管道的完整性监测的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种管道的完整性监测的方法。沿着管道的路径提供光纤，并且对管道中的流体进行加压和降压。光纤被询问用以提供分布式声传感器，并且在加压和降压期间从光纤的多个纵向部分对数据取样。数据被处理用以检测管道的完整性特有的信号。
【专利说明】管道的完整性监测
[0001]本发明涉及管道的完整性监测，特别地，本发明涉及使用分布式声传感(DAS)来在比如生产井和注入井等井中进行泄漏检测。
[0002]当比如油井等井被钻探时，钻孔得以形成。该钻孔可以主要是垂直的，或者可以具有非垂直的部段。该钻孔通常通过旋转钻探形成。
[0003]图1示意性地示出了完成之后的、例如用于油或气生产的典型生产井的部段的截面。当钻孔被钻入地10中之后，一个或多个套管12、16被插入钻孔中。套管可以被提供来保护含水层、提供压力完整性、确保生产地层的隔离以及防止钻孔坍缩在自身上。通常，套管被插入离散长度的管子中，所述离散长度的管子是通过将相邻部段螺接在一起或者通过其它适当的手段而得以联接在一起的。在存在多个套管的情况下，较小直径的套管可以被安装在井孔的还存在较大直径的套管的部段中。较小直径的套管可以延伸穿过具有较大直径的套管的井孔的整个长度，或者仅仅穿过这种部段的一部分，比如较小直径的套管的起始点从较大直径的部段得到支承。
[0004]当套管被定位在钻孔中之后，它通常被胶结(cemented)就位，至少是对于井的深度的一部分来说，用以将套管密封到地中。通常，混凝土 14、16被沿相关的套管强制下移，并溢出端部，使得混凝土回填套管的外表面上与其环绕物之间的环形空间。因此，在图1所示的示例中，较大直径的套管16被定位在井孔中。混凝土然后将沿大直径套管被强制下移，用以回填套管16与地10之间的空间。一旦这被胶结就位后，可以进一步进行钻探，并且在以后，较小套管直径的套管12可以被插入。该套管也可以通过胶结被密封就位，但是在该情况下，胶结剂(或水泥)将回填两个套管12和16之间的空隙。
[0005]可以存在多种不同类型的在井中使用的套管。例如，套管12可以是生产套管。生产套管可以是将被安装的最后套管中的一个。因此，在使用中，生产套管的内部对应于井底与井口之间的通道。产品可以经由生产套管被承载至表面，但是通常生产管道系统被安装在生产套管内，并且生产管道系统承载产品。附加的较大直径的套管16可以是中间套管、表层套管或者导向套管。中间套管可以被用于保护薄弱或者高压力地层的塌落，并且用于实现使用控制较低地层所需的不同密度的钻探流体。表层套管可以被用于保护陆上的淡水含水层，并用于锚定防喷器(BOPs)。导向套管可以被用于支承表面地层，并且可以在钻探已开始之后不久被设定，因为钻孔的浅层部分可能快速地塌落。如所论述的，附加套管在生产套管12的插入之前被插入到钻孔中，并且由混凝土 18设定就位。
[0006]虽然除了生产套管12之外只示出了单个套管16，但是应该清楚的是可以提供多个附加套管，且每个附加套管由混凝土密封就位。
[0007]当围绕生产套管的混凝土 14已凝固并且井的结构完成时，从生产套管到容纳流体产品的地中的贮存器生成了流动路径。最常见的方法使用配备有成形爆炸射孔炸药的喷射式射孔枪。然后可以进行压裂，以便增加从贮存器到生产套管的流体流，由此增加井的生产率。
[0008]由于套管一般被插入被联接在一起的离散长度中，所以这些接合可能在井形成和操作中导致令人担忧的区域。鉴于套管在井完成时被胶结就位并且只能通过进一步钻探得到移除，所以希望的是在它们被胶结就位之前检查这些套管的完整性。此外，鉴于井安装的高成本以及如果井发生了泄漏所涉及的潜在环境和经济后果，希望的是能够监测井的完整性。特别地，希望的是监测井中的泄漏。
[0009]本发明的实施例旨在在一定程度上解决至少一部分上述问题。
[0010]根据本发明的一方面，提供了一种管道的完整性监测的方法，其包括:沿着所述管道的路径提供光纤；在所述管道中的流体与位于所述管道外的流体之间提供压力差；询问(interrogating)所述光纤来提供分布式声传感器,并且在所述压力差存在的同时从的多个纵向部分取样数据；以及处理所述数据来检测所述管道的完整性特有的信号。
