, providing a communication-capable connection between downhole tools. 720 and ground equipment 705. The first upper pipe segment 716 may include an electro-optical connector for connecting long-length fiber optic cable 750 to an additional length of fiber optic cable, an electrical cable or wire, a wireless transceiver, or other communications tools such as a light source, a multiplexer, a demultiplexer, a processor. signal processing, amplifier and other devices. Long length 750 fiber optic cable is at least three candles long and can be tens of thousands of feet long. This example shows that the top three pipe segments (representing one pipe stand) are mechanically and communicationally connected, separated by a dotted line, although fewer or additional pipe segments and pipe stand can be used.

[0070] В аспектах, в которых включен отдельный электрический кабель или электрический провод (либо как отдельный кабель, либо как электрический кабель внутри гибридного кабеля), верхние сегменты трубы также электрически соединены. Трубопроводный кабель 752 может быть прикреплен к каждому из верхних сегментов трубы с помощью обычных методов, таких как защитные средства 754. Например, защитные средства 754 могут представлять собой клетки, трубные хомуты, муфты и другие защитные и крепежные устройства. Трубопроводный кабель 752 может быть расположен внутри защитных средств 754. В других аспектах защитное средство 754 может быть включено внутри различных сегментов трубопроводного кабеля 752. Сведение к минимуму количества верхних сегментов трубы в наборе верхних сегментов 715 трубы может сводить к минимуму количество используемых соединителей, таким образом уменьшая потенциальное ослабление и потерю сигнала передачи, когда сигнал передачи проходит через каждый соответствующий соединитель. Кроме того, уменьшение количества верхних сегментов трубы может снизить потребность в дополнительных защитных средствах 754 для трубопроводного кабеля 752, таким образом снижая затраты и потенциальные точки отказа. [0070] In aspects in which a separate electrical cable or electrical wire is included (either as a separate cable or as an electrical cable within a hybrid cable), the upper pipe segments are also electrically connected. Conduit cable 752 may be secured to each of the upper pipe segments using conventional methods, such as guards 754. For example, guards 754 may be cages, pipe clamps, couplings, and other guards and fastening devices. Conduit cable 752 may be located within guards 754. In other aspects, guard 754 may be included within various segments of conduit cable 752. Minimizing the number of pipe tops in a set of pipe tops 715 can minimize the number of connectors used, thus reducing potential transmission signal attenuation and loss as the transmission signal passes through each respective connector. In addition, reducing the number of upper pipe segments can reduce the need for additional protection 754 for conduit cable 752, thereby reducing costs and potential points of failure.

[0071] В некоторых аспектах первый верхний сегмент 716 трубы может представлять собой самый нижний, средний или другой верхний сегмент трубы и может содержать источник 740 света. Источник 740 света может быть выполнен с возможностью создания и модулирования источника света для генерирования оптического сигнала для передачи через различные компоненты оптоволоконного кабеля. Источник 740 света также включает в себя другие инструменты, устройства и электронику для осуществления передачи одного или более сигналов, такие как один или более детекторов света, светоотражатель, схема электрооптического преобразования, схема контроллера, электрический усилитель, усилитель света, волоконный усилитель, легированный эрбием, процессор обработки сигналов, модулятор, мультиплексор, демультиплексор, источник энергии или вход от источника энергии и другие компоненты. В некоторых аспектах источник 740 света включает в себя инструменты, устройства и электронику для осуществления приема одного или более сигналов, такие как один или более детекторов света, светоотражатель, схема электрооптического преобразования, схема контроллера, электрический усилитель, усилитель света, волоконный усилитель, легированный эрбием, процессор обработки сигналов, модулятор, демодулятор, мультиплексор, демультиплексор, источник энергии или вход от источника энергии и другие компоненты. [0071] In some aspects, the first top pipe segment 716 may be a lowermost, middle, or other top pipe segment and may include a light source 740. The light source 740 may be configured to generate and modulate the light source to generate an optical signal for transmission through various fiber optic cable components. The light source 740 also includes other instruments, devices, and electronics for effecting the transmission of one or more signals, such as one or more light detectors, a light reflector, an electro-optical conversion circuit, a controller circuit, an electrical amplifier, a light amplifier, an erbium-doped fiber amplifier, signal processor, modulator, multiplexer, demultiplexer, power source or input from power source and other components. In some aspects, the light source 740 includes instruments, devices, and electronics for receiving one or more signals, such as one or more light detectors, a light reflector, an electro-optical conversion circuit, a controller circuit, an electrical amplifier, a light amplifier, an erbium-doped fiber amplifier , signal processor, modulator, demodulator, multiplexer, demultiplexer, power source or power source input and other components.

[0072] Источник 740 света также может быть расположен с наземным оборудованием 705. Он также включает в себя устройства, выполненные с возможностью принимать и передавать оптические и электрические сигналы, мультиплексировать и демультиплексировать, усиливать, фильтровать, хранить, буферизировать, запускать и выполнять другие функции, обычно связанные с оптоволоконными преобразователями, например простыми преобразователями, коммутационными преобразователями, сетевыми мостами, управляемыми преобразователями, приемопередатчиками, преобразователями гигабитных интерфейсов, оптоволоконными средствами связи, компактными приемопередатчиками или другими типами преобразователей, известными в области передачи данных и питания, а также связи. [0072] Light source 740 may also be located with ground equipment 705. It also includes devices configured to receive and transmit optical and electrical signals, multiplex and demultiplex, amplify, filter, store, buffer, trigger, and perform other functions. , typically associated with fiber optic converters, such as simple converters, switch converters, network bridges, managed converters, transceivers, gigabit interface converters, fiber optic communications, compact transceivers, or other types of converters known in the field of data and power transmission and communications.

[0073] Данные и питание могут передаваться с использованием протоколов передачи данных, включая, без ограничения, Ethernet, высокоскоростной Ethernet, гигабит Ethernet, T1/E1/J1, DS3/E3, а также многие типы кабелей, такие как коаксиальный кабель, витая пара, многомодовый кабель, одномодовое оптоволокно или другие типы протоколов передачи данных и передачи питания, известные в данной области техники. [0073] Data and power can be transferred using data transfer protocols including, but not limited to, Ethernet, High Speed Ethernet, Gigabit Ethernet, T1/E1/J1, DS3/E3, as well as many cable types such as coaxial cable, twisted pair , multimode cable, single-mode fiber, or other types of data and power transmission protocols known in the art.

[0074] Набор нижних сегментов 717 трубы может иметь различные формы и размеры и не обязательно должен быть одинаковым. Кроме того, набор нижних сегментов 717 трубы может выполнять функции, отличные от описанных в данном документе. Например, набор нижних сегментов 717 трубы может включать, без ограничения, бурильные яссы, датчики данных и регистраторы, сейсмические источники, сейсмические приемники, приемники других типов (такие как приемники гамма-излучения, радиоактивные, геологические приемники), усилители, делители потока, охладители бурового раствора, инструменты для оценки пласта, пробоотборники, другие инструменты и устройства, а также их различные комбинации. Набор нижних сегментов 717 трубы может иметь оптоволоконные кабели и электрические кабели или провода, которые не используются в данном изобретении. Как правило, можно использовать менее дорогостоящие сегменты трубы, которые не включают эти компоненты. [0074] The set of lower pipe segments 717 can have different shapes and sizes and do not have to be the same. In addition, the set of lower pipe segments 717 may perform functions other than those described herein. For example, the set of lower pipe segments 717 may include, but are not limited to, drill jars, data sensors and recorders, seismic sources, seismic receivers, other types of receivers (such as gamma ray receivers, radioactive receivers, geological receivers), amplifiers, flow dividers, coolers drilling fluid, formation evaluation tools, samplers, other tools and devices, and various combinations thereof. The set of lower pipe segments 717 may have fiber optic cables and electrical cables or wires that are not used in this invention. Typically, less expensive pipe segments that do not include these components can be used.

