NO20140246A1 - Overvåkning av strukturell form eller deformasjoner med spiralkjernet optisk fiber - Google Patents
Overvåkning av strukturell form eller deformasjoner med spiralkjernet optisk fiber Download PDFInfo
- Publication number
- NO20140246A1 NO20140246A1 NO20140246A NO20140246A NO20140246A1 NO 20140246 A1 NO20140246 A1 NO 20140246A1 NO 20140246 A NO20140246 A NO 20140246A NO 20140246 A NO20140246 A NO 20140246A NO 20140246 A1 NO20140246 A1 NO 20140246A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- measurement
- fiber optic
- sensor
- optic cable
- core
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/007—Measuring stresses in a pipe string or casing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
- E21B47/135—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency using light waves, e.g. infrared or ultraviolet waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
- G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Det beskrives en framgangsmåte, en anordning og et system for å bestemme en parameter hos en struktur. En fiberoptisk kabel koples til et element. Den fiberoptiske kabelen omfatter minst en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen som omfatter minst en første føler og en andre føler. En første måling tilknyttet parameteren innhentes ved den første føleren, og en andre måling ved den andre føleren tilknyttet parameteren innhentes ved den andre føleren. En forskjell mellom den første og den andre målingen brukes til å bestemme parameteren.
Description
OVERVÅKNING AV STRUKTURELL FORM ELLER DEFORMASJONER MED
SPIRALKJERNET OPTISK FIBER
KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE PATENTSØKNADER
Denne patentsøknaden krever prioritet foran US foreløpig patentsøknad serienr. 61/546,319, inngitt 12. oktober 2011.
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
[0001] I ulike aspekter av oljeleting og -produksjon anvendes en fiberoptisk kabel som har en mengde optiske følere dannet i seg, for å innhente informasjon fra borehull-lokaliteter. Den fiberoptiske kabelen strekker seg typisk fra en overflatelokalitet og koples til et element ved borehull-lokaliteten. En lyskilde som oppstilles på overflaten, forplanter lys gjennom den fiberoptiske kabelen. Det forplantende lyset vekselvirker med minst én av mengden optiske følere for å produsere et signal som indikerer en parameter hos borehullelementet. Signalet detekteres deretter på overflatelokaliteten. Fiberoptiske kabler omfatter typisk en enkelt kjerne langs en midtre akse av den fiberoptiske kabelen. Slike følere er ikke i stand til å gi målinger tilknyttet bøyningsretning og torsjonsmoment, samt andre parametere. Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer derfor en fiberoptisk kabel som er i stand til å tilveiebringe informasjon som går utover det som kan innhentes fra en fiberoptisk kabel som har en midtre kjerne.
SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN
[0002] I ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en framgangsmåte for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: å kople en fiberoptisk kabel til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen som omfatter minst en første føler og en andre føler; å innhente en første måling ved den første føleren tilknyttet parameteren; å innhente en andre måling ved den andre føleren tilknyttet parameteren; og å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den første og den andre målingen.
[0003] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en anordning for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren som reaksjon på et lys som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren som reaksjon på lyset som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet.
[0004] I enda en utførelsesform tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et system for å bestemme en parameter hos et borehullelement, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en lyskilde som er konfigurert til å forplante lys gjennom den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet.
[0005] Eksempler på visse trekk i anordningen og framgangsmåten som beskrives her, er oppsummert ganske bredt, slik at den følgende detaljerte beskrivelsen av dette kan forstås bedre. Det er selvfølgelig ytterligere trekk ved anordningen og framgangsmåten beskrevet heretter som vil utgjøre gjenstanden i kravene.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0006] For en detaljert forståelse av den foreliggende oppfinnelsen må det henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen, sammenstilt med de tilhørende tegningene, der like elementer har fått like henvisningstall, og der: Fig. 1 viser en eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen som er koplet til et element for å innhente signaler tilknyttet en parameter hos elementet; Fig. 2 viser en fiberoptisk kabel som har eksemplariske følere plassert i en vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen og ved ulike tverrgående lokaliteter; Fig. 3 viser en detaljert illustrasjon av en eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 4 illustrerer en eksemplarisk fiberoptisk kabel som har en spiralkjerne og en midtre kjerne på linje langs den midtre aksen av den fiberoptiske kabelen; og Fig. 5 viser en eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen som har to spiralkjerner.
DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
[0007] Fig. 1 viser en eksemplarisk fiberoptisk kabel 104 i den foreliggende oppfinnelsen som er koplet til et element 102 for å innhente signaler tilknyttet en parameter hos elementet. Elementet 102 kan brukes i ulike aspekter av oljeproduksjon eller -leting som et element i et verktøy for måling under boring, et foringsrør i et borehull, en wirelineloggingsanordning, et sandfilter, eller et fiberekspressrør, for eksempel. Signaler som innhentes via den fiberoptiske kabelen 104 kan for eksempel brukes til å bestemme en lokal belastning på elementene samt temperaturmålinger, elementdeformasjon og andre parametere. Disse målingene kan brukes i ulike utførelsesformer for Real Time Compaction Monitoring (RTCM, kompakteringsovervåkning i sanntid), Distributed Temperature Sensing (DTS, distribuert temperaturføling), Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR, optisk frekvens-domene-reflektometri), og ulike framgangsmåter som bruker interferometri med sveipet bølgelengde.
[0008] Den fiberoptiske kabelen 104 vikles typisk rundt elementet 102 i en bestemt viklingsvinkel og omfatter en mengde følere 106 i seg. Følerne 106 i én utførelsesform kan være optiske følere så som fiber-Bragg-gitter (FBG) dannet i en kjerne av den fiberoptiske kabelen og som reflekterer lys ved en valgt bølgelengde kjent som FBG-ets sentrale bølgelengde. Den sentrale bølgelengden er en funksjon av en gitterperiode hos FBG-et. Selv om oppfinnelsen diskuteres i forhold til FBG, betenkes i en annen utførelsesform andre framgangsmåter for å føle et signal fra den fiberoptiske kabelen som kan brukes til å bestemme en parameter hos den fiberoptiske kabelen eller et element som koples til den fiberoptiske kabelen, innenfor denne oppfinnelsens omfang. Særlig kan Rayleigh-spredning av den fiberoptiske kabelen måles på ulike steder i den fiberoptiske kabelen for å innhente denne parameteren. For å innhente en måling sendes et lys fra lyskilde 112 til sirkulator 110, som sender lyset til forplantning langs den fiberoptiske kabelen 104. Lys som reflekteres ved en viss føler 106 forplantes tilbake langs den fiberoptiske kabelen til sirkulatoren 110, som deretter sender det reflekterte lyset til å mottas ved fotodetektoren 114. Fotodetektor 114 skaper et elektrisk signal som reaksjon på det mottatte signalet og sender det elektriske signalet til en prosesseringsenhet 120 som bestemmer elementets parameter ut ifra signalet. Typisk anbringes element 102 i et borehull, og lyskilden 112 og prosesseringsenhet 120 anbringes på en overflatelokalitet. Den fiberoptiske kabelen 104 strekker seg fra overflatelokaliteten til borehullelementet.
[0009] Strekking eller sammenrtykking av den fiberoptiske kabelens FBG forlenger eller forkorter gitterperioden og får derfor FBG-et til å reflektere lys ved henholdsvis høyere eller lavere bølgelengder. Ved å kjenne den sentrale bølgelengden for et relaksert eller kalibrert FBG kan bølgelengdemålinger innhentet ved FBG-et brukes til å bestemme lokale belastninger i FBG-et. Ved å kople den fiberoptiske kabelen 104 til elementet 102 knyttes derfor typisk hver av mengden følere til en særlig lokalitet for elementet 102. Bølgelengdemålinger for en føler kan deretter brukes til å bestemme strekking og sammentrykking på den tilknyttede lokaliteten. Sett under ett kan bølgelengdemålinger innhentet ved mengden følere brukes til å bestemme deformering ved elementet.
