專(zhuān)利名稱(chēng)：用于利用塞測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于完井的設(shè)備和方法。具體地，本發(fā)明涉及用于利 用作為水泥塞的井眼內(nèi)的固井設(shè)備測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的設(shè)備和方法。更具體 地，本發(fā)明涉及用于沿著從水泥塞到地面的整個(gè)環(huán)形空間進(jìn)行通信的設(shè)備 和方法。
背景技術(shù)：
在己經(jīng)鉆好一口井之后，在石油工業(yè)中通常的做法包括利用金屬套 管護(hù)井。因此，在套管與地層之間形成環(huán)形區(qū)域。然后進(jìn)行固井作業(yè)，以 使環(huán)形區(qū)域填充有水泥。水泥和套管的組合使井眼加固，并且有助于隔離 套管后面的用于烴的開(kāi)采的地層的一定區(qū)域。通常在井眼內(nèi)采用多于一個(gè) 的套管柱。在此方面，當(dāng)將井鉆到第一指定深度時(shí)下第一套管柱。第一套 管柱懸掛于地面，然后，將水泥循環(huán)到套管后面的環(huán)形空間內(nèi)。然后將井 鉆到第二指定深度，并且將第二套管柱或襯管下入到井內(nèi)。設(shè)定第二套管 柱的深度使得第二套管柱的上部與第一套管柱的下部重疊。然后將第二襯 管柱固定或懸掛于現(xiàn)有套管。然后也對(duì)第二套管柱注水泥。在另外的襯管 柱的情況下通常重復(fù)此過(guò)程，直到將井己經(jīng)鉆到總深度。依此方式，井通 常形成有直徑不斷減少的兩個(gè)或更多個(gè)套管柱。將襯管固到井眼內(nèi)的過(guò)程通常涉及襯管刮塞和鉆桿投射物的使用。 (plug:或水泥塞)塞通常限定用于分離泵送到井眼內(nèi)的流體的細(xì)長(zhǎng)彈性體。 襯管刮塞通常在內(nèi)部位于襯管的頂部，并且與工作串底部處的襯管一起下 入井眼內(nèi)。襯管刮塞具有徑向刮子，當(dāng)塞沿著襯管移動(dòng)時(shí)，所述徑向刮子 接觸并且刮擦襯管的內(nèi)部。襯管刮塞具有圓柱形孔，所述圓柱形孔通過(guò)所 述襯管刮塞以允許流體通過(guò)。通常，固井作業(yè)需要使用兩個(gè)塞和投射物。當(dāng)準(zhǔn)備配制水泥時(shí)，第一 投射物釋放到工作串內(nèi)。水泥在投射物之后被泵送，從而將投射物移動(dòng)到井底。投射物用作水泥與鉆井液之間的隔板，以最小化水泥的污染。當(dāng)投 射物移動(dòng)到井底時(shí)，所述投射物位于第一襯管刮塞上并且封堵通過(guò)第一塞 的孔。來(lái)自投射物上方的水泥的水壓迫使投射物和塞離開(kāi)襯管并且一起沿 著襯管被泵送。在底部處，第一塞位于浮閥上，從而封堵流動(dòng)通過(guò)浮閥的 流體。壓力建立在第一塞上方，直到所述壓力足以使第一塞的隔膜破裂。 此后，水泥流動(dòng)通過(guò)第一塞和浮閥，并且向上進(jìn)入到井眼與襯管之間的環(huán) 形空間內(nèi)。
在足夠量的水泥已經(jīng)放入到井眼內(nèi)之后，部署第二投射物。鉆井泥漿 在第二投射物的后面被泵送，以沿著工作串移動(dòng)第二投射物。第二投射物 移動(dòng)到井底并且位于第二襯管刮塞上。第二投射物上面的水壓迫使第二投 射物和第二塞離開(kāi)襯管，并且所述第二投射物和所述第二塞一起沿著襯管 被泵送。這迫使第二塞前面的水泥從襯管驅(qū)替出并進(jìn)入到環(huán)形空間內(nèi)。水 泥到環(huán)形空間內(nèi)的這種驅(qū)替一直持續(xù)直到第二插座位于浮閥上。此后，在 移除浮閥之前使水泥固化。
固井作業(yè)還可以要求使用單個(gè)塞和投射物被移除的先前操作的第一 塞或投射物。
在固井作業(yè)期間，重要的是當(dāng)塞循環(huán)時(shí)能夠沿著井眼測(cè)量各個(gè)點(diǎn)處的 井下溫度和壓力，以及當(dāng)凝固水泥時(shí)能夠測(cè)量環(huán)形空間內(nèi)的井下溫度和壓 力。當(dāng)前，因?yàn)闆](méi)有通過(guò)傳統(tǒng)的操作作法實(shí)踐的穩(wěn)健的遙測(cè)方法，因此這 是不能實(shí)現(xiàn)的。 一些現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)試圖說(shuō)明用于測(cè)量來(lái)自塞的參數(shù)的設(shè) 備。
美國(guó)專(zhuān)利第US6634425號(hào)說(shuō)明了一種具有傳感器的注塞，所述傳感器
通過(guò)電線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)發(fā)射裝置(例如，鋼纜、光纖或聲波)將測(cè)量值發(fā)射到地面 位置。問(wèn)題是不能長(zhǎng)距離地部署注塞，并且測(cè)量值僅限于塞上的測(cè)量值， 因此僅限于套管內(nèi)和塞的精確位置處的測(cè)量值。
來(lái)自同一申請(qǐng)人的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第06290801.7號(hào)說(shuō)明了通過(guò)將光纖巻 連接到頂塞而從地面將光纖向下部署到連頂接箍的方法，且頂塞與驅(qū)替液 一起沿著套管泵送。該系統(tǒng)的確改進(jìn)了測(cè)量井眼內(nèi)的參數(shù)的方法；但是因 為當(dāng)在頂塞在光纖上使用傳感器時(shí)，測(cè)量值仍然限于套管內(nèi)，因此該系統(tǒng) 具有不足之處。因此，需要一種用于容易地測(cè)量井眼套管、以及井眼環(huán)形空間內(nèi)的參 數(shù)的設(shè)備。因此，需要一種用于正確并且精確地確定告知水泥凝固的參數(shù) 的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的系 統(tǒng)，系統(tǒng)包括第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一巻繞光纖線(xiàn)(光纖)的 第一巻線(xiàn)筒，所述第一巻繞光纖線(xiàn)能夠從第一巻線(xiàn)筒松開(kāi)；和至少第一傳 感器，所述第一傳感器能夠測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)，其中，關(guān)于所述參數(shù)的信息 可以通過(guò)第一光纖線(xiàn)傳輸；第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括第二巻繞光纖線(xiàn) 的第二巻線(xiàn)筒，所述第二巻繞光纖線(xiàn)能夠從第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，第二光纖線(xiàn) 的末端固定到參考點(diǎn)；光發(fā)射器或接收器裝置，所述光發(fā)射器或接收器裝 置連接到參考點(diǎn)，并且能夠生成或檢測(cè)通過(guò)第二光纖線(xiàn)的光脈沖；和在 第一光纖線(xiàn)與第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖的裝置。光發(fā)射器或接收器 是不僅僅限于可見(jiàn)光的發(fā)射器/接收器，包括紫外線(xiàn)(接近UV (380-200納米 波長(zhǎng))；和/或遠(yuǎn)紫外線(xiàn)或真空紫外線(xiàn)(200-10納米；FUV或VUY);和/或超 紫外線(xiàn)(1-31納米；EUV或XUV))和紅外輻射(優(yōu)選地O帶1260-1360納米； 和/或E帶1360-101460納米；和/或S帶1460-1530納米；和/或C帶1530-1565 納米；禾口/或L帶1565-1625納米；禾口/或U帶1625-1675納米)的其它電磁輻射 包括在光發(fā)射器/接收器內(nèi)。兩個(gè)光纖還在與光發(fā)射器或接收器相同的波長(zhǎng) 下工作。優(yōu)選地，第一和第二光纖是相同的。