[0075] В наборе нижних сегментов 717 трубы может быть различное количество сегментов трубы, и пример показан с помощью пунктирных линий для обозначения ряда механически соединенных сегментов трубы. FOTS 700 не представлена с соблюдением масштаба, а размер и количество верхних сегментов трубы и нижних сегментов трубы могут варьироваться в зависимости от эксплуатационных характеристик. Набор нижних сегментов 717 трубы может проходить через ствол 710 скважины к скважинным инструментам 720. Оптоволоконный кабель 750 большой длины может быть расположен по меньшей мере частично внутри ID набора нижних сегментов 717 трубы. Оптоволоконный кабель 750 большой длины может содержать соединители только на каждом конце, таким образом уменьшая количество соединителей на указанной длине. Расположенный выше по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля 750 большой длины может быть соединен с первым верхним сегментом 716 трубы, с источником 740 света или с другим верхним сегментом трубы. Расположенный ниже по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля 750 большой длины может быть соединен посредством погружного соединения 730 со скважинными инструментами 720[0075] The set of lower pipe segments 717 may have a varying number of pipe segments, and an example is shown using dashed lines to indicate a number of mechanically connected pipe segments. FOTS 700 is not shown to scale and the size and number of top pipe segments and bottom pipe segments may vary depending on application. A set of lower pipe segments 717 may extend through the wellbore 710 to downhole tools 720. A long length of fiber optic cable 750 may be located at least partially within the ID set of lower pipe segments 717. A long length fiber optic cable 750 may only contain connectors at each end, thereby reducing the number of connectors on a given length. The uphole end of the long length of fiber optic cable 750 may be connected to the first top pipe segment 716, to the light source 740, or to another top pipe segment. The downhole end of the long-length fiber optic cable 750 may be coupled via a submersible connection 730 to downhole tools 720

[0076] В некоторых аспектах погружное соединение 730 может быть частью корпуса, который также содержит источник 745 света, аналогичный конфигурации, описанной в отношении источника 740 света. Когда присутствует источник 740 света, источник 745 света обычно представляет собой отражатель и демодулятор света для генерирования сигнала связи. В некоторых аспектах источник 745 света включает в себя инструменты, устройства и электронику для осуществления приема одного или более сигналов, такие как один или более детекторов света, светоотражатель, схема электрооптического преобразования, схема контроллера, электрический усилитель, усилитель света, волоконный усилитель, легированный эрбием, процессор обработки сигналов, модулятор, демодулятор, мультиплексор, демультиплексор, источник энергии или вход от источника энергии и другие компоненты. В других аспектах источник 745 света может включать в себя лазер, лазерный излучающий диод, СИД большой мощности или другие типы источников электромагнитного спектра. Погружное соединение 730 может быть соединено со скважинными инструментами 720. Скважинные инструменты 720 могут представлять собой КНБК, узел конца трубы ГРП, инструменты телеметрии, насосы, датчики и другие инструменты и устройства или их комбинации. [0076] In some aspects, the plunge connection 730 may be part of a housing that also includes a light source 745 similar to the configuration described with respect to the light source 740. When a light source 740 is present, the light source 745 is typically a reflector and a light demodulator to generate a communication signal. In some aspects, the light source 745 includes instruments, devices, and electronics for receiving one or more signals, such as one or more light detectors, a light reflector, an electro-optical conversion circuit, a controller circuit, an electrical amplifier, a light amplifier, an erbium-doped fiber amplifier , signal processor, modulator, demodulator, multiplexer, demultiplexer, power source or power source input and other components. In other aspects, light source 745 may include a laser, laser emitting diode, high power LED, or other types of electromagnetic spectrum sources. Submersible connection 730 may be coupled to downhole tools 720. Downhole tools 720 may be a BHA, fracturing end assembly, telemetry tools, pumps, sensors, and other tools and devices, or combinations thereof.

[0077] Погружное соединение 730 может представлять собой один или более инструментов или устройств в одном и том же или другом корпусе, включая, без ограничения, детектор света, светоотражатель, схему электрооптического преобразования, схему контроллера, электрический усилитель, усилитель света, волоконный усилитель, легированный эрбием, процессор обработки сигналов, модулятор, мультиплексор, демультиплексор, источник энергии или вход от источника энергии и другие компоненты. Оно также может включать в себя устройства, выполненные с возможностью принимать, передавать оптические и электрические сигналы, мультиплексировать и демультиплексировать, усиливать, фильтровать, хранить, буферизировать, запускать и выполнять другие функции, обычно связанные с оптоволоконными преобразователями, например простыми преобразователями, коммутационными преобразователями, сетевыми мостами, управляемыми преобразователями, приемопередатчиками, преобразователями гигабитных интерфейсов, оптоволоконными средствами связи, компактными приемопередатчиками и другими типами преобразователей, известными в области передачи данных и питания, а также связи. Данные и питание могут передаваться с использованием протоколов передачи данных, включая, без ограничения, Ethernet, высокоскоростной Ethernet, гигабит Ethernet, T1/E1/J1, DS3/E3, а также многие типы кабелей, такие как коаксиальный кабель, витая пара, многомодовый кабель, одномодовое оптоволокно и другие типы протоколов передачи данных и передачи питания, известные в данной области техники. [0077] The submersible connection 730 may be one or more instruments or devices in the same or a different housing, including, but not limited to, a light detector, a light reflector, an electro-optical conversion circuit, a controller circuit, an electrical amplifier, a light amplifier, a fiber amplifier, erbium doped, signal processor, modulator, multiplexer, demultiplexer, power source or power source input and other components. It may also include devices configured to receive, transmit optical and electrical signals, multiplex and demultiplex, amplify, filter, store, buffer, trigger, and perform other functions typically associated with fiber optic converters, such as simple converters, switch converters, network bridges, controlled converters, transceivers, gigabit interface converters, fiber optic communications, compact transceivers and other types of converters known in the field of data and power transmission, as well as communications. Data and power can be transferred using data transfer protocols including, but not limited to, Ethernet, High Speed Ethernet, Gigabit Ethernet, T1/E1/J1, DS3/E3, as well as many cable types such as coaxial cable, twisted pair, multimode cable , single-mode fiber, and other types of data and power transmission protocols known in the art.

[0078] На Фиг. 8 представлена иллюстрация блок-схемы приведенного в качестве примера способа 800 реализации FOTS. Способ 800 может быть реализован с использованием, например, FOTS 700. Выполнение способа 800 начинается с этапа 805 и переходит к этапу 810. На этапе 810 скважинный инструмент может быть опущен в скважину с использованием набора нижних сегментов трубы. Длина нижних сегментов трубы может достигать десятков тысяч футов.[0078] In FIG. 8 is a flowchart illustration of an exemplary FOTS implementation method 800. Method 800 may be implemented using, for example, FOTS 700. Method 800 begins at block 805 and proceeds to block 810. At block 810, a downhole tool may be lowered into the well using a set of lower pipe segments. The lower pipe segments can be tens of thousands of feet in length.