[0010] Fig. 2 viser en fiberoptisk kabel 200 som har eksemplariske følere plassert i en vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen og ved ulike tverrgående lokaliteter. Den fiberoptiske kabelen bøyes for illustrasjonens skyld. Den fiberoptiske kabelen omfatter en nøytral akse 210 som hverken sammentrykkes eller strekkes av bøyningen. For den særlige bøyningen illustrert i fig. 2 trykkes delen av den fiberoptiske kabelen nedenfor den nøytrale aksen sammen, og delen av den fiberoptiske kabelen ovenfor den nøytrale aksen strekkes. Følerne 201, 203 og 205 er FBG som har vesentlig samme gitterperiode i en relaksert tilstand. Føler 201 plasseres på én side av en nøytral akse 210. Føler 203 plasseres på den nøytrale aksen, og føler 205 plasseres på en side av den nøytrale aksen motsatt føler 201. Gitterperiodene vises som sammentrykket (føler 301), relaksert (føler 303) eller strukket (føler 305) basert på sin plassering i forhold til den nøytrale aksen 210 og bøyningen av den fiberoptiske kabelen.
[0011] Følerne 201, 203 og 205 kan brukes til å detektere bøyning av den fiberoptiske kabelen. Selv om føler 203 er på den nøytrale aksen 210 og derfor er upåvirket av bøyningen av den fiberoptiske kabelen, er følerne 201 og 235 utenfor asken følsomme for bøyningen. Målinger fra hvilke to som helst av følerne 201, 203 og 205 kan sammenliknes med hverandre for å detektere ikke bare forekomsten og graden av en bøyning, men også bøyningsvinkelretningen. Dermed kan målinger fra sammentrykket føler 201 sammenliknes med målinger fra strukket føler 205 for å bestemme rekkevidden og retningen av bøyningsvinkelen. På samme måte kan målinger fra sammentrykket føler 201 sammenliknes med målinger fra nøytral føler 203, og målinger fra nøytral føler 303 kan sammenliknes med målinger fra strukket føler 205. Den fiberoptiske kabelen i fig. 2 kan oppleve ytterligere krefter, så som strekk-, kompresjons- og torsjonskrefter, for eksempel. Dessuten kan endringer i temperatur påvirke følerne. Disse ytterligere kreftene og temperaturvirkningene kan detekteres av de eksemplariske følerne sammen med den illustrerte bøyningskraften.
[0012] Fig. 3 viser en detaljert illustrasjon av en eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen. Den fiberoptiske kabelen omfatter et ytre beskyttende belegg 301 som omgir en optisk fiber 303. Den optiske fiberen 303 har en spiralkjerne 305 dannet i seg, der spiralkjernen har en viklingsretning, så som med klokka eller mot klokka. Spiralkjernen omfatter en mengde følere som typisk er plassert like langt fra hverandre langs spiralkjernen. Plasseringen av en viss føler i den fiberoptiske kabelen kan bestemmes ved å kjenne radien og pitch-vinkelen til spiralkjernen samt mellomrommet mellom følerne i spiralkjernen og en plassering til en referanseføler. For illustrasjonens skyld vises bare to følere 307a og 307b. Ettersom de er dannet i spiralkjernen 305, befinner mengden følere seg bort fra den sentrale aksen av den fiberoptiske
kabelen og ved ulike periferiske lokaliteter.
[0013] Målinger innhentet ved følerne 307a og 307b kan derfor brukes til å bestemme en bøyning i fiberen og dermed en form av fiberen. I én utførelsesform kan formmålinger innhentes uten å feste den fiberoptiske kabelen til et element. I tillegg kan den fiberoptiske kabelen festes til et fleksibelt element for å bestemme en form av elementet. Kjernens spiralnatur øker et antall følere per lengdeenhet på den optiske fiberen, og dermed øker en målingsnøyaktighet av en parameter hos elementet. I tillegg kan den optiske fiberen vikles spiralformet inne i en kabel, der kabelen vikles rundt elementet. Dermed kan kabelen omfatte en spiral-med-en-spiral-struktur. Den fiberoptiske kabelen kan dessuten brukes til å innhente belastningsmålinger på det fleksible elementet samt å bestemme bøyningsretning og torsjon hos elementet. Målinger ved de ulike følerne kan videre brukes til å skille mellom bøyning av elementet og torsjon på elementet. For en dobbelbrytende kjerne kan virkningen av dobbelbrytning på forplantningen av lys brukes til å bestemme en torsjon på den fiberoptiske kabelen eller et element koplet til den fiberoptiske kabelen.