優(yōu)選地，傳感器是小型自供電傳感器，相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備小并且具有
低能耗具有有限體積和有限電源的傳感器允許最小的體積。例如，傳感
器可以是MEMS型傳感器。最優(yōu)選地，傳感器是根據(jù)電源自動(dòng)給足的。例 如，傳感器可以是甚至嵌入在光纖線(xiàn)內(nèi)的光學(xué)傳感器型的傳感器；當(dāng)光信 號(hào)發(fā)送給光學(xué)傳感器時(shí)，由所述傳感器反射的信號(hào)告知測(cè)量的物理參數(shù)。 例如，傳感器是布拉格光柵傳感器型的溫度傳感器和/或壓力傳感器。更優(yōu) 選地。系統(tǒng)包括分布在第一光纖線(xiàn)上的多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器有利 地為布拉格光柵傳感器型的傳感器。主要優(yōu)點(diǎn)在于不需要支撐傳感器的復(fù) 雜或笨重的電子設(shè)備或電源。所有的電子設(shè)備和分析部件都在參考點(diǎn)處，信號(hào)從參考點(diǎn)發(fā)送到埋置式傳感器，在參考點(diǎn)處接收的反射信號(hào)被分析并 且告知傳感器附近的測(cè)量的物理參數(shù)。傳感器可以測(cè)量溫度、壓力、pH 值、密度、電阻率、電導(dǎo)率、礦化度、二氧化碳濃度、瀝青烯濃度。參考 點(diǎn)優(yōu)選地在地面。
本發(fā)明的系統(tǒng)應(yīng)用于作為投射物或塞的設(shè)備，但是可以實(shí)現(xiàn)其它實(shí)施
例。對(duì)于1310或1550納米的光脈沖波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，巻線(xiàn)筒的直徑在20毫米與50 毫米之間，并且優(yōu)選地在30毫米與35毫米之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的 系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一光纖線(xiàn)的第一
巻線(xiàn)筒，其中，第一光纖線(xiàn)的第一部分被巻繞，而第一光纖線(xiàn)的第二部分
在環(huán)形空間內(nèi)松開(kāi)；和至少第一傳感器，所述第一傳感器位于第二部分上， 并且能夠測(cè)量環(huán)形空間的參數(shù)，其中，關(guān)于參數(shù)的信息可以通過(guò)第一光纖 線(xiàn)傳輸；第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括第二巻繞光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒，第 二巻繞光纖線(xiàn)能夠從第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，第二光纖線(xiàn)的末端固定到參考點(diǎn)； 光發(fā)射器和接收器裝置，所述光發(fā)射器和接收器裝置連接到參考點(diǎn)，并且 能夠生成和檢測(cè)通過(guò)第二光纖線(xiàn)的光脈沖；和交換裝置，所述交換裝置在 第一光纖線(xiàn)與第二光纖線(xiàn)之間或第二光纖線(xiàn)與第一光纖線(xiàn)之間傳輸所述 光脈沖。
優(yōu)選地，第一設(shè)備部署在例如套管鞋的襯管內(nèi)。第一巻線(xiàn)筒則位于 接箍投放部(collarlaunching)內(nèi)。此外，第一和/或第二設(shè)備可以部署在塞 或投射物內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的
系統(tǒng)，井包括環(huán)形空間，所述系統(tǒng)包括包括第一光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒和
至少第一傳感器的設(shè)備，其中，第一光纖線(xiàn)的第一部分被巻繞，而第一光
纖線(xiàn)的第二部分在環(huán)形空間內(nèi)松開(kāi)，所述第一傳感器位于第二部分上，并
且能夠測(cè)量環(huán)形空間的參數(shù)，其中，關(guān)于參數(shù)的信息能夠通過(guò)第一光纖線(xiàn)
傳輸；光發(fā)射器和接收器裝置，所述光發(fā)射器和接收器裝置連接到所述第
一光纖線(xiàn)，并且能夠生成和檢測(cè)通過(guò)第一光纖線(xiàn)的光脈沖；和通訊裝置，
所述通訊裝置在第一光纖線(xiàn)與地面之間傳輸所述光脈沖。
優(yōu)選地，環(huán)形空間在地層與套管之間，然而，還可以使用兩個(gè)襯管之間的環(huán)形空間。更優(yōu)選地，通訊裝置包括上述第二設(shè)備。
本發(fā)明還提供了一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的方法，所述方法包括以下 步驟(i)松開(kāi)位于第一設(shè)備上的第一巻繞光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒；(ii)從參考 點(diǎn)松開(kāi)位于第二設(shè)備上的第二巻繞光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒；(iii)通過(guò)第二光
纖線(xiàn)從參考點(diǎn)發(fā)射或接收光脈沖；(iv)在第一光纖線(xiàn)與第二光纖線(xiàn)之間交 換所述光脈沖；以及(力利用所述光脈沖感測(cè)參數(shù)并且在第一光纖線(xiàn)上傳輸 所述參數(shù)。
所述方法與上述系統(tǒng)一起使用。優(yōu)選地，交換步驟還通過(guò)使第一和第 二設(shè)備靠近實(shí)現(xiàn)。在第一實(shí)施例中，交換步驟通過(guò)互連第一和第二光纖線(xiàn) 實(shí)現(xiàn)。并且在第二實(shí)施例中，交換步驟通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)將來(lái)自一個(gè)光 纖線(xiàn)的光脈沖轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)或聲信號(hào)；在井內(nèi)傳輸所述信號(hào)；以及再將 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二光纖線(xiàn)內(nèi)的光脈沖。