[0079] На этапе 815 оптоволоконный кабель большой длины может быть расположен в пределах ID набора нижних сегментов трубы. Расположенный ниже по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля большой длины может содержать погружное соединение для соединения с соединителем, стыкуемым во влажных условиях, соединенным со скважинными инструментами. Как только соединение выполнено, расположенный выше по стволу скважины конец оптоволоконного кабеля большой длины может быть оптически соединен с первым верхним сегментом трубы, который содержит оптоволоконный соединитель или электрооптический соединитель и трубопроводный кабель. Могут быть добавлены дополнительные верхние сегменты трубы, механически соединенные с соответствующим нижним глубинным сегментом трубы и соединенные с возможностью связи (в том числе подачи питания) с трубопроводным кабелем, который крепится к OD соответствующих верхних сегментов трубы. Первый расположенный выше по стволу скважины сегмент трубы и дополнительные расположенные выше по стволу скважины сегменты трубы, при наличии, могут содержать одно или более защитных средств трубопроводного кабеля для сведения к минимуму износа трубопроводного кабеля. В некоторых аспектах источник света, выполненный с возможностью генерирования оптического сигнала передачи, может быть расположен в первом верхнем сегменте трубы или в одном из дополнительных сегментов трубы. В других аспектах источник света может быть расположен вместе с наземным оборудованием.[0079] At step 815, a long length of fiber optic cable may be located within the ID set of lower pipe segments. The downhole end of the long length of fiber optic cable may include a submersible connection for connection to a wet mat connector coupled to the downhole tools. Once the connection is made, the uphole end of the long length of fiber optic cable may be optically coupled to a first upper pipe segment that contains the fiber optic connector or electro-optical connector and the conduit cable. Additional upper pipe segments may be added, mechanically connected to the corresponding lower depth pipe segment and communicatively connected (including powered) to a conduit cable that is attached to the OD of the respective upper pipe segments. The first uphole pipe segment and additional uphole pipe segments, if present, may comprise one or more conduit cable protectors to minimize wear on the conduit cable. In some aspects, a light source configured to generate an optical transmission signal may be located in the first upper pipe segment or in one of the additional pipe segments. In other aspects, the light source may be co-located with the ground equipment.

[0080] На этапе 820 самый верхний из дополнительных верхних сегментов трубы или первый верхний сегмент трубы, если он является самым верхним, механически соединен с наземным оборудованием, в том числе соединен с возможностью связи с наземным оборудованием. Наземное оборудование дополнительно соединено с наземными вычислительными системами, выполненными с возможностью генерирования и приема данных, команд, информации и телеметрических данных для и от скважинных инструментов, а также для и от удаленных местоположений. В некоторых аспектах наземные вычислительные системы выполнены с возможностью исполнения алгоритма машинного обучения или нейронной сети глубокого обучения. В других аспектах скважинные инструменты выполнены с возможностью исполнения алгоритма машинного обучения или нейронной сети глубокого обучения.[0080] At step 820, the uppermost of the additional upper pipe segments, or the first upper pipe segment if it is the uppermost, is mechanically coupled to the ground equipment, including being communicatively coupled to the ground equipment. The surface equipment is further coupled to surface computing systems configured to generate and receive data, commands, information and telemetry to and from downhole tools, as well as to and from remote locations. In some aspects, the terrestrial computing systems are configured to execute a machine learning algorithm or deep learning neural network. In other aspects, downhole tools are configured to execute a machine learning algorithm or deep learning neural network.

[0081] На этапе 825 можно подать питание на источник света в соответствующем местоположении в системе, и можно установить однонаправленную или двунаправленную связь с высокой пропускной способностью между скважинными инструментами и наземным оборудованием и наземными вычислительными системами. Соответствующее местоположение может находиться в непосредственной близости от скважинных инструментов, в непосредственной близости от наземного оборудования или в непосредственной близости от верхних сегментов трубы. [0081] At step 825, power can be applied to the light source at an appropriate location in the system, and high throughput unidirectional or bidirectional communications can be established between the downhole tools and surface equipment and surface computing systems. An appropriate location may be in close proximity to downhole tools, in close proximity to surface equipment, or in close proximity to the top pipe segments.

[0082] Связь могут представлять собой одно или более, или комбинацию, без ограничения, из передачи данных, изменений амплитуды или изменений частоты. Для связи могут быть использованы оптические сигналы, электромагнитные сигналы и другие виды передачи энергии, например тепловая энергия, излучаемая энергия, химическая энергия, ядерная энергия, электрическая энергия, энергия движения, звуковая энергия, упругая энергия или энергия тяготения. В некоторых аспектах связь, используемая в данном документе, не ограничивается передачей информации; связь может включать в себя передачу одного или более видов энергии для выполнения работы (например, регулировка клапана, активация двигателя, подача питания на другую систему или выполнение других видов работы) или для осуществления изменения состояния (например, бинарный переключатель или переменная, индикатор положения, запрограммированная переменная, условная переменная или другие типы изменений состояния). В некоторых аспектах могут быть включены дополнительные этапы, например добавление этапа после этапа 815 для проверки связи и соединения для подачи питания перед переходом к этапу 820. Выполнение способа 800 завершается на этапе 850.[0082] Communication may be one or more, or a combination, without limitation, of data transmission, amplitude changes, or frequency changes. Optical signals, electromagnetic signals and other types of energy transmission, such as thermal energy, radiated energy, chemical energy, nuclear energy, electrical energy, motion energy, sound energy, elastic energy or gravitational energy, can be used for communication. In some aspects, the communication used in this document is not limited to the transfer of information; communication may involve transmitting one or more types of energy to perform work (for example, adjusting a valve, activating a motor, supplying power to another system, or performing other types of work) or to effect a change of state (for example, a binary switch or variable, position indicator, programmed variable, conditional variable, or other types of state changes). In some aspects, additional steps may be included, such as adding a step after step 815 to test communications and power connections before moving to step 820. Method 800 ends at step 850.

[0083] Поскольку оптоволокно имеет более высокую пропускную способность, чем электрические провода, особенно на больших расстояниях (от 30 до 3000 футов и более), может быть преимуществом возможность подключения более одного электрического провода к верхнему и нижнему концам длинного оптоволоконного кабеля. Например, 10 различных датчиков КНБК могут подавать электрические сигналы на комбинацию скважинного источника света/приемопередатчика. 10 электрических сигналов могут быть объединены и переданы оптоволоконным источником света. Оптоволоконный приемник может принимать сигнал из скважины, разделять сигналы на несколько различных сигналов, в данном примере 10, а затем передавать различные сигналы выше по стволу скважины на наземное оборудование.[0083] Because fiber optics have higher capacity than electrical wires, especially over long distances (30 to 3000 feet or more), it can be advantageous to be able to connect more than one electrical wire to the top and bottom ends of a long fiber optic cable. For example, 10 different BHA sensors can provide electrical signals to a downhole light source/transceiver combination. 10 electrical signals can be combined and transmitted by a fiber optic light source. A fiber optic receiver can receive a signal from a wellbore, split the signals into several different signals, 10 in this example, and then transmit the different signals up the wellbore to surface equipment.

[0084] Часть вышеописанного устройства, систем или способов может быть реализована или осуществлена с помощью различных аналоговых или цифровых процессоров данных, при этом процессоры запрограммированы или хранят исполняемые программы последовательностей программных команд для выполнения одного или более этапов способов. Процессор может представлять собой, например, программируемое логическое устройство, такое как программируемая матричная логика (PAL; programmable array logic), типовая матричная логика (GAL; generic array logic), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA; field programmable gate arrays) или компьютерное устройство обработки данных (CPD; computer processing device) другого типа. Программные команды таких программ могут представлять собой алгоритмы и могут быть закодированы в машинно-исполняемой форме на энергонезависимых цифровых носителях данных, например магнитных или оптических дисках, оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), магнитных жестких дисках, флэш-памяти и/или постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), чтобы обеспечить выполнение различными типами процессоров цифровых данных или компьютеров одного, нескольких или всех этапов одного или более из вышеописанных способов или функций, систем или устройств, описанных в данном документе. [0084] Portions of the above-described apparatus, systems, or methods may be implemented or implemented by various analog or digital data processors, wherein the processors are programmed or store executable programs of program instruction sequences to perform one or more steps of the methods. The processor may be, for example, a programmable logic device such as a programmable array logic (PAL), a generic array logic (GAL), a field programmable gate array (FPGA), or a computer device data processing (CPD; computer processing device) of another type. The program instructions of such programs may be algorithms and may be encoded in machine-executable form on non-volatile digital storage media, such as magnetic or optical disks, random access memory (RAM), magnetic hard disks, flash memory, and/or read only memory (ROM). ROM) to enable various types of digital data processors or computers to perform one, more, or all of the steps of one or more of the above-described methods or functions, systems, or devices described herein.