[0014] Fig. 4 illustrerer en annen eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen som har en spiralkjerne 401 og en midtre kjerne 402 på linje langs den midtre aksen av den fiberoptiske kabelen. Målinger kan innhentes fra spiralkjernen 401 og den sentrale 402 kjernen ved vesentlig samme aksiale lokalitet på den fiberoptiske kabelen. Føler 404 og 406 vises på henholdsvis kjerne 401 og 402 ved vesentlig en samme aksiale lokalitet på den fiberoptiske kabelen. I ett aspekt tilveiebringer målinger ved disse følerne måleredundans som kan brukes til å forbedre en signalkvalitet, for eksempel ved å forbedre et signal/støy-forhold. I et annet aspekt kan den fiberoptiske kabelen i fig. 4 brukes til å kompensere for virkningen av temperatur på FBG-målinger. Målinger innhentet ved føler 404 er på grunn av temperaturvirkninger, belastning på FBG-et og en ytterligere belastning på føleren på grunn av dens plassering utenfor den nøytrale aksen. Målinger innhentet ved føler 406 er på grunn av temperaturvirkninger og belastning på FBG-et. En forskjell mellom målinger ved følerne 404 og 406 er derfor vesentlig fri for temperaturvirkninger. I enda et aspekt kan følerne 404 og 406 brukes til å bestemme en størrelse og retning av en bøyning i den fiberoptiske kabelen, samt belastninger opplevd hos den fiberoptiske kabelen eller et element som er koplet til den fiberoptiske kabelen.
[0015] Fig. 5 viser en annen eksemplarisk fiberoptisk kabel i den foreliggende oppfinnelsen som har to spiralkjerner. I den eksemplariske utførelsesformen i fig. 5 har de to spiralkjernene 502 og 504 en samme viklingsretning. Føler 506 og 508 er anbrakt på henholdsvis kjerne 502 og 504, og står diametrisk mot hverandre. Derfor kan følermålinger fra følerne 406 og 408 brukes til å forbedre signal/støy-forhold via måleredundans. I tillegg kan målinger ved den fiberoptiske kabelen i fig. 5 brukes til å bestemme bøyningsretning, deformeringsmålinger, kompresjons- og strekk-kraft, torsjon og temperaturkorreksjon som diskutert i forhold til de tidligere utførelsesformene. I en alternativ utførelsesform kan den fiberoptiske kabelen ha to spiralkjerner som har motsatte viklingsretninger, dvs. en første kjerne som har en viklingsretning med klokka, og en andre kjerne som har en viklingsretning mot klokka. Den fiberoptiske kabelen kan omfatte to spiralkjerner som har ulike spiralforhold. Ytterligere utførelsesformer av den fiberoptiske kabelen omfatter tre eller flere spiralkjerner. I fiberoptiske kabler som har følere på to kjerner, kan følermålinger videre brukes til å bestemme kraftkomponenter i to dimensjoner. I fiberoptiske kabler som har tre eller flere kjerner, kan følermålinger brukes til å bestemme kraftkomponenter i tre dimensjoner. I en annen utførelsesform kan spiralkjerner ha ulike viklingsforhold.
[0016] I ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen derfor en framgangsmåte for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: å kople en fiberoptisk kabel til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen som omfatter minst en første føler og en andre føler; å innhente en første måling ved den første føleren tilknyttet parameteren; å innhente en andre måling ved den andre føleren tilknyttet parameteren; og å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den første og den andre målingen. I ulike utførelsesformer er den første føleren og den andre føleren fiber-Bragg-gitter, og den første målingen og den andre målingen er bølgelengder som svarer til en belastning på elementet. I ulike utførelsesformer omfatter den fiberoptiske kabelen ytterligere en andre kjerne som har en tredje føler, der framgangsmåten ytterligere omfatter å innhente en tredje måling ved en tredje føler tilknyttet parameteren, og å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen. Den andre kjernen kan være (i) langs en midtre akse av den fiberoptiske kabelen; (ii) en spiralkjerne som snor seg i samme spiralretning som den første kjernen; eller (iii) en spiralkjerne som snor seg motsatt av den første kjernens viklingsretning, i ulike utførelsesformer. Den tredje føleren kan ha vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen som én av den første føleren og den andre føleren. Å bestemme parameteren kan omfatte å bestemme minst én av: (i) en form av elementet; (ii) en deformasjonsparameter hos elementet; (iii) en torsjon hos elementet; (iv) en retning av en deformasjon. Den første og den andre målingen kan brukes til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; og (iii) å øke en romlig oppløsning. Elementet kan være et borerør, et kompletteringsrør, et foringsrør i et borehull, et sandfilter og et fiberekspressrør i ulike utførelsesformer.