在又一個(gè)方面中，本發(fā)明還提供了一種用于通信井內(nèi)的參數(shù)的方法， 所述方法包括以下步驟(i)松開(kāi)位于第一設(shè)備上的第一巻繞光纖線(xiàn)的第一 巻線(xiàn)筒；(ii)從參考點(diǎn)松開(kāi)位于第二設(shè)備上的第二巻繞光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn) 筒；(iii)通過(guò)第二光纖線(xiàn)從參考點(diǎn)發(fā)射或接收光脈沖；(iv)在第一光纖線(xiàn)與 第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖；以及(v)通過(guò)第一光纖線(xiàn)傳輸光脈沖；以 及(vi)以此方式在第一光纖線(xiàn)與第二光纖線(xiàn)之間通信參數(shù)。
所述方法與上述系統(tǒng)一起使用。優(yōu)選地，交換步驟還通過(guò)使第一和第 二設(shè)備靠近實(shí)現(xiàn)。在第一實(shí)施例中，交換步驟通過(guò)互連第一和第二光纖線(xiàn) 實(shí)現(xiàn)。并且在第二實(shí)施例中，交換步驟通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)將來(lái)自一個(gè)光 纖線(xiàn)的光脈沖轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)或聲信號(hào)；在井內(nèi)傳輸所述信號(hào)；以及再將 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二光纖線(xiàn)內(nèi)的光脈沖。
最后，在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種用于通信井內(nèi)的 參數(shù)的方法，井包括環(huán)形空間，所述方法包括以下步驟(i)在環(huán)形空間內(nèi) 松開(kāi)位于井底的第一設(shè)備上的第一巻繞光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒；(ii)通過(guò)第一 光纖線(xiàn)發(fā)射或接收光脈沖；(iii)在來(lái)自第一設(shè)備的第一光纖線(xiàn)與地面之間 通信所述光脈沖。優(yōu)選地，所述方法還包括利用所述光脈沖感測(cè)環(huán)形空間 內(nèi)的參數(shù)，并且在第一光纖線(xiàn)上傳輸所述參數(shù)的步驟。


以下通過(guò)附圖理解本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例。
圖1A示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的系統(tǒng)的示意圖； 圖1B示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中的系統(tǒng)的示意圖；以及
圖2A-2D示出了顯示用于第二實(shí)施例中的系統(tǒng)的、根據(jù)本發(fā)明的方法
的步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是部署在地層6內(nèi)的下套管井眼1內(nèi)的第一實(shí)施例中的系統(tǒng)的視 圖。井眼由具有引鞋8的套管2組成。引鞋8包括具有浮閥的連頂接箍8A。 套管形成套管2與地層6之間的環(huán)形空間。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括由這里被 實(shí)施為引鞋8的第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一巻繞光纖線(xiàn)ll的第一巻 線(xiàn)筒41。第一巻線(xiàn)筒41這里位于連頂接箍8A內(nèi)。此外，第一光纖線(xiàn)ll能夠 從第一巻線(xiàn)筒41松開(kāi)。如圖1A中所示，第一光纖11在環(huán)形空間9中直接松 開(kāi)。然而，在其它實(shí)施例中，第一巻線(xiàn)筒41可以位于其它地方；第一光纖 11可以部署在套管2內(nèi)，并且還可以通過(guò)引鞋8進(jìn)入到環(huán)形空間9內(nèi)。第一 設(shè)備還包括能夠測(cè)量井的參數(shù)的至少第一傳感器51。有利地，在環(huán)形空間 9內(nèi)測(cè)量井的參數(shù)。這種參數(shù)可以是例如溫度、壓力、pH值、密度、電 阻率、電導(dǎo)率、礦化度、C02或?yàn)r青烯濃度或告知水泥凝固、井完整性、 或井產(chǎn)能類(lèi)似其它參數(shù)。第一傳感器51優(yōu)選地位于第一光纖11的末端上或 者位于沒(méi)有松開(kāi)的第一光纖上。第一光纖11使得關(guān)于由第一傳感器51測(cè)量 的參數(shù)的信息可以通過(guò)第一光纖傳輸，因此光纖線(xiàn)連接到傳感器并且是通 信裝置。
本發(fā)明的系統(tǒng)還包括在圖1A中嵌入塞20內(nèi)的第二設(shè)備。塞20被示出為 由于井筒流體而沿著套管2移動(dòng)。巻繞在第二巻線(xiàn)筒40內(nèi)的第二光纖線(xiàn)10 或光纖連接到塞的上部；實(shí)際上，第二巻線(xiàn)筒通過(guò)懸掛部5的與光纖的端 部相對(duì)應(yīng)的單個(gè)點(diǎn)或通過(guò)第二巻線(xiàn)筒的一部分被連接或固定。第二巻線(xiàn)筒 還可以安裝在套或筒內(nèi)。重要的是當(dāng)塞能夠沿著井眼移動(dòng)時(shí)，第二巻線(xiàn)筒 和塞相互依懶，但是光纖可以從第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)。在第二光纖的另一端上， 光纖連接或固定到第一位置4或參考點(diǎn)。如所理解的，第二光纖僅僅由于塞在第二位置4'的移動(dòng)而從第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，所述第二位置與動(dòng)態(tài)點(diǎn)相對(duì)
應(yīng)。第二光纖的上部10A與松開(kāi)的(第一位置與第二位置之間)光纖相對(duì)應(yīng)，
而第二光纖的下部10B與仍然在第二巻線(xiàn)筒內(nèi)的巻繞光纖相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選地，
第一位置4位于水泥頭3內(nèi)，所述水泥頭是地面7上的固定點(diǎn)。從此第一位
置，第二光纖通過(guò)引線(xiàn)以以下方式連接到光發(fā)射器或接收器裝置12:低壓
側(cè)連接到裝置12，而高壓側(cè)連接到第二光纖線(xiàn)IO。光發(fā)射器裝置能夠生成
通過(guò)第二光纖線(xiàn)的光脈沖。光接收器裝置能夠檢測(cè)通過(guò)第二光纖線(xiàn)的光脈 沖。
最后，本發(fā)明的系統(tǒng)包括在第一光纖線(xiàn)ii與第二光纖線(xiàn)io之間交換光