[0085] Части раскрытых примеров или вариантов реализации могут относиться к компьютерным продуктам хранения данных с энергонезависимым машиночитаемым носителем, которые содержат программный код для выполнения различных операций, реализуемых компьютером, которые реализуют часть аппарата, устройства или выполняют этапы способа, изложенного в данном документе. Используемый в данном документе термин «энергонезависимый» относится ко всем машиночитаемым носителям, за исключением энергозависимых распространяющихся сигналов. Примеры энергонезависимых машиночитаемых носителей включают в себя, без ограничения: магнитные носители, такие как жесткие диски, гибкие диски и магнитная лента; оптические носители, такие как диски CD-ROM; магнитооптические носители, такие как гибкие диски; и аппаратные устройства, которые специально выполнены с возможностью хранения и исполнения программного кода, такие как устройства ПЗУ и ОЗУ. Примеры программного кода включают в себя как машинный код, например созданный компилятором, так и файлы, содержащие код более высокого уровня, который может исполняться компьютером с помощью интерпретатора.[0085] Portions of the disclosed examples or embodiments may relate to computer storage products on non-volatile computer readable media that contain program code for performing various computer-implemented operations that implement a portion of an apparatus, device, or perform steps of a method set forth herein. As used herein, the term "non-volatile" refers to all computer-readable media, excluding volatile propagated signals. Examples of non-volatile computer-readable media include, but are not limited to: magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs; magneto-optical media such as floppy disks; and hardware devices that are specifically configured to store and execute software code, such as ROM and RAM devices. Examples of program code include both machine code, such as that produced by a compiler, and files containing higher-level code that can be executed by a computer using an interpreter.

[0086] При толковании данного изобретения все термины следует толковать максимально широко в соответствии с контекстом. В частности, термины «содержит» и «содержащий» следует толковать как относящиеся к элементам, компонентам или этапам неисключительным образом, указывая на то, что упомянутые элементы, компоненты или этапы могут присутствовать, использоваться или объединяться с другими элементами, компонентами или этапами, которые явно не указаны. Термины «содержит» и «содержащий» также следует толковать как относящиеся к элементам, компонентам или этапам неисключительным образом, указывая на то, что упомянутый элемент, компонент или этап может присутствовать, использоваться или объединяться с другими элементами, компонентами или этапами, которые указаны явно. Аналогичным образом, термины «содержит» и «содержащий» также следует толковать как относящиеся к элементам, компонентам или этапам исключительным образом, указывая на то, что упомянутый элемент, компонент или этап может присутствовать, использоваться по отдельности, независимо, вместе, но независимо, или вместе зависимо или в комбинации с другими элементами, компонентами или этапами, которые явно не указаны.[0086] In interpreting this invention, all terms should be construed as broadly as possible according to the context. In particular, the terms “comprises” and “comprising” should be construed to refer to elements, components or steps in a non-exclusive manner, indicating that said elements, components or steps may be present, used or combined with other elements, components or steps that not explicitly stated. The terms “comprises” and “comprising” should also be construed to refer to elements, components or steps in a non-exclusive manner, indicating that said element, component or step may be present, used or combined with other elements, components or steps that are expressly identified . Likewise, the terms “comprises” and “comprising” should also be interpreted to refer to elements, components or steps exclusively, indicating that said element, component or step may be present, used separately, independently, together but independently, or together dependently on or in combination with other elements, components or steps not expressly indicated.

[0087] Специалистам в области техники, к которой относится данная заявка, будет понятно, что в описанные варианты реализации могут быть внесены другие и дополнительные добавления, удаления, замены и модификации. Также следует понимать, что используемая в данном документе терминология предназначена только для целей описания конкретных вариантов реализации и не предназначена для ограничения, поскольку объем данного изобретения будет ограничен только формулой изобретения. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в данном документе, имеют значение, которое обычно понимается специалистом обычной квалификации в области техники, к которой относится данное изобретение. Хотя любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные описанным в данном документе, также могут быть использованы при практическом применении или испытании данного изобретения, в данном документе описано ограниченное количество приведенных в качестве примера способов и материалов.[0087] Those skilled in the art to which this application pertains will appreciate that other and further additions, deletions, substitutions, and modifications may be made to the described embodiments. It should also be understood that the terminology used herein is for purposes of describing specific embodiments only and is not intended to be limiting, as the scope of the present invention will be limited only by the claims. Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention relates. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein may also be used in the practice or testing of this invention, a limited number of exemplary methods and materials are described herein.

[0088] Аспекты, раскрытые в данном документе, включают следующее:[0088] Aspects disclosed herein include the following:

A. Система, содержащая: (1) набор нижних сегментов трубы, выполненных с возможностью соединения со скважинными инструментами, (2) нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля большой длины, выполненный с возможностью применения погружного соединения для соединения со скважинными инструментами, при этом оптоволоконный кабель большой длины расположен после того, как скважинные инструменты расположены под поверхностью, и при этом оптоволоконный кабель большой длины соединен с возможностью связи со скважинными инструментами, (3) набор верхних сегментов трубы, выполненных с возможностью механического соединения набора нижних сегментов трубы и наземного оборудования, при этом набор верхних сегментов трубы содержит по меньшей мере один верхний сегмент трубы, и (4) верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля большой длины, расположенный выше по стволу скважины от нижнего дистального конца, выполненный с возможностью применения расположенного выше по стволу скважины соединителя для соединения с возможностью связи с трубопроводным кабелем первого верхнего сегмента трубы в наборе верхних сегментов трубы, и при этом каждый верхний сегмент трубы в наборе верхних сегментов трубы содержит соответствующий трубопроводный кабель, соединенный с возможностью связи с соседними трубопроводными кабелями, и причем совокупность, содержащая каждый трубопроводный кабель, обеспечивает соединение с возможностью связи между оптоволоконным кабелем большой длины и наземным оборудованием. A. A system comprising: (1) a set of lower pipe segments configured to connect to downhole tools, (2) a lower distal end of a long length of fiber optic cable configured to use a submersible connection for connection to downhole tools, wherein the fiber optic cable is large length is located after the downhole tools are located below the surface, and wherein a long length of fiber optic cable is connected for communication with the downhole tools, (3) a set of upper pipe segments configured to mechanically connect the set of lower pipe segments and surface equipment, wherein the set of upper pipe segments comprises at least one upper pipe segment, and (4) an upper distal end of a long length of fiber optic cable located uphole from the lower distal end, configured to use an uphole connector for a communication-capable connection with a conduit cable of a first upper pipe segment in the set of upper pipe segments, and wherein each upper pipe segment in the set of upper pipe segments comprises a corresponding conduit cable connected in communication with adjacent conduit cables, and wherein the assembly containing each conduit cable provides the connection with the ability to communicate between long-length fiber optic cables and ground-based equipment.