[0011]管道的完整性特有的信号可以是表示管道中的泄漏的声信号。在有泄漏的情况下，压力差将使流体漏进或者漏出管道，并且这能够生成能够被检测到的可检测声标记。
[0012]所述方法可以进一步包括:沿着所述光纤从而沿着所述管道确定所述信号的起点位置。
[0013]提供压力差的步骤可以包括增加流体在所述管道中的相对压力的步骤。替代地，提供压力差的步骤可以包括降低流体在所述管道中的相对压力。
[0014]所述管道可以是井孔中的套管。可以在所述管道被胶结就位之前，在井的生产工艺中进行完整性监测方法。所述管道可以是生产套管。
[0015]所述方法可以包括以下步骤:将所述生产套管内的流体的压力增加至第一预定水平，并在生产套管中存在泄漏的情况下，随着流体流动穿过泄漏处进入环绕空腔中，允许压力降低至第二预定水平。环绕空腔可以是围绕待测试的管道的任何空腔，但是在管道是生产套管的情况下，可以特别由围绕生产套管定位的中间套管限定出。将生产套管中的流体加压至第一预定水平并允许它降低的步骤可以进行多次，以便增加环绕空腔的流体中的压力。所述方法可以于是进一步包括:对所述生产套管中的压力进行泄压，并使用分布式声传感来监测从例如由中间套管限定出的环绕空腔向所述生产套管的流动特有的信号。
[0016]所述光纤可以经由金属线(wire line)单元提供。
[0017]所述方法可以包括对提供压力差和询问光纤的步骤进行多次重复，即对生成压力差然后进行监测用以检测是否存在泄漏特有的信号的多次重复。然而，所述方法可以包括在所述重复的至少两次之间相对于所述管道纵向地移动所述光纤，使得光纤的不同部段在重复之间监测管道的不同部段。
[0018]所述处理步骤可以包括处理相对于所述管道在不同位置从所述光纤获得的数据，以便检测所述管道的完整性特有的信号。通过相对于管道移动光纤，能够识别由于光纤自身造成的系统误差。如果在第一重复期间，从光纤的第一部段检测到对应于管道的第一部段的信号，并在第二重复中，在光纤已被移动之后，从光纤的第二部段检测到再次对应于管道的第一部段的信号，则这种信号可以被认为是从管道的第一部段发生的真实的信号。然而，如果在第二重复中，再次从光纤的第一部段检测到信号，其现在对应于管道的第二部段，则可能的情况是该信号实际上是与光纤和询问器相关的系统误差，而不是真实的信号。
[0019]附加地或替代地，所述方法可以包括沿着所述管道的路径提供多个光纤，并询问所述多个光纤，以便提供多个分布式声传感器。便利地，所述多个光纤被提供在一个光纤线缆内。如本领域的技术人员知道的，光纤线缆可以通常容纳若干光纤芯。在本方法中，这些光纤芯的至少两个被用于分布式声传感。可以使用时分多路复用(time divisionmultiplexing)来将单个询问器用于询问所述多个光纤。再次，通过处理来自沿着管道的路径部署的两个或更多个光纤的数据，能够识别并消除系统误差。如果由两个光纤在相同部位处检测到信号，则该信号可能是真实的，而只由一个光纤检测到的信号可能是使用该光纤形成的传感器的系统误差。应该理解的是，在分布式声传感器中使用的每个光纤都可能导致一些系统误差，但是即使在使用常见的询问器单元时，这些系统误差也不太可能在每个光纤中出现在相同位置处。
[0020]根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测管道的完整性的完整性监测设备，其包括:沿着所述管道的长度定位的光纤；加压机构，所述加压机构被配置来在所述管道中的流体与位于所述管道外的流体之间提供压力差；光纤询问器，所述光纤询问器适于询问光纤并提供分布式声传感；和处理器，所述处理器适于接收来自所述询问器的传感数据，用以监测所述光纤，用以检测所述管道的完整性特有的信号。所述加压机构可以是压力车(pressure truck)。
