小轮廓磁取向保护器的制造方法
【专利摘要】提供一种用于提供关于钻孔中的关注区域的信息的系统，该系统包括：穿过关注区域的管道；在关注区域中部署于管道的外面并且与光源和光学信号接收装置光学连接的光纤；与光纤相邻地部署于管道的外面的至少一个金属带体，其中，带体具有平坦或者凹陷以符合管道的外面的至少一个纵向面；和用于关于管道在固定的方位位置中保持光纤和金属带体的装置。
【专利说明】小轮廓磁取向保护器
[0001]本申请要求在2012年3月8日提交的美国临时专利申请N0.61/608447的优先权，其公开的全部内容引用于此作为参考。
【技术领域】
[0002]本发明涉及用于在不需要对钻井操作的昂贵修改的情况下在钻孔(borehole)中部署光纤传感器的系统和方法。
【背景技术】
[0003]在井下应用中越来越多地使用光纤(FO)传感器。特别地，光纤可用作分布式温度传感器(DTS)、分布式化学传感器(DCS)或分布式声学传感器(DAS)，并且，如果具有布拉格光栅等则可用作能够测量各种井下参数的离散传感器。在每种情况下，来自光源的光信号被传送到缆线的一端中并且通过缆线被传送。通过缆线的信号在接收器上被接收并且在微处理器中被分析。接收器可处于缆线的与光源相同的一端，在这种情况下，接收的信号在缆线内被反射，或者，可处于缆线的另一端。在任意的情况下，接收的信号包含关于缆线沿其长度的状态的信息，该信息可被处理以提供上述的关于缆线所处环境的信息。
[0004]在希望获得关于钻孔的信息的情况下，光纤必须位于钻孔内。例如，可能希望使用DTS以评价井中的各个穿孔的效率。由于光纤需要沿关注的区域的长度被部署，该区域可以是几千米的钻孔，因此，将缆线固定于位于孔中的管道(tubing)外面是实际的。在许多情况下，缆线固定于外壳的外面，使得它非常接近钻孔。
[0005]在一些情况下，部署光纤传感器缆线的当前实践可能需要添加一个或更多个与光纤缆线平行和相邻的钢索(wire rope)。钢索和缆线均可通过诸如例如夹钳和保护器的夹钳或者通过不锈钢带和扣子和刚性扶正器固定于管道的外面。这种设备在现有技术中是公知的，并且可从Stafford, Texas的Cannon Services Ltd.等得到。钢索优选是铁磁性的(即，是电磁导电的)，使得它们可用作用于确定光纤的方位位置并且随后定向远离纤维缆线的穿孔枪的标记。这些钢索可以为I?2cm直径的量级，以提供足以使得电磁传感器定位的表面积和质量。由于其尺寸，因此，为了容纳增加的直径，使用钢索可需要昂贵地“加大”井孔。除了必需更大的钻孔以外，钢索当穿过井眼的紧点或转折时易于被推开。对于定位光纤缆线和保护光学缆线免受损伤而言，已从其初始位置脱落的钢索均是无效的。
[0006]由此，希望提供用于在不需要扩展的钻孔的情况下保护和以磁学的方式确定部署于井下管道外部的光纤的方位位置的系统。
【发明内容】
[0007]本发明的优选实施例提供用于在不需要扩展的钻孔的情况下保护和以磁学的方式确定部署于井下管道外部的光纤的方位位置的系统。具体而言，优选实施例包括一种用于提供关于钻孔中的关注区域的信息的系统，该系统包括:穿过关注区域的管道；在关注区域中部署于管道的外面并且与光源和光学信号接收装置光学连接的光纤；与光纤相邻地部署于管道的外面的至少一个金属带体，其中，带体具有平坦或者凹陷以符合管道的外面的至少一个纵向面；和用于关于管道在固定的方位位置中保持光纤和金属带体的装置。在一些优选的实施例中，带体不是磁性的，而是导电性的，使得它们影响来自诸如在现有技术中已知且可在商业上得到的取向工具的电磁通量信号。
[0008]管道可以是壳体、制造管道、包覆体或缠绕管道等。金属带体可具有矩形、三角形或梯形截面，并优选具有大于1.25的纵横比。金属带体优选包含钢，并具有平滑的外表面。
[0009]在一些情况下，金属带体可被设置在线轴上。
[0010]如在本说明书和权利要求中使用的那样，以下的术语应具有以下的意思:
[0011]“壳体”被用于表不壳体和衬里绳；
[0012]“向上”、“向下”、“之上”和“之下”指的是相对更接近或远离钻孔中的表面的位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更详细地理解本发明，参照附图，其中，
[0014]图1是部署于钻孔中的根据本发明的系统的示意性侧视图；