B. Устройство, содержащее: (1) оптоволоконный кабель большой длины, расположенный внутри ствола скважины, (2) скважинный инструмент, соединенный с возможностью связи с нижним дистальным концом оптоволоконного кабеля большой длины, при этом в скважинном инструменте применяют погружное соединение, (3) набор сегментов трубы, причем каждый сегмент трубы механически соединен с соседним сегментом трубы, и при этом первый верхний сегмент трубы в наборе сегментов трубы соединен с верхним дистальным концом оптоволоконного кабеля большой длины, и первый верхний сегмент трубы расположен выше по стволу скважины от скважинного инструмента, и (4) наземное оборудование, соединенное с набором сегментов трубы.B. An apparatus comprising: (1) a long length fiber optic cable disposed within a wellbore, (2) a downhole tool communicatively coupled to a lower distal end of the long length fiber optic cable, the downhole tool employing a submersible connection, (3) a set of pipe segments, wherein each pipe segment is mechanically connected to an adjacent pipe segment, and wherein a first upper pipe segment in the set of pipe segments is connected to an upper distal end of a long length of fiber optic cable, and the first upper pipe segment is located uphole from the downhole tool, and (4) surface equipment connected to a set of pipe segments.

C. Способ, включающий: (1) соединение скважинного инструмента с набором нижних сегментов трубы и опускание скважинного инструмента под поверхность с помощью набора нижних сегментов трубы, (2) подсоединение расположенного выше по стволу скважины участка набора нижних сегментов трубы к первому расположенному выше по стволу скважины сегменту трубы, при этом нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля большой длины опущен в пределах внутреннего диаметра набора нижних сегментов трубы и соединен с возможностью связи со скважинным инструментом, а верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля большой длины соединен с первым расположенным выше по стволу скважины сегментом трубы, (3) подключение самого верхнего, верхнего сегмента трубы в наборе верхних сегментов трубы к наземному оборудованию, при этом набор верхних сегментов трубы содержит первый расположенный выше по стволу скважины сегмент трубы и нулевое или большее количество дополнительных верхних сегментов трубы, и при этом каждый верхний сегмент трубы в наборе верхних сегментов трубы содержит трубопроводный кабель для соединения с возможностью связи оптоволоконного кабеля большой длины с наземным оборудованием, и (4) обеспечение связи между наземным оборудованием и скважинным инструментом с помощью оптоволоконного кабеля большой длины и одного или более трубопроводных кабелей.C. A method comprising: (1) connecting a downhole tool to a set of lower pipe segments and lowering the downhole tool below the surface using the set of lower pipe segments, (2) connecting an uphole portion of a set of lower pipe segments to a first uphole portion of the set of lower pipe segments. well to a pipe segment, wherein the lower distal end of the long-length fiber optic cable is lowered within the inner diameter of the set of lower pipe segments and is connected for communication with the downhole tool, and the upper distal end of the long-length fiber optic cable is connected to the first pipe segment located upstream of the wellbore, (3) connecting the uppermost, topmost pipe segment of the top pipe segment set to the surface equipment, wherein the top pipe segment set comprises a first uphole pipe segment and zero or more additional top pipe segments, and wherein each top pipe segment pipe in the set of upper pipe segments includes a conduit cable for connecting with the ability to communicate a long length of fiber optic cable with surface equipment, and (4) providing communication between the surface equipment and a downhole tool using a long length of fiber optic cable and one or more conduit cables.