[0021 ] 本发明的该方面的设备提供所有相同的优点，并且能够在如以上相对于方法所描述的所有相同实施例中使用。特别地，所述设备可以进一步包括用于相对于所述管道纵向地移动所述光纤的机构。附加地或替代地，所述设备可以包括沿着所述管道的长度定位的多个光纤，其中所述光纤询问器适于使用时分多路复用来询问所述多个光纤。
[0022]如上所述，通过相对于例如管道等受监测的部位移动分布式声传感器的光纤，能够识别从而消除在分布式声传感器内发生的系统误差。因此，根据本发明的另一方面，提供了一种分布式声传感的方法，其包括:相对于感兴趣的区域配置光纤；改变所述光纤相对于所述感兴趣的区域的纵向位置；询问所述光纤来提供分布式声传感器，并且随着所述光纤的位置相对于所述感兴趣的区域发生改变，从所述光纤的多个纵向部分取样数据；以及处理所述数据来确定从所述感兴趣的区域入射到所述光纤的声信号。
[0023]所述方法可以进一步包括:在所述光纤的位置改变时，沿着所述光纤确定检测到的信号的起点位置，以及在所述感兴趣的区域中的相应部位。如果所述起点位置相对于所述管道保持不变，则所述信号被认为发生于所述感兴趣的区域，并且如果所述起点或位置相对于所述光纤保持不变，则所述信号被认为发生于所述光纤内。
[0024]根据本发明的另一方面，提供了一种分布式声传感器设备，其包括:光纤询问器，所述光纤询问器适于询问被部署于感兴趣的区域内的光纤，并提供分布式声传感；和处理器，所述处理器适于接收并处理来自所述询问器的传感数据，用以确定从所述感兴趣的区域入射到所述光纤的声信号；所述设备进一步包括位置改变机构，所述位置改变机构被配置来改变所述光纤相对于所述管道的纵向位置。
[0025]也如以上提及的，在光纤分布式声传感器中的系统误差也能够通过使用多个光纤芯来得到识别。因此，根据本发明的另一方面，提供了一种分布式声传感的方法，其包括:沿着感兴趣的区域中的路径提供多个光纤芯；询问所述多个光纤芯用以在每个芯上提供分布式声传感，并从所述光纤的多个纵向部分取样数据；以及处理所述数据，用以在至少两个光纤芯沿着所述路径在相同位置处提供基本上相同的信号特性的情况下，确定真实的入射信号。
[0026]所述多个光纤芯可以被提供在单个光纤线缆中。可以从使用时分多路复用询问脉冲的单个询问器询问所述多个光纤芯。[0027]根据本发明的另一方面，提供了一种光纤分布式声传感设备，其包括:沿着路径定位的多个光纤芯；光纤询问器，所述光纤询问器适于询问所述多个光纤芯，并在每个芯上提供分布式声传感；和处理器，所述处理器适于接收来自所述询问器的传感数据，用以监测所述光纤芯，用以在至少两个光纤芯沿着所述路径在相同位置处提供基本上相同的信号特性的情况下，确定真实的入射信号。
[0028]所述多个光纤芯可以被提供在单个光纤线缆中。可以从使用时分多路复用询问脉冲的单个询问器询问所述多个光纤芯。
[0029]现在将只相对于以下附图通过示例方式来描述本发明，所述附图中:
图1示意性地示出了典型井的截面；
图2示意性地示出了分布式光纤传感器的基本部件；
图3示意性地示出了一个截面，其中光纤被提供在已被钻入地中的生产井内；
图4示意性地示出了根据本发明一实施例的验证设备；并且 图5示意性地示出了多芯光纤。
[0030]图2示出分布式光纤传感配置的示意图。一节传感光纤104(其可以是诸如在电信应用中使用的标准光纤)在一端连接至询问器106。来自询问器106的输出被传递到信号处理器108，并且可选地，被传递到用户界面，该用户界面在实践中可以由适当指定的PC来实现。传感光纤在长度上可以为很多公里，例如达到40km长。然而，在井下应用中，传感光纤的长度通常从例如Ikm到5km长。
[0031]询问器106将询问光信号发射到传感光纤中，所述询问光信号可以例如包括具有所选频率模式的一连串脉冲。瑞利(Rayleigh)反向散射的现象导致输入到光纤中的光的某一部分被反射回到询问器，在这里，它被检测用以提供代表光纤附近的声扰动的输出信号。如将对本领域的技术人员清楚明了的，也可以采用拉曼(Raman)和布里渊(Brillouin)散射，来获得代表光纤附近的声扰动的信号。光输入的形式和检测方法允许单个连续的光纤被空间地分解为离散的传感长度。也就是说，在一个传感长度处传感到的声信号可以被提供成基本上独立于在相邻长度处的传感信号。空间分辨率可以为大约IOm或更小，并且可以是Im或2m。