[0015]图2是沿图1的线2-2切取的截面图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1和图2,根据一个优选实施例的系统10被不为部署于钻孔12中。系统10包含夹紧光纤支架20的管道14。光纤支架20优选包含夹钳22、隔板或扶正器叶片(centralizer vane) 24和至少一个且优选是两个的金属带体26。带体26优选沿管道的整个长度延伸。光纤缆线30也在带体26之间沿管道延伸，或者，如果仅存在一个带体，那么与带体26相邻并且优选处于带体26与隔板或扶正器叶片24之间。
[0017]在支架20之间，可能希望设置用于带体26和缆线30的附加支撑。在这些情况下，一个或更多个分开的夹紧环40可被施加于管道、缆线和带体周围。夹紧环40可以是半壳夹钳或者诸如在现有技术中已知的其它类似功能的装置。
[0018]隔板或叶片24用于保持管道和钻孔壁之间的环形(annulus)，以保持相对均匀和同中心的水泥护套、防止纤维缆线在行进时摩擦钻孔壁并减轻对于纤维缆线的挤压或损伤。
[0019]管道14可以是壳体、制造管道、包覆体或缠绕管道等。在任何情况下，管道14可以是意在对于测量时段的持续时间保持于孔中的任何管道或其它结构。根据设置，管道14和系统10的其它部件可固定于适当的位置中。
[0020]为了用作有效地指示光纤缆线30的方位位置的磁性标记，金属带体26优选由诸如镍、铁、钴和它们的合金(诸如钢或不锈钢)的导电或铁磁材料构成，并且优选通过挤压或轧制形成。带体26优选具有足够的质量以确保它们可通过诸如市售的电磁金属检测器被检测。各带体的宽度和高度可被优化，以减少运行间隙，同时保持足够的金属质量以用作磁性标记。
[0021]金属带体26可具有图示的大致呈矩形的截面，并且/或者可具有与夹钳22的外表面的曲率对应的凹形内表面。
[0022]金属带体26优选位于一对相邻的隔板24之间，并且在一些情况下可位于选择的隔板附近以得到来自该隔板的机械保护。如图2最佳地示出的那样，金属带体26优选分开刚好足够远以在它们之间容纳光纤缆线30。在优选的实施例中，金属带体26具有至少与光纤缆线30的直径一样大的厚度，该厚度是关于管道14沿径向测量的。在该构成中，带体26对缆线30提供机械保护和定位，特别是在下钻(run in)中。
[0023]带体26可被设置在线轴上并且可脱开，并且，在管道下钻到孔中时，与光纤缆线30 一起被施加于管道14的外面。金属带体26优选通过夹钳40和条带保持于管道14外面的适当位置上。另外，如果希望的话，带体26可通过粘接剂贴附于管道14上。
[0024]当以上述的方式被设置时，带体26提供替代当前使用的钢索系统的小轮廓(low-profile)系统。系统的较小的运行直径减少或者消除容纳光纤缆线(可能包括电子测量系统)时“加大”井孔的需求。与钢索相比，钢带体的平滑的表面更不易于受井孔中的拖动影响，从而增加成功部署的可能性。
[0025]因此，本系统的优选包括:
[0026]可被优化以匹配FO缆线的尺寸的小轮廓、更小的运行直径；
[0027]可脱开；可存放并且部署于与钢索类似的木制或者金属线轴上；
[0028]固态金属，抵抗负载下的变形；
[0029]可形成；可冲压、钻孔或者形成(弯曲)以提供用于夹钳的固定点或其它装置的特殊特征。
[0030]平滑表面；当与钢索相比时，有较低的摩擦系数；在井孔中拖动的可能性更小
[0031]虽然参照优选实施例描述了本发明的优点，但应理解，在不背离在以下的权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以提出变更和修改。
【权利要求】
1.一种用于提供关于钻孔中的关注区域的信息的系统，包括: 穿过关注区域的管道； 在关注区域中部署于管道的外面并且与光源和光学信号接收装置光学连接的光纤；与光纤相邻地部署于管道的外面的至少一个金属带体，其中，所述带体具有平坦或者凹陷以符合管道的外面的至少一个纵向面；和 用于关于管道在固定的方位位置中保持光纤和金属带体的装置。
2.根据权利要求1的系统，其中，管道选自包含壳体、制造管道、包覆体和缠绕管道的组。
3.根据权利要求1的系统，其中，管道是壳体。
4.根据权利要求1的系统，其中，金属带体具有矩形或三角形截面。
5.根据权利要求1的系统，其中，金属带体具有大于1.25的纵横比。
6.根据权利要求1的系统，其中，金属带体包含钢。
7.根据权利要求1的系统，其中，金属带体被设置在线轴上。
8.根据权利要求1的系统，其中，金属带体具有平滑的外表面。
【文档编号】E21B43/00GK104160109SQ201380012668
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】C·J·施雷姆巴彻, B·K·麦考 申请人:国际壳牌研究有限公司