[0089] Каждый из аспектов А, В и С может иметь один или более из следующих дополнительных элементов в комбинации. Элемент 1: отличающийся тем, что трубопроводный кабель содержит одно из электрического трубопроводного кабеля, электрического провода или оптоволоконного кабеля. Элемент 2: отличающийся тем, что в погружном соединении применяют по меньшей мере одно из одного или более электрических погружных соединений или одного или более оптоволоконных погружных соединений. Элемент 3: отличающийся тем, что погружные соединения обеспечивают одно или более из электрической передачи или передачи связи. Элемент 4: отличающийся тем, что скважинные инструменты представляют собой одно или более из компоновки низа бурильной колонны, инструментов телеметрии, инструментов для каротажа в процессе бурения, инструментов для измерения в процессе бурения, инструментов для сейсмических измерений в процессе бурения, датчиков, клапанов, исполнительных механизмов, инструментов для сбора данных и тросовых инструментов. Элемент 5: дополнительно содержащий одно или более защитных средств трубопроводного кабеля, выполненных с возможностью защиты трубопроводного кабеля и прикрепленных к одному или более верхним сегментам трубы в наборе верхних сегментов трубы. Элемент 6: отличающийся тем, что защитные средства трубопроводного кабеля вращаются вместе с соответствующими верхними сегментами трубы и представляют собой одно или более из клетки и центратора, и в них применяют одно или более из муфты, стопорной муфты или трубного хомута. Элемент 7: отличающийся тем, что оптоволоконный кабель большой длины представляет собой одно из оптоволоконного кабеля, упрочненного оптоволоконного кабеля, поддерживаемого оптоволоконного кабеля или армированного оптоволоконного кабеля. Элемент 8: отличающийся тем, что оптоволоконный кабель большой длины представляет собой одно или более из оптоволоконного кабеля и одно или более из электрического кабеля большой длины. Элемент 9: отличающийся тем, что в расположенном выше по стволу скважины соединителе применяют одно из электрооптического соединителя или оптико-оптического соединителя. Элемент 10: отличающийся тем, что расположенный выше по стволу скважины соединитель поддерживает оптоволоконный кабель большой длины при соединении с погружным соединением. Элемент 11: дополнительно содержащий источник света, выполненный с возможностью генерирования или модуляции сигнала, передаваемого по оптоволоконному кабелю большой длины. Элемент 12: отличающийся тем, что источник света представляет собой одно из лазера или светоизлучающего диода. Элемент 13: отличающийся тем, что источник света расположен в одном из положений в непосредственной близости от погружного соединения или в непосредственной близости от расположенного выше по стволу скважины соединителя. Элемент 14: отличающийся тем, что расположенный выше по стволу скважины соединитель представляет собой первый расположенный выше по стволу скважины соединитель, а погружное соединение представляет собой первое погружное соединение. Элемент 15: дополнительно содержащий нижний дистальный конец электрического кабеля, выполненный с возможностью передачи электрической энергии и сигналов связи, соединенный со скважинными инструментами посредством второго погружного соединения. Элемент 16: дополнительно содержащий верхний дистальный конец электрического кабеля, расположенный во втором находящемся выше по стволу скважины местоположении от нижнего дистального конца электрического кабеля, выполненный с возможностью применения второго расположенного выше по стволу скважины соединителя для соединения с электрическим трубопроводным кабелем, прикрепленным к первому верхнему сегменту трубы. Элемент 17: отличающийся тем, что электрический трубопроводный кабель электрически соединяется с наземным оборудованием. Элемент 18: отличающийся тем, что набор верхних сегментов трубы содержит по меньшей мере одну верхнюю свечу труб. Элемент 19: отличающийся тем, что наземное оборудование представляет собой одно или более из буровой вышки, буровой системы, вычислительной системы, электрической системы и источника питания. Элемент 20: отличающийся тем, что на верхнем участке набора сегментов трубы применяют одно или более из клетки или центратора для защиты одного или более из трубопроводного кабеля, прикрепленного к каждому из соответствующих сегментов трубы в наборе сегментов трубы. Элемент 21: отличающийся тем, что трубопроводный кабель соединяет с возможностью связи оптоволоконный кабель большой длины и наземное оборудование. Элемент 22: отличающийся тем, что в каждом из сегментов трубы в наборе сегментов трубы применяют трубопроводный кабель для соединения с возможностью связи и соединения с возможностью подачи питания с соседним сегментом трубы. Элемент 23: отличающийся тем, что трубопроводный кабель представляет собой одно из оптоволоконного кабеля, электрического кабеля или электрического провода. Элемент 24: дополнительно содержащий источник света, выполненный с возможностью генерирования или модуляции оптического сигнала и передачи оптического сигнала по оптоволоконному кабелю большой длины. Элемент 25: отличающийся тем, что источник света расположен в непосредственной близости от скважинного инструмента, в непосредственной близости от первого верхнего сегмента трубы или в непосредственной близости от наземного оборудования. Элемент 26: источник света представляет собой одно из лазера или светоизлучающего диода. Элемент 27: отличающийся тем, что трубопроводный кабель представляет собой по меньшей мере одно из одного или более из оптоволоконного кабеля, одного или более из электрического кабеля или одного или более из электрического провода. Элемент 28: отличающийся тем, что источник света расположен в одном из положения в непосредственной близости от скважинного инструмента, в непосредственной близости от наземного оборудования или в непосредственной близости от первого расположенного выше по стволу скважины сегмента трубы. Элемент 29: отличающийся тем, что источник света генерирует или модулирует оптический сигнал для передачи по оптоволоконному кабелю большой длины и одному или более трубопроводным кабелям. Элемент 30: отличающийся тем, что в наборе верхних сегментов трубы применяют защитное средство кабеля. Элемент 31: отличающийся тем, что защитное средство кабеля вращается совместно с набором верхних сегментов трубы и представляет собой одно из клетки, центратора, муфты или трубного хомута.[0089] Each of aspects A, B and C may have one or more of the following additional elements in combination. Element 1: characterized in that the pipeline cable comprises one of an electrical pipeline cable, an electrical wire or a fiber optic cable. Element 2: characterized in that the immersion connection uses at least one of one or more electrical immersion connections or one or more fiber optic immersion connections. Element 3: characterized in that the immersed connections provide one or more of electrical transmission or communication transmission. Element 4: characterized in that the downhole tools are one or more of bottom hole assembly, telemetry tools, logging while drilling tools, measurement while drilling tools, seismic measurement while drilling tools, sensors, valves, actuators machinery, data collection instruments and wireline instruments. Element 5: further comprising one or more conduit cable protectors configured to protect the conduit cable and attached to one or more top pipe segments in the set of top pipe segments. Element 6: characterized in that the pipeline cable protectors rotate together with the corresponding upper pipe segments and are one or more of a cage and a centralizer, and employ one or more of a coupling, a locking coupling or a pipe clamp. Element 7: characterized in that the long-length fiber optic cable is one of a fiber optic cable, a reinforced fiber optic cable, a supported fiber optic cable or an armored fiber optic cable. Element 8: characterized in that the long-length fiber optic cable is one or more of a fiber-optic cable and one or more of a long-length electric cable. Element 9: characterized in that the connector located upstream of the wellbore uses one of an electro-optical connector or an optical-optical connector. Element 10: characterized in that the connector located upstream of the wellbore supports a long length of fiber optic cable when connected to the submersible connection. Element 11: further comprising a light source configured to generate or modulate a signal transmitted over a long fiber optic cable. Element 12: characterized in that the light source is one of a laser or a light-emitting diode. Element 13: characterized in that the light source is located in one of the positions in the immediate vicinity of the submersible connection or in the immediate vicinity of the connector located upstream of the wellbore. Element 14: characterized in that the uphole connector is a first uphole connector and the submersible connection is a first submersible connection. Element 15: further comprising a lower distal end of an electrical cable configured to transmit electrical power and communication signals, connected to the downhole tools via a second submersible connection. Member 16: further comprising an upper distal end of the electrical cable located at a second uphole location from the lower distal end of the electrical cable, configured to use a second uphole connector for connection to the electrical conduit attached to the first upper segment pipes. Element 17: characterized in that the electrical conduit cable is electrically connected to the ground equipment. Element 18: characterized in that the set of upper pipe segments contains at least one upper pipe stand. Element 19: characterized in that the surface equipment is one or more of a rig, a drilling system, a computer system, an electrical system and a power source. Element 20: characterized in that, at the top portion of the set of pipe segments, one or more of a cage or centralizer is used to protect one or more of the conduit cable attached to each of the corresponding pipe segments in the set of pipe segments. Element 21: characterized in that the pipeline cable connects a long-length fiber optic cable and ground equipment with communication capabilities. Element 22: characterized in that each of the pipe segments in the set of pipe segments uses a conduit cable for communication and power connection with an adjacent pipe segment. Element 23: characterized in that the pipeline cable is one of a fiber optic cable, an electric cable or an electric wire. Element 24: further comprising a light source configured to generate or modulate an optical signal and transmit the optical signal over a long length of fiber optic cable. Element 25: characterized in that the light source is located in close proximity to the downhole tool, in close proximity to the first upper pipe segment, or in close proximity to surface equipment. Element 26: The light source is one of a laser or a light-emitting diode. Element 27: characterized in that the conduit cable is at least one of one or more of a fiber optic cable, one or more of an electrical cable or one or more of an electrical wire. Element 28: characterized in that the light source is located in one of a position in close proximity to the downhole tool, in close proximity to surface equipment, or in close proximity to the first uphole pipe segment. Element 29: characterized in that the light source generates or modulates an optical signal for transmission over a long length of fiber optic cable and one or more conduit cables. Element 30: characterized in that a cable protector is used in the set of upper pipe segments. Element 31: characterized in that the cable protector rotates in conjunction with a set of upper pipe segments and is one of a cage, a centralizer, a coupling or a pipe clamp.

Claims (34)