[0032]该分布式声传感器可以例如是诸如在英国专利申请公开N0.2，442，745中描述的分布式声传感器，该英国专利申请公开的内容通过引用并入本文。如在GB2，442，745中描述的分布式声传感器通过确定光纤上的相位变化来确定光纤上的声致应变。将光纤中的相位变化用作对扰动的测量允许光纤上的低频应变被检测到，这在本发明的实施例中是特别有利的。
[0033]应当指出的是，如本文所使用的，术语“声”应该被理解为意指任何类型的扰动，该扰动可以在光纤上引起光路长度变化，并包括任何类型的机械和压力波以及低频应变。
[0034]使用如在GB2, 442, 745中所描述的分布式声传感器,单个传感光纤能够提供传感到的数据，该数据与相邻传感器的复用阵列类似，所述传感器被配置在线性路径中，根据应用，该线性路径可以是直的或弯曲的。
[0035]在管道被加压和降压时，可以通过确定管道的完整性特有的信号，来在一个实施例中使用光纤104来测试管道122的完整性。通过对管道内的流体进行加压和/或降压，能够与环绕管道的流体生成压力差。如果在管道中存在泄漏，则流体可以被强制流出或者流入受压下的管道，这将导致可识别的声信号。管道可以是井套管，并且以下示例将论述对生产套管的应用。然而，应该理解的是，比如其它套管或者生产管道系统也可以同样地得到测试。
[0036]为了进行完整性测试，光纤104被部署在井中，如图3所示。图3示意性地示出了一个截面，其中光纤104在一端被连接至询问器106，并且被设置在已钻入地120中的生产井内。光纤104可以设置有金属线单元，如本领域技术人员将清楚的。
[0037]光纤104被示出为定位在生产套管122内。然而，在另一些实施例中，光纤104可以被配置在生产套管的外部，比如光纤可以在生产套管被插入到井中时附接至生产套管的外部。中间套管124围绕生产套管122设置。虽然示出了中间套管，但是如本领域的技术人员将清楚的，除了生产套管122之外，套管124还可以是任何形式的套管。此外，可以围绕生产套管122存在多个不同的套管。替代地，对于井的一些部分来说，在生产套管122外，可以不存在附加的套管。
[0038]应当指出的是，图3示出了处于构建的中间阶段的井，其中中间套管124已被胶结126就位，但是生产套管122还未被胶结就位。然而，可以是胶结剂塞子或者其它适当塞子的塞子(未示出)可以被设置在生产套管122中，用以密封将进行完整性测试的生产套管的容积。生产套管中的塞子的目的是为了隔离生产套管的内部与生产套管的外部，即生产套管与中间套管之间的间隙，使得从生产套管到中间套管以及从中间套管到生产套管的任何流体流动只能通过壁中或者生产套管的接头之间的任何泄漏来发生。
[0039]还有必要在井的表面处在生产套管122的顶部设置密封件132，用以允许压力在生产套管122中升高。密封件132可以是防止流体逸出套管的任何形式的密封件。
[0040]生产套管的内部容积130中的压力可以被增加。这可以使用图3中未示出的压力车或者其它适当的机构来进行。如果在井内存在空气，则生产套管中的空气的压力可以被增加。然而，井孔在生产的各个阶段常常可能容纳有水，因此套管可能充满或者部分地充满水。在该情况下，套管将充注有被加压的水。替代地，另一液态流体或者其它气体可以被引入到将被加压的生产套管中。
[0041]随着生产套管中的流体的压力被增加，光纤104被询问以进行DAS。如果在生产套管壁122中存在任何裂纹或者泄漏，或者如果生产套管的部段之间的接合存在任何缺陷，则流体将在这些位置从生产套管122逸出。随着生产套管内的压力被增加，在生产套管内的容积130与其外部的容积128之间生成压力差。该压力差将通过存在于生产套管壁122中的任何缺损，使流体从生产套管内部容积130流动至外部容积128。流体的这种流动能够被DAS检测到。
[0042]如果检测到来自生产套管122的流动，则生产套管的完整性可以被确定为受到危害。缺陷的部位可以使用DAS确定，如本领域的技术人员的清楚的，并且生产套管于是可以被修理、潜在地替换或者可以对完整性缺失的性质实施进一步调查。