脈沖的裝置61。所述裝置可以是例如濕式耦合連接器系統(tǒng)的直接互連裝 置，此外可以使用電線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)類(lèi)型的間接交換裝置，且光信號(hào)被轉(zhuǎn)換 成通過(guò)電線(xiàn)或井的元件(例如，套管)傳輸?shù)碾娦盘?hào)，或者當(dāng)無(wú)線(xiàn)電頻率通 過(guò)井筒流體或井的元件傳輸時(shí)，所述光信號(hào)被轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)或電磁信號(hào)。 因此，裝置61位于第一巻線(xiàn)筒41附近并且連接到第一光纖線(xiàn)11的末端，并 且還位于第二巻線(xiàn)筒40附近并連接到第二光纖線(xiàn)10的末端。
光纖濕式耦合連接器是提供兩個(gè)光纖線(xiàn)之間的連接的濕式耦合連接 器系統(tǒng)。第一和第二設(shè)備每一個(gè)都包括連接器的一部分用于互連的銷(xiāo)和 陰性部件。例如，光纖濕式耦合連接器可以是通過(guò)引用在此并入的美國(guó)專(zhuān) 利第US7004638號(hào)中所述類(lèi)型的光纖濕式耦合連接器。此外，例如，當(dāng)?shù)?一和第二設(shè)備是塞時(shí)，用于連接的銷(xiāo)和陰性部件的精確對(duì)準(zhǔn)通過(guò)套管導(dǎo)向 確保。此外，為了巖屑防護(hù)，連接器具有在內(nèi)安巖屑管理系統(tǒng)的特征，所 述管理系統(tǒng)裝入在塞孔單元(面向上)的斜坡剖面和在塞孔對(duì)準(zhǔn)套筒內(nèi)的 大排放 孔。在耦合期間，進(jìn)入塞孔的塞前端的活塞效應(yīng)從連接器接 觸面剖面噴射泥漿、砂和泥屑，從而在最終接合之前允許耦合連接器之間 的緊密配合。
無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)例如是驅(qū)動(dòng)光源和兩個(gè)光纖端部處的光電接收器的無(wú)線(xiàn) 電頻率發(fā)射器/接收器。來(lái)自同一申請(qǐng)人并且通過(guò)引用在此并入的美國(guó)專(zhuān)利 申請(qǐng)第601882，358號(hào)中說(shuō)明了這種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電頻率發(fā)射器/接收器。
圖1B是部署在地層6內(nèi)的下套管井眼1內(nèi)的第二實(shí)施例中的系統(tǒng)的視 圖。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括這里被實(shí)施為塞21的第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一巻繞光纖線(xiàn)11的第一巻線(xiàn)筒41。第一巻線(xiàn)筒41在這里位于塞21的 底部處。此外，第一光纖線(xiàn)11能夠從第一巻線(xiàn)筒41松開(kāi)。如圖1B中所示， 第一光纖11通過(guò)穿過(guò)引鞋并且直接在環(huán)形空間9松開(kāi)。然而，在其它實(shí)施 例中，第一巻線(xiàn)筒41可以位于其它地方，例如，塞可以包括整個(gè)通過(guò)塞的
孔，第一巻線(xiàn)筒位于此孔的內(nèi)。此外，在其它實(shí)施例中，第一光纖ll可以
部署在套管2內(nèi)，并且還可以通過(guò)引鞋8進(jìn)入到環(huán)形空間9內(nèi)。本系統(tǒng)的另 一個(gè)特征與圖1A中所公開(kāi)的實(shí)施例相同。
其它優(yōu)選的實(shí)施例與此一起公開(kāi)，從而應(yīng)用于圖1A或圖1B的實(shí)施例。 優(yōu)選地，第二設(shè)備是來(lái)自同一申請(qǐng)人的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第062908017號(hào)中所 公開(kāi)類(lèi)型的設(shè)備。因此，光發(fā)射器或接收器裝置是光時(shí)域反射計(jì)(OTDR) 型光發(fā)射器和接收器裝置。OTDR是可以分析光纖中的光損失的儀器。工 作原理在于將短的強(qiáng)激光脈沖注入到光纖內(nèi)并且測(cè)量作為時(shí)間函數(shù)的光 的反向散射和反射。優(yōu)選地，OTDR在1310納米的波長(zhǎng)下工作。
優(yōu)選地，巻繞光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒41或第二巻線(xiàn)筒40被形成為使得光 纖線(xiàn)圈確保光纖可以通過(guò)施加在光纖巻線(xiàn)筒上的最小張力而從巻線(xiàn)筒簡(jiǎn) 單地松開(kāi)。線(xiàn)圈必須被認(rèn)為是可以在低密度或高密度周?chē)黧w的情況下以 低速或高速操作松開(kāi)。除了巻繞光纖和后一個(gè)線(xiàn)圈的方式之外，可以使用 固定或粘貼光纖線(xiàn)圈的另外的裝置專(zhuān)用膠、光纖的物理或化學(xué)處理。此 外，光纖可以進(jìn)一步被處理，使得所述光纖的在化學(xué)性質(zhì)上耐久并且能夠 經(jīng)得起固體顆粒在地層內(nèi)以高速流動(dòng)一段時(shí)間(通常12小時(shí))時(shí)的極大磨 損。為此，光纖可以被特殊處理或者可以封裝在保護(hù)罩內(nèi)。另外地，巻線(xiàn) 筒可以與支撐光纖的套或分配筒相關(guān)聯(lián)。套或筒可以直接連接或固定到 塞。
傳感器51例如為用于測(cè)量溫度的布拉格光柵傳感器型的光學(xué)傳感器。 布拉格光柵傳感器通過(guò)在光纖線(xiàn)的折射指數(shù)的額定值周?chē){(diào)制所述折射 指數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述布拉格光柵傳感器用作用于由以下關(guān)系定義的布拉格波 長(zhǎng)^的選擇反射器XB=2."J;其中，"是光纖的折射指數(shù)，而」是指數(shù)調(diào) 制度的波長(zhǎng)。作為溫度的線(xiàn)性函數(shù)、測(cè)量布拉格波長(zhǎng)人B的力是測(cè)量通常在1 攝氏度下的布拉格光柵溫度的便利方法。這種技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于在光纖 端部處遙控執(zhí)行測(cè)量，并且不涉及成本和較大的井下系統(tǒng)。這樣，傳感器51嵌入到在結(jié)構(gòu)上被有意修改的光纖線(xiàn)的一部分內(nèi)。此外，傳感器51可以 由于其自然結(jié)構(gòu)而嵌入光纖的一部分內(nèi)。例如，與周?chē)h(huán)境直接接觸的光
纖線(xiàn)的端部可以用作傳感器。光纖的幾何結(jié)構(gòu)是公知的，光學(xué)指數(shù)可以隨 溫度變化，并且在表示光纖端部的界面(光纖/周?chē)h(huán)境的界面)處，光的反 向散射或反射將告知周?chē)h(huán)境的溫度。這將還應(yīng)用于光纖線(xiàn)的其它部分， 并且可以測(cè)量沿著光纖的分布溫度。此外，相應(yīng)地可以測(cè)量其它參數(shù)。