1. Система для передачи связи внутри буровой скважины, содержащая1. A system for transmitting communications inside a borehole, containing комплект нижних сегментов трубы, выполненных с возможностью соединения со скважинными инструментами;a set of lower pipe segments configured to be connected to downhole tools; нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля, выполненный с возможностью применения погружного соединения для соединения со скважинными инструментами, при этом оптоволоконный кабель расположен после того, как скважинные инструменты расположены под поверхностью, и при этом оптоволоконный кабель соединен с возможностью связи со скважинными инструментами;a lower distal end of the fiber optic cable configured to employ a submersible connection for communication with downhole tools, wherein the fiber optic cable is located after the downhole tools are located below the surface, and wherein the fiber optic cable is communicatively coupled to the downhole tools; набор верхних сегментов трубы, выполненных с возможностью механического соединения набора нижних сегментов трубы и наземного оборудования, при этом набор верхних сегментов трубы содержит по меньшей мере один верхний сегмент трубы; иa set of upper pipe segments configured to mechanically connect the set of lower pipe segments and ground equipment, the set of upper pipe segments comprising at least one upper pipe segment; And верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля, расположенный выше по стволу скважины от нижнего дистального конца, выполненный с возможностью применения расположенного выше по стволу скважины соединителя для соединения с возможностью связи с трубопроводным кабелем первого верхнего сегмента трубы в наборе верхних сегментов трубы, и при этом каждый верхний сегмент трубы в наборе верхних сегментов трубы содержит соответствующий трубопроводный кабель, соединенный с возможностью связи с соседними трубопроводными кабелями, и причем совокупность, содержащая каждый трубопроводный кабель, обеспечивает соединение с возможностью связи между оптоволоконным кабелем и наземным оборудованием.an upper distal end of a fiber optic cable located uphole from the lower distal end, configured to use an uphole connector to communicatively connect to a pipeline cable of a first top pipe segment in the set of top pipe segments, and wherein each top segment The pipes in the set of upper pipe segments include a corresponding conduit cable communicatively connected to adjacent conduit cables, and wherein the assembly containing each conduit cable provides a communicable connection between the fiber optic cable and the ground equipment. 2. Система по п. 1, дополнительно содержащая: 2. The system according to claim 1, additionally containing: одно или более защитных средств трубопроводного кабеля, выполненных с возможностью защиты трубопроводного кабеля и прикрепленных к одному или более верхним сегментам трубы в наборе верхних сегментов трубы, при этом защитные средства трубопроводного кабеля вращаются вместе с соответствующими верхними сегментами трубы и представляют собой одно или более из клетки и центратора, и в них применяют одно или более из муфты, стопорной муфты или трубного хомута.one or more pipeline cable protectors configured to protect the pipeline cable and attached to one or more upper pipe segments in a set of upper pipe segments, wherein the pipeline cable protectors rotate with the corresponding upper pipe segments and constitute one or more of a cage and a centralizer, and employ one or more of a coupling, a locking coupling or a pipe clamp. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что расположенный выше по стволу скважины соединитель представляет собой первый расположенный выше по стволу скважины соединитель, а погружное соединение представляет собой первое погружное соединение, дополнительно содержащая:3. The system according to claim 1, wherein the uphole connector is a first uphole connector and the downhole connection is a first downhole connection, further comprising: нижний дистальный конец электрического кабеля, выполненный с возможностью передачи электрической энергии и сигналов связи, соединенный со скважинными инструментами посредством второго погружного соединения; иa lower distal end of an electrical cable configured to transmit electrical power and communication signals connected to the downhole tools via a second submersible connection; And верхний дистальный конец электрического кабеля, расположенный во втором находящемся выше по стволу скважины местоположении от нижнего дистального конца электрического кабеля, выполненный с возможностью применения второго расположенного выше по стволу скважины соединителя для соединения с электрическим трубопроводным кабелем, прикрепленным к первому верхнему сегменту трубы, при этом электрический трубопроводный кабель электрически соединяется с наземным оборудованием.an upper distal end of an electrical cable located at a second uphole location from a lower distal end of the electrical cable, configured to use a second uphole connector for connection to an electrical conduit attached to the first upper pipe segment, wherein the electrical The conduit cable is electrically connected to the surface equipment. 4. Система по п. 1, дополнительно содержащая: 4. The system according to claim 1, additionally containing: источник света, выполненный с возможностью генерирования или модуляции сигнала, передаваемого по оптоволоконному кабелю, при этом источник света представляет собой одно из лазера или светоизлучающего диода, и, необязательно, при этом в расположенном выше по стволу скважины соединителе применяют одно из электрооптического соединителя или оптико-оптического соединителя, и при этом расположенный выше по стволу скважины соединитель поддерживает оптоволоконный кабель при соединении с погружным соединением.a light source configured to generate or modulate a signal transmitted over the fiber optic cable, wherein the light source is one of a laser or a light emitting diode, and optionally, wherein the uphole connector uses one of an electro-optical connector or an optical-optical connector. optical connector, and wherein the uphole connector supports the fiber optic cable when connected to the submersible connection. 5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что источник света расположен в одном из положений в непосредственной близости от погружного соединения или в непосредственной близости от расположенного выше по стволу скважины соединителя.5. The system according to claim 4, characterized in that the light source is located in one of the positions in close proximity to the submersible connection or in close proximity to the connector located upstream of the wellbore. 6. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что трубопроводный кабель содержит одно из электрического трубопроводного кабеля, электрического провода или оптоволоконного кабеля, и, необязательно, при этом набор верхних сегментов трубы содержит по меньшей мере одну верхнюю свечу труб.6. The system according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the conduit cable comprises one of an electrical conduit cable, an electrical wire, or a fiber optic cable, and optionally the set of top pipe segments comprises at least one top tube stand. 7. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в погружном соединении применяют по меньшей мере одно из одного или более электрических погружных соединений или одного или более оптоволоконных погружных соединений, и, необязательно, при этом погружные соединения обеспечивают одно или более из электрической передачи или передачи связи.7. The system according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the immersion connection uses at least one of one or more electrical immersion connections or one or more fiber optic immersion connections, and optionally, the immersion connections provide one or more of electrical transmission or communication transmission. 8. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что скважинные инструменты представляют собой одно или более из компоновки низа бурильной колонны, инструментов телеметрии, инструментов для каротажа в процессе бурения, инструментов для измерения в процессе бурения, инструментов для сейсмических измерений в процессе бурения, датчиков, клапанов, исполнительных механизмов, инструментов для сбора данных и тросовых инструментов.8. The system according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the downhole tools are one or more of bottom hole assembly, telemetry tools, logging while drilling tools, measurement while drilling tools, seismic measurement while drilling tools, sensors, valves, actuators, data acquisition tools and wireline tools. 9. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что оптоволоконный кабель представляет собой одно из оптоволоконного кабеля, упрочненного оптоволоконного кабеля, поддерживаемого оптоволоконного кабеля или армированного оптоволоконного кабеля, и, необязательно, при этом оптоволоконный кабель представляет собой одно или более из оптоволоконного кабеля и одно или более из электрического кабеля.9. The system according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the fiber optic cable is one of a fiber optic cable, a reinforced fiber optic cable, a supported fiber optic cable, or an armored fiber optic cable, and optionally, wherein the fiber optic cable is one or more of a fiber optic cable and one or more of electrical cable. 10. Устройство для передачи связи внутри буровой скважины, содержащее:10. A device for transmitting communications inside a borehole, containing: оптоволоконный кабель, расположенный внутри ствола скважины;fiber optic cable located inside the wellbore; скважинный инструмент, соединенный с возможностью связи с нижним дистальным концом оптоволоконного кабеля, при этом в скважинном инструменте применяют погружное соединение;a downhole tool communicatively coupled to a lower distal end of the fiber optic cable, the downhole tool using a submersible connection; набор сегментов трубы, причем каждый сегмент трубы механически соединен с соседним сегментом трубы, и при этом первый верхний сегмент трубы в наборе сегментов трубы соединен с верхним дистальным концом оптоволоконного кабеля, и первый верхний сегмент трубы расположен выше по стволу скважины от скважинного инструмента; a set of pipe segments, wherein each pipe segment is mechanically coupled to an adjacent pipe segment, and wherein a first upper pipe segment in the set of pipe segments is coupled to an upper distal end of the fiber optic cable, and the first upper pipe segment is located uphole from the downhole tool; причем трубопроводный кабель прикреплен к каждому из соответствующих сегментов трубы в наборе сегментов трубы, при этом трубопроводный кабель соединяет с возможностью связи оптоволоконный кабель и наземное оборудование;wherein the conduit cable is attached to each of the respective pipe segments in the set of pipe segments, the conduit cable communicatively connecting the fiber optic cable and the ground equipment; иAnd наземное оборудование, соединенное с набором сегментов трубы.surface equipment connected to a set of pipe segments. 11. Устройство по п. 10, дополнительно содержащее:11. The device according to claim 10, additionally containing: источник света, выполненный с возможностью генерирования или модуляции оптического сигнала и передачи оптического сигнала по оптоволоконному кабелю, и, необязательно, при этом источник света расположен в непосредственной близости от скважинного инструмента, в непосредственной близости от первого верхнего сегмента трубы или в непосредственной близости от наземного оборудования, и источник света представляет собой одно из лазера или светоизлучающего диода.a light source configured to generate or modulate an optical signal and transmit the optical signal over a fiber optic cable, and optionally the light source is located in close proximity to the downhole tool, in close proximity to the first top pipe segment, or in close proximity to surface equipment , and the light source is one of a laser or a light-emitting diode. 12. Устройство по любому из пп. 10, 11, отличающееся тем, что на верхнем участке набора сегментов трубы применяют одно или более из клетки или центратора для защиты одного или более из трубопроводного кабеля, и, необязательно, при этом в каждом из сегментов трубы в наборе сегментов трубы применяют трубопроводный кабель для соединения с возможностью связи и соединения с возможностью подачи питания с соседним сегментом трубы, и при этом трубопроводный кабель представляет собой одно из оптоволоконного кабеля, электрического кабеля или электрического провода.12. Device according to any one of paragraphs. 10, 11, characterized in that at the top portion of the set of pipe segments, one or more of a cage or centralizer is used to protect one or more of the pipeline cable, and, optionally, in each of the pipe segments in the set of pipe segments, a pipeline cable is used to communicating and energizing with an adjacent pipe segment, and wherein the pipe cable is one of a fiber optic cable, an electrical cable, or an electrical wire. 13. Способ передачи связи внутри буровой скважины, включающий:13. A method for transmitting communications inside a borehole, including: соединение скважинного инструмента с набором нижних сегментов трубы и опускание скважинного инструмента под поверхность с помощью набора нижних сегментов трубы;connecting the downhole tool to a set of lower pipe segments and lowering the downhole tool below the surface using the set of lower pipe segments; подсоединение расположенного выше по стволу скважины участка набора нижних сегментов трубы к первому расположенному выше по стволу скважины сегменту трубы, при этом нижний дистальный конец оптоволоконного кабеля опущен в пределах внутреннего диаметра набора нижних сегментов трубы и соединен с возможностью связи со скважинным инструментом, а верхний дистальный конец оптоволоконного кабеля соединен с первым расположенным выше по стволу скважины сегментом трубы;connecting a section of a set of lower pipe segments located upstream of the wellbore to a first pipe segment located upstream of the wellbore, wherein the lower distal end of the fiber optic cable is lowered within the inner diameter of the set of lower pipe segments and is connected for communication with the downhole tool, and the upper distal end a fiber optic cable is connected to a first pipe segment located upstream of the wellbore; подключение самого верхнего сегмента трубы в наборе верхних сегментов трубы к наземному оборудованию, при этом набор верхних сегментов трубы содержит первый расположенный выше по стволу скважины сегмент трубы и нулевое или большее количество дополнительных верхних сегментов трубы, и при этом каждый верхний сегмент трубы в наборе верхних сегментов трубы содержит трубопроводный кабель для соединения с возможностью связи оптоволоконного кабеля с наземным оборудованием; иconnecting the topmost pipe segment in the set of top pipe segments to surface equipment, wherein the set of top pipe segments comprises a first uphole pipe segment and zero or more additional top pipe segments, and wherein each top pipe segment in the set of top pipe segments the pipe contains a pipeline cable for connecting with the ability to communicate a fiber optic cable with ground equipment; And обеспечение связи между наземным оборудованием и скважинным инструментом с помощью оптоволоконного кабеля и одного или более трубопроводных кабелей.providing communication between surface equipment and downhole tools using fiber optic cable and one or more pipeline cables. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что источник света расположен в одном из положений в непосредственной близости от скважинного инструмента, в непосредственной близости от наземного оборудования или в непосредственной близости от первого расположенного выше по стволу скважины сегмента трубы, причем источник света генерирует или модулирует оптический сигнал для передачи по оптоволоконному кабелю и одному или более трубопроводным кабелям.14. The method of claim 13, wherein the light source is located at one of positions in close proximity to the downhole tool, in close proximity to surface equipment, or in close proximity to the first uphole pipe segment, wherein the light source generates or modulates an optical signal for transmission over a fiber optic cable and one or more conduit cables. 15. Способ по любому из пп. 13, 14, отличающийся тем, что трубопроводный кабель представляет собой по меньшей мере одно из одного или более из оптоволоконного кабеля, одного или более из электрического кабеля или одного или более из электрического провода, и, необязательно, при этом в наборе верхних сегментов трубы применяют защитное средство кабеля, причем защитное средство кабеля вращается совместно с набором верхних сегментов трубы и представляет собой одно из клетки, центратора, муфты или трубного хомута.15. Method according to any one of paragraphs. 13, 14, characterized in that the conduit cable is at least one of one or more fiber optic cable, one or more electrical cable, or one or more electrical wire, and optionally, wherein the set of upper pipe segments uses cable protector, wherein the cable protector rotates in conjunction with the set of upper pipe segments and is one of a cage, a centralizer, a coupling, or a pipe clamp.
RU2022127782A 2020-05-28 System, device and method for communication transmission inside drilling well RU2809112C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2809112C1 true RU2809112C1 (en) 2023-12-06