[0043]生产套管内的容积130中的压力可以被增加，而不改变生产套管外的容积128的压力，以便在两个容积之间生成压力差。替代地或者替代地，可以通过降低生产套管外的容积128中的压力，来增加生产套管内的容积130中的相对压力。
[0044]虽然以上描述了升高生产套管中的流体的压力来在生产套管内的容积130与生产套管外的容积128之间生成压力差以便进行完整性检查，但是也可以通过相对于环绕空腔的流体降低生产套管内的流体的压力来生成压力差。在该情形下，如果在生产套管壁122中存在任何裂纹或者泄漏，或者如果生产套管的部段之间的接合存在任何缺陷，则由于生产套管内的相对压力的降低，流体将在这些位置处从生产套管外的容积128流动至生产套管122的内部容积130。这可以涉及增加位于生产套管122外的容积128中的压力和/或降低生产套管122内的容积130中的压力。
[0045]如以上指出的，如果在生产套管中存在泄漏或者在生产套管的接头中存在缺陷，并且生产套管内的压力被增加(相对于生产套管外的压力)，则流体将从生产套管流动至外部的容积128。随着流体从生产套管内的容积130流动至生产套管外的容积128，生产套管外的容积中的压力由于流体的侵入而也将开始增加。该效应可以在本发明一实施例中使用，以用于进行完整性监测/测试。
[0046]在本发明一实施例中，生产套管内的压力可以被增加，直到该压力已达到第一预定阈值。第一阈值可以相对较高，以便在生产套管的内部和外部之间提供潜在地高的压力差，这将有助于检测泄漏，同时对于套管和任何其它井设备来说保持在安全操作压力内。
[0047]随着流体如上所述从生产套管内的容积130流动至生产套管外的容积128，如果存在泄漏则生产套管内的压力将降低，并且可以使用光纤104来监测生产套管的完整性。生产套管内的压力可以被允许降低直到它已达到第二预定阈值。该第二预定阈值可以从第一预定阈值降低20%或者相似程度。
[0048]然后可以在生产套管内将压力增加回到较高的值，比如原始的第一预定阈值，同时在流体从生产套管内的容积130流动至生产套管外的容积128时使用光纤104和询问器106来监测生产套管的完整性。
[0049]可以再次允许压力降低，例如再次至第二预定值，或者达设定的时长，或者直到检测不到进一步的压力降低。增加压力并允许它在流体从生产套管内的容积130流动至生产套管外的容积时降低的这些步骤可以进行多次，且至少在压力释放步骤期间询问光纤，用以确定是否存在泄漏特有的任何信号。该循环可以重复所需次数。然而，应该理解的是，该工艺的重复，生产套管外的流体的压力将增加。加压并允许降低的步骤因此可以被重复直到生产套管外的容积128中的压力基本上等于处于第一预定压力水平的生产套管内的压力时为止。在加压和降压步骤的重复期间，压力可以被允许降低较小的量，例如从第一预定值的20%至第一预定值的10%，因为生产套管外的容积128中的压力得到增加，原因是由于压力差所导致的流体从生产套管内的容积130的侵入。在整个该工艺中，都使用光纤104和询问器106来监测完整性。
[0050]一旦容积128、130中压力基本上相等或者至少套管外的流体中的压力已从其起始值增加所需量后，就可以从生产套管内的容积130中泄压，使得生产套管130内的压力被降低。由于现在在生产套管内的容积130中的压力比在生产套管与中间套管之间的容积128中的压力低，所以该压力差将通过存在于生产套管壁122中的任何缺损，使流体从生产套管外的容积128流动至内部的容积130。流体的这种流动能够被DAS检测到。
[0051]使用该方法，在生产套管内的压力被最初增加时，以及在压力从生产套管中被最后泄压时，将出现最大的压力差。这些最大的压力差将通过生产套管中的任何缺陷引起最大的流量，并且将提供最强的DAS信号。此外，由于增加和降低压力的步骤被进行多次，所以这允许DAS在生产套管上进行多次，尽管通过缺损的流量越来越少。这可以提供多次机会来检查缺损，并且将允许多次检查完整性缺损的任何指征，因为任何缺损的部位应该保持不变。由于生产套管内的压力从不超过可以被选择为处于安全操作极限内的第一预定阈值，所以该方法也确保最大压力差总是受控的。该方法还允许在套管的内部与外部之间以正压力差和负压力差来测试套管。