可以使用其它類(lèi)型的傳感器?？墒褂米怨﹦?dòng)力的小型化傳感器測(cè)量許 多其它物理參數(shù)。相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備小并且具有低能耗具有有限體積和 有限動(dòng)力的傳感器允許最小的體積。例如，傳感器可以是MEMS型傳感器。 傳感器還可以是根據(jù)電源進(jìn)行自動(dòng)供應(yīng)，例如，光學(xué)傳感器沒(méi)有包括電 子設(shè)備、電源和分析裝置的傳統(tǒng)的并且昂貴的封裝。例如，布拉格光柵傳 感器還可以用于壓力測(cè)量，并且可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度和壓力的布拉格光柵傳 感器。
在另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)傳感器可以布置成網(wǎng)狀或陣列結(jié)構(gòu)，且 單個(gè)傳感器使用分時(shí)多路轉(zhuǎn)換器或頻分多路轉(zhuǎn)換而被多路傳輸，這些傳感 器可以沿著第一光纖部署。即使當(dāng)使用布拉格光柵傳感器時(shí)，也沒(méi)有必要
使用多路傳輸；多個(gè)布拉格光柵傳感器串聯(lián)地布置成網(wǎng)狀物，且每一布拉 格光柵傳感器具有其波長(zhǎng)并且通過(guò)發(fā)射器/接收器詢(xún)問(wèn)。沿著光纖部署傳感 器的目的可以提供環(huán)形空間內(nèi)的測(cè)量值的分布圖。此外，網(wǎng)狀傳感器可以 使井眼內(nèi)的溫度、壓力、應(yīng)變、或流動(dòng)數(shù)據(jù)的空間分辨率增加。
優(yōu)選地，第一設(shè)備包括啟動(dòng)第一光纖線(xiàn)的松開(kāi)的致動(dòng)系統(tǒng)(未示出)。 致動(dòng)裝置在圖1A的實(shí)施例中可以是當(dāng)塞(例如，塞20)與連頂接箍8A接觸時(shí) 釋放第一巻線(xiàn)筒的釋放裝置。同樣，致動(dòng)裝置在圖1B的實(shí)施例中可以是當(dāng) 塞21與連頂接箍8A接觸時(shí)釋放第一巻線(xiàn)筒的、在塞21(所述塞具有孔，并 且第一巻線(xiàn)筒位于所述孔內(nèi))上破裂的安全隔膜。優(yōu)選地，第一設(shè)備還包括 有助于第一光纖線(xiàn)的松開(kāi)的分配系統(tǒng)(未示出)。分配裝置可以可當(dāng)流體流 過(guò)時(shí)以旋轉(zhuǎn)的方式移動(dòng)的輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)作松開(kāi)第一光纖線(xiàn)，而流體流動(dòng)動(dòng)作 確保第一光纖線(xiàn)沿著環(huán)形空間的實(shí)際縱線(xiàn)移動(dòng)。
在其它實(shí)施例中，第一設(shè)備可以由第一巻線(xiàn)筒型的不同巻線(xiàn)筒(未示出) 組成，所述巻線(xiàn)筒均勻地位于圖l的實(shí)施例中的連頂接箍周?chē)@樣，巻線(xiàn)筒將能夠在環(huán)形空間內(nèi)在各個(gè)位置處松開(kāi)，并且如果使用各種傳感器， 則可以實(shí)現(xiàn)環(huán)形空間的三維測(cè)繪。
在另一個(gè)方面中，與此一起說(shuō)明的系統(tǒng)在用于固井并且監(jiān)測(cè)所述固井 過(guò)程的方法中使用。圖2A-2D公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。在第一步
驟(圖2A)中，當(dāng)準(zhǔn)備配制水泥70時(shí)，第一塞21釋放到套管2內(nèi)。水泥70在 第一塞后面被泵送，從而使第一塞與隔離液90—起移動(dòng)到井底。當(dāng)?shù)谝蝗?21移動(dòng)到并底時(shí)，所述第一塞位于套管鞋8的連頂接箍8A上。連頂接箍包 括如上所述的第一巻線(xiàn)筒41和交換裝置61，并且套管鞋被實(shí)施為第一設(shè) 備。來(lái)自第一塞上面的水泥的水壓強(qiáng)制使得直到所述水壓足以使第一塞內(nèi) 的隔膜破裂(壓力隔膜破裂)。此后，在圖2B中，水泥70流動(dòng)通過(guò)第一塞和 浮閥，并且向上進(jìn)入到地層6與套管2之間的環(huán)形空間9內(nèi)。在第二步驟中， 允許第一巻線(xiàn)筒41有利地由于致動(dòng)系統(tǒng)(未示出)而松開(kāi)。然后，第一光纖 線(xiàn)11與水泥70—起被向上拖到環(huán)形空間9內(nèi)而被輸送。通常，向上拖動(dòng)力 足以允許將第一光纖線(xiàn)11良好地部署到環(huán)形空間9內(nèi)，然而，有利地，可
以使用分配系統(tǒng)(例如，由于水泥流過(guò)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的分配輪(未示出))以協(xié)助 松開(kāi)，此外，可以在第一光纖線(xiàn)的端部處使用傘狀物(umbrdla)。
在圖2C中示出了本方法的第三步驟，其中，本發(fā)明的第二設(shè)備部署在 井內(nèi)。在足夠量的水泥己經(jīng)放置到井眼內(nèi)之后，第二塞20部署在套管2內(nèi)。 第二塞包括如上所述的第二光纖線(xiàn)10的第二巻線(xiàn)筒40和交換裝置61。當(dāng)?shù)?二塞20移動(dòng)到井底時(shí)，第二光纖線(xiàn)10部署在套管內(nèi)。在第二光纖的一端處， 第二光纖連接或固定到第一位置4、或參考點(diǎn)。如所理解的，第二光纖僅 僅由于第二塞在第二位置4'處的移動(dòng)而從第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，所述第二位置 與動(dòng)態(tài)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。第二光纖的上部10A與松開(kāi)的(第一位置與第二位置之間) 光纖相對(duì)應(yīng)，而第二光纖的下部10B與仍然在第二巻線(xiàn)筒內(nèi)的巻繞光纖相 對(duì)應(yīng)。相對(duì)于參考點(diǎn)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)或相對(duì)于第一位置的第二位置告知塞在井內(nèi) 的位置或塞在井內(nèi)的驅(qū)替速度。第一位置4位于水泥頭3內(nèi)，所述水泥頭是 靜態(tài)點(diǎn)。從此第一位置，第二光纖連接到光發(fā)射器或接收器裝置12。同時(shí)， 第一光纖11由于水泥70的持續(xù)流動(dòng)而從第一巻線(xiàn)筒松開(kāi)。有利地，第一光 纖線(xiàn)11包括嵌入到第二光纖內(nèi)的多個(gè)傳感器51A、 51B、 51C…。傳感器是 布拉格光柵傳感器型的傳感器。傳感器沿著第二光纖發(fā)送，使得當(dāng)線(xiàn)部署在環(huán)形空間內(nèi)時(shí)，可以在所述環(huán)形空間內(nèi)在各種深度和位置處控制參數(shù)。
