Внутрискважинная утяжеленная оптимизационная бурильная труба с оптоволокном - RU2016101220A
Код документа: RU2016101220A
Формула
1. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба для использования в непосредственной близости от бурового инструмента внутри ствола скважины, содержащая:
участок трубы, выполненный имеющим такие размеры и таким образом, что это обеспечивает возможность его установки в бурильной колонне в непосредственной близости от бурового инструмента;
желобок, образованный в наружной стенке участка трубы; и
волоконно-оптический датчик одиночной нити, выполненный имеющим такие размеры и таким образом, что это обеспечивает возможность его соответствия в пределах желобка и имеющий множество сенсорных элементов, причем каждый из множества сенсорных элементов содержит часть сенсорного волокна;
причем сенсорное волокно выполнено с возможностью считывания состояния ствола скважины и нагрузки на утяжеленную оптимизационную бурильную трубу.
2. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по п.1, в которой множество сенсорных элементов расположены последовательно.
3. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по п.1 или 2, в которой каждый из множества сенсорных элементов включает в себя отражатель.
4. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по п.1 или 2, в которой каждый из множества сенсорных элементов включает в себя брэгговскую решётку.
5. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по любому из п.1 или 2, в которой каждый из множества сенсорных элементов содержит:
датчик осевого прогиба;
датчик изгибающего момента;
датчик радиального отклонения;
датчик деформации при скручивании;
датчик давления; и
датчик температуры.
6. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по п. 1 или 2, в которой желобок образует колебательный путь около окружности участка трубы.
7. Утяжеленная оптимизационная бурильная труба по п. 1 или 2, в которой участок трубы дополнительно содержит отсек шасси электронной аппаратуры, причем утяжеленная оптимизационная бурильная труба дополнительно содержит блок управления датчиком, размещенный внутри отсека шасси электронной аппаратуры и соединенный с сенсорным волокном.
8. Система сбора информации из скважины, содержащая:
контроллер поверхности, выполненный с возможностью контролирования рабочих параметров бурильной колонны, причем бурильная колонна имеет буровой инструмент и утяжеленную оптимизационную бурильную трубу в непосредственной близости от бурового инструмента, а утяжеленная оптимизационная бурильная труба имеет датчик, блок управления, источник питания и источник света, причем
указанный датчик бурильной трубы содержит сенсорное волокно,
блок управления соединён с возможностью связи с сенсорным волокном и контроллером поверхности,
источник света соединён с возможностью связи с источником света и оптической связью с сенсорным волокном,
источник питания электрически соединен с блоком управления и источником света,
сенсорное волокно расположено на периферии утяжеленной оптимизационной бурильной трубы и имеет показатель преломления, выполненный с возможностью изменения, когда изменяется одно или более свойств ствола скважины, и
блок управления содержит оптический датчик для измерения показателя преломления сенсорного волокна и обнаружения изменений показателя преломления сенсорного волокна.
9. Система по п. 8, в которой сенсорное волокно, расположено внутри желобка, который образован в наружной поверхности утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, причем сенсорное волокно содержит множество сенсорных элементов, расположенных по окружности утяжеленной оптимизационной бурильной трубы для считывания множества измеренных параметров.
10. Система по п. 8 или 9, в которой каждый из множества сенсорных элементов расположен последовательно и отделен от прилегающих сенсорных элементов с помощью вспомогательного отражателя.
11. Система по п. 8 или 9, в которой каждый из множества сенсорных элементов расположен последовательно и отделен от прилегающих сенсорных элементов с помощью вспомогательной брэгговской решетки, причем первый сенсорный элемент выполнен с возможностью измерения ориентировочного ствола скважины, а второй сенсорный элемент выполнен с возможностью измерения, показывающего отклонения утяжеленной оптимизационной бурильной трубы.
12. Система по п. 8 или 9, в которой блок управления выполнен с возможностью сообщения измерений, показывающих отклонения утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, контроллеру поверхности, причем контроллер поверхности выполнен с возможностью регулирования работы буровой колонны в ответ на полученные измерения.
13. Система по п. 8 или 9, в которой утяжеленная оптимизационная бурильная труба содержит первый желобок, образовавшийся внутри утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, причем внутри первого желобка размещено сенсорное волокно.
14. Система по п. 13, в которой первый желобок сформирован во внутренней поверхности утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, а второй желобок сформирован в наружной поверхности утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, причем вторая элементарная нить размещена внутри второго желобка.
15. Способ контроля условий эксплуатации в непосредственной близости от бурового инструмента с помощью утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, причем утяжеленная оптимизационная бурильная труба имеет датчик бурильной трубы и блок управления, причем датчик бурильной трубы содержит сенсорное волокно и отражатель, а блок управления соединён с возможностью связи с сенсорным волокном и включает в себя приемопередатчик, источник света и оптический датчик, при этом источник света и оптический датчик оптически связаны с сенсорным волокном, а блок управления выполнен с возможностью измерения показателя преломления нити и обнаружения изменений в показателе преломления сенсорного волокна, содержащий:
установку утяжеленной оптимизационной бурильной трубе на бурильной колонне в непосредственной близости от бурового инструмента;
соединение источника питания с блоком управления;
питание энергией источника света, используя блок управления, и определение показателя преломления сенсорного волокна с помощью оптического датчика;
определение состояния ствола скважины на основе изменения показателя преломления сенсорного волокна; и
передача предварительной оценки определенного состояния ствола скважины контроллеру поверхности.
16. Способ по п. 15, в котором датчик одиночной нити, расположен внутри желобка утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, причем сенсорное волокно содержит множество сенсорных элементов, расположенных по окружности утяжеленной оптимизационной бурильной трубы и разделенных брэгговскими решетками, причем способ дополнительно содержит:
определение показателя преломления каждого из множества сенсорных элементов;
определение деформации утяжеленной оптимизационной бурильной трубы на основе показателя преломления сенсорного волокна на основе показателя преломления, по меньшей мере, одного из множества сенсорных элементов; и
определение одно или более состояний ствола скважины на основе показателя преломления по меньшей мере одного из множества сенсорных элементов.
17. Способ по п. 16, в котором первый из множества сенсорных элементов выполнен с возможностью измерения состояния ствола скважины, причем второй из множества сенсорных элементов выполнен с возможностью измерения, указывающего на отклонение утяжеленной оптимизационной бурильной трубы.
18. Способ по п. 17, в котором измерение, указывающее на отклонение утяжеленной оптимизационной бурильной трубы, выбрано из группы, состоящей из измерения деформации при скручивании, измерения изгибающего момента, измерения осевого отклонения и измерения радиального отклонения.
19. Способ по п. 16 или 17, в котором измерение, отражающее состояние ствола скважины, выбрано из группы, состоящей из измерения температуры и измерения давления.
20. Способ по п. 19, дополнительно содержащий настройку параметров режима бурения в соответствии с измерением, указывающим на состояние ствола скважины и измерением, указывающим на отклонение утяжеленной оптимизационной бурильной трубы.