[0052]本发明可以允许在生产套管以混凝土设定就位之前确定生产套管的完整性。通过在该阶段进行完整性分析，如果发现生产套管有缺损，则能够节省时间和金钱。
[0053]以上描述了能够监测/测试生产套管的完整性的方法。然而，如果检测到了泄漏特有的信号，则希望的是知道该信号实际上是与泄漏相关联的信号还是系统误差，例如固定噪声型误差或者与光纤相关联的假象。因此，希望的是能够验证泄漏检测信号。
[0054]在一个实施例中，光纤104用于监测生产套管122的完整性，同时光纤104相对于生产套管纵向地移动。
[0055]为了进行完整性监测，光纤104被部署在井中，如图4所示。图4示意性地示出了一个截面，其中光纤104在一端被连接至询问器106，并且被设置在已钻入地200中的生产井内。光纤104可以设置有金属线单元，如本领域技术人员将清楚的。
[0056]光纤104被定位在生产套管210内。虽然在图4中未示出附加套管，但是应该清楚的是可以围绕生产套管210设置中间套管或者类似物。
[0057]应当指出的是，虽然图4示出了生产套管210还未被胶结就位的处于构建的中间阶段的井，但是生产套管210可以被胶结就位。
[0058]如果在生产套管210中存在泄漏，则流体将经由泄漏逸出生产套管。该泄漏能够经由DAS检测到，然而，可能不能够确定检测到的泄漏是真正的泄漏还是传感光纤104中的效果或不稳定。为了确定它，提供了一种手段来相对于生产套管104纵向地移动光纤104(如图4中的箭头所示)。有必要使光纤移动达至少等于光纤的传感长度的纵向距离。通过移动光纤104，如果检测到的信号是检测器中的系统误差特有的，而不是生产套管的完整性特有的，则信号的部位将跟随光纤104的移动。
[0059]换言之，如果信号的起点位置相对于生产套管210保持不变，则检测到完整性状态，其中生产套管210的完整性可能受到危害。然而，如果信号的起点或位置相对于光纤104保持不变，则没有完整性状态被检测到，并且信号可以被确定为是系统误差特有的。
[0060]可以通过在生产中或者在井完成之前将光纤部署于井中，来使用该方法。该方法也可以与如所相对于图3所描述的加压方法分别地或者组合地使用。
[0061]除了移动光纤之外或者代替移动光纤，在另一实施例中，为了验证泄漏检测信号，可以同时询问两个或更多个光纤。这些光纤可以是存在于井中的多余的光纤，它们不用于沿井的数据传输，并且它们将沿井跟随基本上相同的路径。如果同时询问这些光纤中的两个或更多个，则伴随单个光纤的系统误差将被突显出来，因为泄漏检测信号应该在相同部位处被所有光纤检测到。如果所有光纤都检测到泄漏特有的信号，则有可能这些信号就是真实的泄漏特有的。然而，如果只有单个光纤检测到信号，则这可能表示虚假的信号。可以通过使用时分多路复用(TDM)询问脉冲的单个询问器单元来询问多个光纤。
[0062]优选地，可以使用多芯光纤。图5示出了双芯光纤500，其在光纤500的涂层内具有两个光纤芯502。虽然图5示出了双芯光纤500，但是应该清楚的是多芯光纤可以容纳多于两个的光纤芯。[0063]与使用两个分离光纤一样，能够使用单个询问器单元来询问光纤500的两个芯502，所述单个询问器单元使用时分多路复用(TDM)技术。比如，可以对于一个光纤产生询问脉冲，然后在短间隔处对下一光纤产生询问脉冲。两个或更多个分离的检测器可以对于每个光纤分别地处理返回值，并且/或者单个检测器可以与来自分离的光纤的返回值多路复用。
[0064]通过沿生产井部署比如光纤500等光纤，泄漏信号的有效性能够得到检查，而无需不同的监测系统，因此降低成本和监测时间。
[0065]可以通过在生产中或者在井完成之前将光纤部署于井中，来使用该方法。该方法也可以与如所相对于图3所描述的加压方法分别地或者组合地使用。该方法也可以与如所相对于图4所描述的验证方法分别地或者组合地使用。