在圖2D中，示出了本方法的第四步驟，其中，第二塞20位于第一塞21
上。然后，將第一光纖線(xiàn)ll適當(dāng)?shù)夭渴鹪诃h(huán)形空間內(nèi)達(dá)到預(yù)定深度，或甚
至如果需要達(dá)到地面7。在此結(jié)構(gòu)中，第一設(shè)備和第二設(shè)備緊密靠近，以 允許交換裝置61適當(dāng)?shù)毓ぷ?。在第一?shí)施例中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙O(shè)備進(jìn)行接 觸時(shí)交換裝置61將工作，需要互連交換裝置61的兩部分。在第二實(shí)施例中， 交換裝置61是無(wú)線(xiàn)的，并且當(dāng)交換裝置61的兩部分緊密靠近時(shí)，所述交換 裝置工作。交換裝置可以是由于來(lái)自光纖的光能而自供動(dòng)力。有利地，在 交換裝置內(nèi)使用的電子設(shè)備是低功率消耗或極低功率消耗的；在這種情況 下，可以限制無(wú)線(xiàn)傳輸信息的距離。然而，優(yōu)選地，當(dāng)兩部分分離小于l 米并且更優(yōu)選地小于50厘米時(shí)交換裝置61工作。有利地，交換裝置是驅(qū)動(dòng)
光源和光電接收器的RF發(fā)射器/接收器。此后，允許水泥固化。
傳感器51A、 51B、 51C測(cè)量關(guān)于井中的參數(shù)的信息。例如，如圖2D 中所示，傳感器測(cè)量環(huán)形空間內(nèi)的告知水泥70凝固的溫度。信息通過(guò)光脈 沖從地面7讀取所述光脈沖通過(guò)第二光纖10發(fā)送、通過(guò)交換裝置61與第
一光纖ll交換，發(fā)送到傳感器并且通過(guò)相同的通道發(fā)送回到地面(發(fā)射通過(guò) 第一光纖ll、通過(guò)交換裝置61與第二光纖10交換，以及最后通過(guò)第二光纖 IO發(fā)送到地面)。在其它實(shí)施例中，第一光纖線(xiàn)可以到達(dá)地面7，或者所述 第一光纖線(xiàn)可以連接到數(shù)字遙測(cè)系統(tǒng)/協(xié)議(DTSIP)盒，使得我們可以具有 在水泥70內(nèi)的完全閉環(huán)設(shè)備。在其它方面中，第二設(shè)備是來(lái)自同一申請(qǐng)人 的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第062908017號(hào)中所公開(kāi)的類(lèi)型的設(shè)備，并且可以使用確 定第二塞的深度、位置速度的方法。
使用以上方法，我們可以確認(rèn)第一和第二塞10都已經(jīng)被部署并且已經(jīng) 到達(dá)所述第一和第二塞的正確工作位置。此外，可以確定其它信息。首先， 可測(cè)量管內(nèi)的壓力和溫度并由此測(cè)量塞深度的時(shí)間發(fā)展(time development);從而確認(rèn)塞的發(fā)射和到達(dá)以及沿著管道的詳細(xì)通過(guò)(僅第二 塞)。其次，也可以確定環(huán)形空間內(nèi)的壓力和溫度，由此確定水泥在環(huán)形柱 內(nèi)凝固的時(shí)間。等待注水泥的時(shí)間是在打井過(guò)程期間對(duì)非生產(chǎn)時(shí)間的主要 貢獻(xiàn)因素。能夠精確地確定水泥已經(jīng)凝固的時(shí)間可以顯著地減少此時(shí)間。 當(dāng)凝固時(shí)濃度的增加伴隨有由于當(dāng)水泥與水化合時(shí)產(chǎn)生的放熱反應(yīng)而產(chǎn)生的溫度增加。溫度的變化(或假定在靜態(tài)流體靜壓下溫度的變化率)則可 以用于指示操作已經(jīng)發(fā)生、水泥已經(jīng)凝固、以及操作可以進(jìn)行。第三，通 過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)，我們還可以能夠經(jīng)由分布溫度的變化、或通過(guò)連接的聲傳感 器、或通過(guò)直接密度傳感器檢測(cè)是否流體從儲(chǔ)層進(jìn)入微環(huán)形空間內(nèi)。甚至， 我們可以獨(dú)立地(形成水泥膠結(jié)測(cè)井圖)確證水泥是否處于良好膠結(jié)。
如果將被部署在環(huán)形空間內(nèi)的第一光纖可能到達(dá)地面，還可以使用在 泥漿循環(huán)期間沿著套管泵送的額外的下塞部署所述第一光纖。此方法將允 許將光纖連接到DTSP箱，使得在起動(dòng)固井作業(yè)本身之前可獲得環(huán)形空間 內(nèi)的溫度和壓力分布。
LO0431本發(fā)明已經(jīng)對(duì)在注水泥作業(yè)的情況下使用的塞進(jìn)行了說(shuō)明， 其中，限定塞的位置和/或關(guān)于WOC的信息是重要的。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備 和本的其它應(yīng)用包括將巻繞光纖的巻線(xiàn)筒連接到在井內(nèi)移動(dòng)的任何類(lèi)型 的對(duì)象，例如射孔槍、可卸式封隔器或在井內(nèi)移動(dòng)的任何類(lèi)型的工具，例 如，鉆具、測(cè)井儀、隨鉆測(cè)井儀、隨鉆測(cè)量?jī)x、試井儀器；由鉆桿、測(cè)井 電纜、撓性管懸掛的任何類(lèi)型的工具。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的其它應(yīng) 用包括將第一位置固定在靜態(tài)點(diǎn)或動(dòng)態(tài)點(diǎn)中的任一個(gè)上，例如固定在海底 或井下作業(yè)內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的系統(tǒng)，包括第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括卷繞的第一光纖線(xiàn)的第一卷線(xiàn)筒，所述第一光纖線(xiàn)能夠從所述第一卷線(xiàn)筒松開(kāi)；和至少第一傳感器，所述第一傳感器能夠測(cè)量所述井內(nèi)的所述參數(shù)，其中，關(guān)于所述參數(shù)的信息能夠通過(guò)所述第一光纖線(xiàn)傳輸；第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括卷繞的第二光纖線(xiàn)的第二卷線(xiàn)筒，所述第二光纖線(xiàn)能夠從所述第二卷線(xiàn)筒松開(kāi)，所述第二光纖線(xiàn)的末端固定到參考點(diǎn)；光發(fā)射器或接收器裝置，所述光發(fā)射器或接收器裝置連接到所述參考點(diǎn)，并且能夠生成或檢測(cè)通過(guò)所述第二光纖線(xiàn)的光脈沖；和在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述第一傳感器位于所述第一 光纖線(xiàn)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括分布在所述第一光纖線(xiàn)上的多 個(gè)傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一傳感器或所述多 個(gè)傳感器是布拉格光柵傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述第二設(shè)備還包括至少第二 傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述第二傳感器位于所述第二 光纖線(xiàn)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述第二設(shè)備還包括分布在所 述第二光纖線(xiàn)上的多個(gè)傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二傳感器或所述多 個(gè)傳感器是布拉格光柵傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述參考點(diǎn)位于所述井的地面處。