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6571046B1 (en) * 1999-09-23 2003-05-27 Baker Hughes Incorporated Protector system for fiber optic system components in subsurface applications
US7740064B2 (en) * 2006-05-24 2010-06-22 Baker Hughes Incorporated System, method, and apparatus for downhole submersible pump having fiber optic communications
RU2455460C2 (en) * 2006-06-23 2012-07-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Downhole system with string having electric pump and inductive coupler
RU2484247C2 (en) * 2006-12-18 2013-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for measurement of parameters in well shaft
US9109439B2 (en) * 2005-09-16 2015-08-18 Intelliserv, Llc Wellbore telemetry system and method
RU2581852C1 (en) * 2014-11-06 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма Завод "Измерон" Device for monitoring parameters in operation of intelligent well
US20160168982A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Chevron U.S.A. Inc. Systems and methods for drilling in high temperature environments using optical fiber communication
WO2019112790A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 Saudi Arabian Oil Company Determining structural tomographic properties of a geologic formation
US10408044B2 (en) * 2014-12-31 2019-09-10 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and systems employing fiber optic sensors for ranging

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6571046B1 (en) * 1999-09-23 2003-05-27 Baker Hughes Incorporated Protector system for fiber optic system components in subsurface applications
US9109439B2 (en) * 2005-09-16 2015-08-18 Intelliserv, Llc Wellbore telemetry system and method
US7740064B2 (en) * 2006-05-24 2010-06-22 Baker Hughes Incorporated System, method, and apparatus for downhole submersible pump having fiber optic communications
RU2455460C2 (en) * 2006-06-23 2012-07-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Downhole system with string having electric pump and inductive coupler
RU2484247C2 (en) * 2006-12-18 2013-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for measurement of parameters in well shaft
RU2581852C1 (en) * 2014-11-06 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма Завод "Измерон" Device for monitoring parameters in operation of intelligent well
US20160168982A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Chevron U.S.A. Inc. Systems and methods for drilling in high temperature environments using optical fiber communication
US10408044B2 (en) * 2014-12-31 2019-09-10 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and systems employing fiber optic sensors for ranging
WO2019112790A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 Saudi Arabian Oil Company Determining structural tomographic properties of a geologic formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9109439B2 (en) Wellbore telemetry system and method
US8588619B2 (en) Optical telemetry network
EP3356638B1 (en) Optical rotary joint in coiled tubing applications
US20210372274A1 (en) Electrical telemetry system
Edouard et al. Application of fiber optics in oil and gas field development—A review
US20210372276A1 (en) Fiber optic telemetry system
US11208885B2 (en) Method and system to conduct measurement while cementing
CA2593416C (en) Hybrid wellbore telemetry system and method
US20230332497A1 (en) Fiber optic enabled intelligent completion
RU2809112C1 (en) System, device and method for communication transmission inside drilling well
US11668181B2 (en) Smart sensing drill bit for measuring the reservoir's parameters while drilling
US20210238979A1 (en) Method and system to conduct measurement while cementing
GB2403292A (en) System and method for making fiber optic measurements in a wellbore using a downhole opto-electronic uint
Stalford et al. Intelligent Casing-Intelligent Formation (ICIF) Design
US11966005B2 (en) System and method for arrayed telemetry using single-photon detectors
WO2023204828A1 (en) Fiber optic sensing and communication systems
Abou-Sayed Hydrogen attenuation