[0066]虽然以上描述了监测生产套管的完整性，但是应该清楚的是，上述方法可以同样适用于监测中间套管、表层套管或导向套管、或者事实上生产管道系统或井内的任何管道的完整性。
[0067]此外，以上描述了在生产套管被胶结就位之前监测生产套管的完整性。然而，如应该明白的，也可以在套管已经被胶结就位之后，用上述方法来检测泄漏特有的信号。
[0068]还应该理解的是，以上描述的方法和设备涉及分布式声传感的方法和设备，其允许识别从光纤和询问器的组合出现的系统误差以及辨别真实的入射信号。这些方法和设备已经相对于监测管道的完整性进行了描述，但是也可以适用于其它应用。
[0069]显然，相对于将被监测的区域移动光纤的方法需要能够移动光纤的设备，所述光纤可以被附接至可移动的物品，比如钢绳或者类似物，其可以(在一端或者两端)被绞住(winced)。然而，在光纤受到约束并且不可轻易地移动的情形下，则使用多个光纤芯的实施例可以是优选的。
[0070]应该明白的是，以上仅仅通过示例描述了本发明，并且能够在本发明的范围内对细节做出改进。
[0071]可以独立地或以任何适当的组合提供在说明书中以及(适当时)在权利要求书和附图中公开的每个特征。
【权利要求】
1.一种管道的完整性监测的方法，包括: 沿着所述管道的路径提供光纤； 在所述管道中的流体与位于所述管道外的流体之间提供压力差； 询问所述光纤来提供分布式声传感器，并且在所述压力差存在的同时从所述光纤的多个纵向部分取样数据；以及 处理所述数据来检测所述管道的完整性特有的信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号是表示所述管道中的泄漏的声信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括: 沿着所述光纤从而沿着所述管道确定所述信号的起点位置。
4.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，提供压力差的步骤包括增加流体在所述管道中的相对压力的步骤。
5.如权利要求1~3中任一项所述的方法，其中，提供压力差的步骤包括降低流体在所述管道中的相对压力。
6.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述管道是井孔中的套管。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在所述套管被胶结就位之前，在井的生产工艺中进行完整性监测方法。
8.如权利要求6或7所`述的方法，其中，所述管道是生产套管。
9.如权利要求8所述的方法，包括以下步骤:将所述生产套管内的流体的压力增加至第一预定水平，并在生产套管中存在泄漏的情况下，随着流体流动穿过泄漏处进入环绕空腔中，允许压力降低至第二预定水平。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述环绕空腔由围绕所述生产套管定位的中间套管限定出。
11.如权利要求9或权利要求10所述的方法，包括进行以下步骤:将所述生产套管中的流体加压至第一预定水平，并允许它降低多次，以便增加所述环绕空腔中的流体的压力。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括:对所述生产套管中的压力进行泄压，并使用分布式声传感来监测从所述环绕空腔向所述生产套管中的流动特有的信号。
13.如任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述光纤经由金属线单元提供。
14.如任一项前述权利要求所述的方法，包括对提供压力差和询问所述光纤的步骤进行多次重复，其中所述方法包括在所述重复的至少两次之间相对于所述管道纵向地移动所述光纤。
15.如权利要求15所述的方法，其中，所述处理步骤包括处理相对于所述管道在不同位置从所述光纤获得的数据，以便检测所述管道的完整性特有的信号。