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述是參數(shù)是由以下參數(shù)構(gòu) 成的列表中的任一個(gè)溫度、壓力、pH值、密度、電阻率、電導(dǎo)率、礦化 度、二氧化碳濃度、瀝青烯濃度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述裝置是無(wú)線(xiàn)遙測(cè)系統(tǒng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述裝置是光纖濕式耦合連 接器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述第一設(shè)備還包括致動(dòng)系 統(tǒng)，所述致動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)所述第一光纖線(xiàn)的松幵。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述第一設(shè)備還包括分配系統(tǒng)，所述分配系統(tǒng)協(xié)助所述第一光纖線(xiàn)的松開(kāi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括光發(fā)射器和接收器裝置，所述光發(fā)射器和接收器裝置能夠生成和檢測(cè)所述光脈沖。
16. —種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的系統(tǒng)，包括 第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒，其中，所述第一光纖線(xiàn)的第一部分被 巻繞，而所述第一光纖線(xiàn)的第二部分在環(huán)形空間內(nèi)松開(kāi)；和至少第一傳感器，所述第一傳感器位于所述第二部分上，并且能 夠測(cè)量所述環(huán)形空間的所述參數(shù)，其中，關(guān)于所述參數(shù)的信息能夠通過(guò)所 述第一光纖線(xiàn)傳輸；第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括巻繞的第二光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒，所述 第二光纖線(xiàn)能夠從所述第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，所述第二光纖線(xiàn)的末端固定到參 考點(diǎn)； '光發(fā)射器和接收器裝置，所述光發(fā)射器和接收器裝置連接到所述參考 點(diǎn)，并且能夠生成和檢測(cè)通過(guò)所述第二光纖線(xiàn)的光脈沖；和交換裝置，所述交換裝置在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間或 所述第二光纖線(xiàn)與所述第一光纖線(xiàn)之間傳輸所述光脈沖。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第一設(shè)備嵌入在套管鞋內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一巻線(xiàn)筒位于接箍投 放部?jī)?nèi)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第一設(shè)備嵌入在第一塞內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二設(shè)備嵌入在第二塞內(nèi)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述第二巻線(xiàn)筒位于所述第 二塞內(nèi)的孔中。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述參考點(diǎn)位于所述井的地 面處。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述交換裝置是RF發(fā)射器/ 接收器裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述交換裝置是光纖濕式耦 合連接器。
25. —種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的系統(tǒng)，所述井包括環(huán)形空間，所述系 統(tǒng)包括包括第一光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒和至少第一傳感器的設(shè)備，其中，所述 第一光纖線(xiàn)的第一部分被巻繞，而所述第一光纖線(xiàn)的第二部分在所述環(huán)形 空間內(nèi)松開(kāi)，所述第一傳感器位于所述第二部分上，并且能夠測(cè)量所述環(huán) 形空間的所述參數(shù)，其中，關(guān)于所述參數(shù)的信息能夠通過(guò)所述第一光纖線(xiàn) 傳輸；光發(fā)射器和接收器裝置，所述光發(fā)射器和接收器裝置連接到所述第一 光纖線(xiàn)，并且能夠生成和檢測(cè)通過(guò)所述第一光纖線(xiàn)的光脈沖；和通訊裝置，所述通訊裝置在所述第一光纖線(xiàn)與地面之間傳輸所述光脈沖。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述交換裝置包括 第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括巻繞的第二光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒，所述第二光纖線(xiàn)能夠從所述第二巻線(xiàn)筒松開(kāi)，所述第二光纖線(xiàn)的末端固定到地 面；另一個(gè)光發(fā)射器和接收器裝置，所述另一個(gè)光發(fā)射器和接收器裝置連 接到所述地面，并且能夠生成和檢測(cè)通過(guò)所述第二光纖線(xiàn)的所述光脈沖； 和交換裝置，所述交換裝置在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間或 所述第二光纖線(xiàn)與所述第一光纖線(xiàn)之間傳輸所述光脈沖。
