使用光纤传感器测量泥浆电动机中的微失速和粘着滑动的制作方法

文档序号:11888557阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种测量井下泥浆电动机中的粘着滑动和微失速的方法,所述方法包括:

将具有弹性体定子以及在所述弹性体定子内的至少一个光纤传感器的泥浆电动机定位在井筒中;

从所述光纤传感器接收对应于所述弹性体定子内的应变的测量值;以及

处理所述测量值以便确定所述泥浆电动机的微失速和粘着滑动中的至少一个的频率。

2.如权利要求1所述的方法,其还包括:

向钻井操作员报告微失速和粘着滑动中的所述至少一个的所述频率。

3.如权利要求2所述的方法,其中数字计算机是井下数字计算机,并且所述方法还包括在所述钻井期间,将微失速和粘着滑动中的所述至少一个的所述频率沿井上从所述井下计算机传输到所述钻井操作员,并且所述钻井操作员使用微失速和粘着滑动中的所述至少一个的所述频率来改变钻井参数,用于减少微失速和粘着滑动中的所述至少一个的所述频率。

4.如权利要求2所述的方法,其中所述数字计算机是地面计算机,并且所述方法还包括在钻井期间将来自所述光纤传感器的所述数据记录在井下存储器中,并且在所述钻井之后,将所述数据从所述井下存储器下载到所述地面计算机,并且所述钻井操作员使用微失速和粘着滑动中的所述至少一个的所述频率,用于选择附近井的钻井参数。

5.如权利要求2所述的方法,其包括所述数字计算机通过使用阈值的分类来测量微失速和粘着滑动的频率,以便将微失速和粘着滑动与正常钻井区别并且将微失速与粘着滑动区别。

6.如权利要求2所述的方法,其包括所述数字计算机通过累加在时间间隔上的所述传感器数据中的频率直方图,测量微失速和粘着滑动的频率。

7.如权利要求6所述的方法,其中所述直方图包括至少所述微失速的第一频率、以及至少所述粘着滑动的第二频率。

8.如权利要求2所述的方法,其包括所述数字计算机通过计算在时间间隔上的傅里叶变换来测量所述微失速和粘着滑动的频率,以便将来自所述传感器的所述数据从时域转换为频域。

9.如权利要求2所述的方法,其中所述光纤传感器包括布拉格光栅,并且所述方法包括通过分光光度计测量从所述布拉格光栅反射的光的光谱,以及井下计算机处理来自所述分光光度计的数据以便计算从所述布拉格光栅反射的光的所述光谱中的峰值波长的时域样本,并且所述井下计算机通过将峰值波长的所述时域样本转换为所述频域来计算微失速和粘着滑动的频率。

10.如权利要求2所述的方法,其包括在钻井期间通过感测来自设置在所述弹性体中、处于所述定子相对于所述转子的不同相位处的多个光纤传感器的光来感测所述泥浆电动机的弹性体的应变,通过井下数字计算机处理来自所述多个光纤传感器的数据以便感测所述转子相对于所述定子的角位置,并且使微失速和粘着滑动与所述转子相对于所述定子的所述角位置关联。

11.一种用于测量井下泥浆电动机的粘着滑动和微失速的系统,所述系统包括:

井下泥浆电动机,其具有转子、弹性体定子、以及设置在所述定子的所述弹性体中的光纤传感器;以及

计算机,其可通信地耦接到所述光纤传感器,其中所述计算机具有数据处理器、以及存储指令的计算机可读存储装置,所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器

接收在所述光纤传感器处产生的数据;以及

至少部分地基于所接收的数据,确定所述微失速和粘着滑动的频率。

12.如权利要求11所述的系统,其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器向钻井操作员报告所述微失速和粘着滑动的所述频率。

13.如权利要求12所述的系统,其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器通过使用阈值的分类来测量所述微失速和粘着滑动的所述频率,以便将微失速和粘着滑动与正常钻井区别并且将微失速与粘着滑动区别。

14.如权利要求12所述的系统,其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器通过累加在时间间隔上的所述传感器数据中的频率直方图来测量所述微失速和粘着滑动的所述频率。

15.如权利要求14所述的系统,其中所述直方图包括至少所述微失速的第一频率、以及至少所述粘着滑动的第二频率。

16.如权利要求12所述的方法,其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器通过计算在时间间隔上的傅里叶变换来测量所述微失速和粘着滑动的所述频率,以便将所述传感器数据从所述时域转换为所述频域。

17.如权利要求12所述的系统,其中所述光纤传感器包括布拉格光栅,并且所述系统还包括耦接到所述光纤传感器的分光光度计,并且其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器通过处理来自所述分光光度计的数据来计算从所述布拉格光栅反射的光的所述光谱中的峰值波长的时域样本,并且通过将峰值波长的所述时域样本转换为所述频域来计算所述微失速和粘着滑动的频率,来测量所述微失速和粘着滑动的所述频率。

18.如权利要求12所述的系统,其中所述光纤传感器包括设置在所述弹性体中、处于所述定子相对于所述转子的不同相位处的多个光纤传感器中的一个,并且其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致所述数据处理器处理来自所述多个光纤传感器的数据,以便确定所述转子相对于所述定子的角位置,并且使所述微失速和粘着滑动与所述转子相对于所述定子的所述角位置关联。

19.一种存储指令的非瞬时性计算机可读存储装置,所述指令在由数据处理器执行时使所述数据处理器进行以下操作

从设置在泥浆电动机的所述定子的所述弹性体中的光纤传感器接收数据,

处理所接收的数据以便确定所述泥浆电动机的微失速和粘着滑动中的至少一个的频率;以及

报告所确定的频率。

20.如权利要求19所述的计算机可读存储装置,其中所述指令在被所述数据处理器执行时,导致以下中的至少一个:(1)所述数据处理器通过使用阈值的分类来测量微失速和粘着滑动的频率,以便将微失速和粘着滑动与正常钻井区别并且将微失速与粘着滑动区别;(2)所述数据处理器通过累加在时间间隔上的所述传感器数据中的频率直方图,测量微失速和粘着滑动的所述频率;以及(3)所述数据处理器通过计算在时间间隔上的傅里叶变换来测量微失速和粘着滑动的所述频率,以便将所述传感器数据从所述时域转换为所述频域。

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