16.如任一项前述权利要求所述的方法，包括沿着所述管道的路径提供多个光纤，并询问所述多个光纤，以便提供多个分布式声传感器。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述多个光纤被提供在一个光纤线缆内。
18.如权利要求16或权利要求17所述的方法，包括使用单个询问器通过时分多路复用来询问所述多个光纤。
19.一种用于监测管道的完整性的完整性监测设备，包括: 沿着所述管道的长度定位的光纤；加压机构，所述加压机构被配置来在所述管道中的流体与位于所述管道外的流体之间提供压力差； 光纤询问器，所述光纤询问器适于询问光纤并提供分布式声传感；和 处理器，所述处理器适于接收来自所述询问器的传感数据，用以监测所述光纤，用以检测所述管道的完整性特有的信号。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述加压机构是压力车。
21.如权利要求19或权利要求20所述的设备，进一步包括用于相对于所述管道纵向地移动所述光纤的机构。
22.如权利要求19~21中任一项所述的设备，包括沿着所述管道的长度定位的多个光纤，其中所述光纤询问器适于使用时分多路复用来询问所述多个光纤。
23.—种分布式声传感的方法,包括: 相对于感兴趣的区域配置光纤； 改变所述光纤相对于所述感兴趣的区域的纵向位置； 询问所述光纤来提供分布式声传感器，并且随着所述光纤的位置相对于所述感兴趣的区域发生改变，从所述光纤的多个纵向部分取样数据；以及 处理所述数据来确定从所述感兴趣的区域入射到所述光纤的声信号。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括: 在所述光纤的位置改变时，沿着所`述光纤确定检测到的信号的起点位置，以及在所述感兴趣的区域中的相应部位。
25.如权利要求24所述的方法，其中，如果所述起点位置相对于所述感兴趣的区域保持不变，则所述信号被认为发生于所述感兴趣的区域，并且如果所述起点位置相对于所述光纤保持不变，则所述信号被认为发生于所述光纤内。
26.—种分布式声传感器,包括: 光纤询问器，所述光纤询问器适于询问被部署于感兴趣的区域内的光纤，用以提供分布式声传感；和 处理器，所述处理器适于接收并处理来自所述询问器的传感数据，用以确定从所述感兴趣的区域入射到所述光纤的声信号；所述设备进一步包括 位置改变机构，所述位置改变机构被配置来改变所述光纤相对于所述管道的纵向位置。
27.—种分布式声传感的方法,包括: 沿着感兴趣的区域中的路径提供多个光纤芯； 询问所述多个光纤芯用以在每个芯上提供分布式声传感，并从所述光纤的多个纵向部分取样数据；以及 处理所述数据，用以在至少两个光纤芯沿着所述路径在相同位置处提供基本上相同的信号特性的情况下，确定真实的入射信号。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述多个光纤芯被提供在单个光纤线缆中。
29.如权利要求27或28所述的方法，其中，从使用时分多路复用询问脉冲的单个询问器询问所述多个光纤芯。
30.一种光纤分布式声传感设备,包括:沿着路径定位的多个光纤芯； 光纤询问器，所述光纤询问器适于询问所述多个光纤芯，并在每个芯上提供分布式声传感；和 处理器，所述处理器适于接收来自所述询问器的传感数据，用以监测所述光纤芯，用以在至少两个光纤芯沿着所述路径在相同位置处提供基本上相同的信号特性的情况下，确定真实的入射信号。
31.如权利要求30所述的设备，其中，所述多个光纤芯被提供在单个光纤线缆中。
32.如权利要求30或31所述的设备，其中，从使用时分多路复用询问脉冲的单个询问器询问所述多个光纤芯。
33.一种基本上如`在本文参考附图所描述的管道完整性监测方法和完整性监测设备。
【文档编号】G01M3/24GK103518123SQ201280021709
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年5月4日 优先权日:2011年5月4日
【发明者】J.E.鲁瓦, C.J.凯利 申请人:光学感应器控股有限公司