27. —種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的方法，包括以下步驟(i) 松開(kāi)位于第一設(shè)備上的巻繞的第一光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒；(ii) 從參考點(diǎn)松開(kāi)位于第二設(shè)備上的巻繞的第二光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒；(iii) 通過(guò)所述第二光纖線(xiàn)從所述參考點(diǎn)發(fā)射或接收光脈沖；(iv) 在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖；以及 (V)利用所述光脈沖感測(cè)所述參數(shù)并且在所述第一光纖線(xiàn)上傳輸所述參數(shù)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述交換步驟還通過(guò)使所述第一設(shè)備和所述第二設(shè)備靠近來(lái)實(shí)現(xiàn)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述交換步驟通過(guò)互連所述 第一光纖線(xiàn)和所述第二光纖線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述交換步驟通過(guò)以下步驟 實(shí)現(xiàn)將來(lái)自一個(gè)光纖線(xiàn)的所述光脈沖轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)或聲信號(hào)； 在所述井內(nèi)傳輸所述信號(hào)；以及再將所述電磁信號(hào)或聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二光纖線(xiàn)內(nèi)的所述光脈沖。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述感測(cè)步驟通過(guò)利用所述 光脈沖感測(cè)所述第一光纖線(xiàn)上的所述參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27或31所述的方法，其中，感測(cè)的進(jìn)一步步驟利用 各種參數(shù)和光脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)位于地面。
34. —種用于通信井內(nèi)的參數(shù)的方法，包括以下步驟-(i) 松開(kāi)位于第一設(shè)備上的巻繞的第一光纖線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒；(ii) 從參考點(diǎn)松開(kāi)位于第二設(shè)備上的巻繞的第二光纖線(xiàn)的第二巻線(xiàn)筒；(iii) 通過(guò)所述第二光纖線(xiàn)從所述參考點(diǎn)發(fā)射或接收光脈沖；(iv) 在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖；以及(v) 通過(guò)所述第一光纖線(xiàn)傳輸所述光脈沖；以及(vi) 以此方式在所述第一光纖線(xiàn)與所述第二光纖線(xiàn)之間通信所述參數(shù)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述交換步驟還通過(guò)使所述 第一設(shè)備和所述第二設(shè)備靠近實(shí)現(xiàn)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述交換步驟通過(guò)互連所述 第一光纖線(xiàn)和所述第二光纖線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述交換步驟通過(guò)以下步驟 實(shí)現(xiàn).-將來(lái)自一個(gè)光纖線(xiàn)的所述光脈沖轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)或聲信號(hào)； 在所述井內(nèi)傳輸所述信號(hào)；以及再將所述電磁信號(hào)或聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二光纖線(xiàn)內(nèi)的所述光脈沖。
38. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)位于地面。
39. —種用于通信井內(nèi)的參數(shù)的方法，所述井包括環(huán)形空間，所述方 法包括以下步驟(i) 在所述環(huán)形空間內(nèi)松開(kāi)位于井底的第一設(shè)備上的巻繞的第一光纖 線(xiàn)的第一巻線(xiàn)筒；(ii) 通過(guò)所述第一光纖線(xiàn)發(fā)射或接收光脈沖；(iii) 在來(lái)自所述第一設(shè)備的所述第一光纖線(xiàn)與地面之間通信所述光脈沖。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述方法還包括以下步驟 利用所述光脈沖感測(cè)所述環(huán)形空間內(nèi)的參數(shù)，并且在所述第一光纖線(xiàn)上傳輸所述參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量井內(nèi)的參數(shù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一設(shè)備，所述第一設(shè)備包括第一卷繞光纖線(xiàn)(11)(或光纖)的第一卷線(xiàn)筒(41)，所述第一光纖線(xiàn)能夠從第一卷線(xiàn)筒松開(kāi)；和至少第一傳感器(51)，所述第一傳感器能夠測(cè)量井內(nèi)的所述參數(shù)，其中，關(guān)于所述參數(shù)的信息能夠通過(guò)第一光纖線(xiàn)傳輸；第二設(shè)備，所述第二設(shè)備包括第二卷繞光纖線(xiàn)(10)的第二卷線(xiàn)筒(40)，所述第二光纖線(xiàn)能夠從第二卷線(xiàn)筒松開(kāi)，第二光纖線(xiàn)的末端固定到參考點(diǎn)(4)；光發(fā)射器或接收器裝置(12)，所述光發(fā)射器或接收器裝置連接到參考點(diǎn)，并且能夠生成或檢測(cè)通過(guò)第二光纖線(xiàn)的光脈沖；和在第一光纖線(xiàn)與第二光纖線(xiàn)之間交換所述光脈沖的裝置(61)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101675209SQ200880014775
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月4日
發(fā)明者佛朗科斯·奧澤雷斯, 多米尼克·麥卡恩, 多米尼桂·吉略特, 皮埃爾·維尼奧, 萊恩·庫(kù)珀 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司