[0017] I et annet aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en anordning for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren som reaksjon på et lys som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren som reaksjon på lyset som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet. I ulike utførelsesformer er den første føleren og den andre føleren fiber-Bragg-gitter, og den første målingen og den andre målingen er bølgelengder som svarer til en belastning på elementet. Den fiberoptiske kabelen kan omfatte en andre kjerne som har en tredje føler som er konfigurert til å innhente en tredje måling tilknyttet parameteren, der prosessoren ytterligere er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen. I ulike utførelsesformer er den andre kjernen én av: (i) en kjerne langs en midtre akse av den fiberoptiske kabelen; (ii) en spiralkjerne som snor seg i samme viklingsretning som den første kjernen; (iii) en spiralkjerne som snor seg motsatt av den første kjernens viklingsretning. Den tredje føleren har typisk vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen som én av den første føleren og den andre føleren. Prosessoren kan konfigureres til å bestemme minst én av: (i) en form av elementet; (ii) en deformasjonsparameter hos elementet; (iii) en torsjon hos elementet; (iv) en retning av en deformasjon. Prosessoren kan også konfigureres til å bruke den første og den andre målingen til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; (iii) å øke en romlig oppløsning. I ulike utførelsesformer er elementet et borerør, et kompletteringsrør, et foringsrør i et borehull, et sandfilter og et fiberekspressrør, blant annet.
[0018] I enda en utførelsesform tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et system for å bestemme en parameter hos et borehullelement, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en lyskilde som er konfigurert til å forplante lys gjennom den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet. I ulike utførelsesformer omfatter den fiberoptiske kabelen en andre kjerne som har en tredje føler som er konfigurert til å innhente en tredje måling tilknyttet parameteren, og prosessoren er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen. Prosessoren kan konfigureres til å bruke den første og den andre målingen til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; (iii) å øke en romlig oppløsning. Borehullelementet kan være et borerør, et kompletteringsrør, et foringsrør i et borehull, et sandfilter eller et fiberekspressrør, blant annet.
[0019] Selv om den foregående beskrivelsen er rettet mot den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen, vil ulike modifikasjoner være åpenbare for fagpersonen. Det er meningen at den foregående beskrivelsen skal omfatte alle variasjoner innenfor de medfølgende kravenes omfang og formål.
Claims (20)
1. Framgangsmåte for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: å kople en fiberoptisk kabel til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen som omfatter minst en første føler og en andre føler; å innhente en første måling ved den første føleren tilknyttet parameteren; å innhente en andre måling ved den andre føleren tilknyttet parameteren; og å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den første og den andre målingen.
2. Framgangsmåte i henhold til krav 1, der den første føleren og den andre føleren er fiber-Bragg-gitter, og den første målingen og den andre målingen er bølgelengder som svarer til en belastning på elementet.
3. Framgangsmåte i henhold til krav 1, der den fiberoptiske kabelen ytterligere omfatter en andre kjerne som har en tredje føler, der framgangsmåten ytterligere omfatter å innhente en tredje måling ved en tredje føler tilknyttet parameteren, og å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen.
4. Framgangsmåte i henhold til krav 3, der den andre kjernen er én av: (i) langs en midtre akse av den fiberoptiske kabelen; (ii) en spiralkjerne som snor seg i en samme spiralformet viklingsretning som den første kjernen; (iii) en spiralkjerne som snor seg i en retning motsatt av den første kjernens viklingsretning; og (iv) en spiralkjerne som har et spiralforhold forskjellig fra den første kjernen.
5. Framgangsmåte i henhold til krav 3, der den tredje føleren har vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen som én av den første føleren og den andre føleren.
6. Framgangsmåte i henhold til krav 1, der det å bestemme parameteren ytterligere omfatter å bestemme minst én av: (i) en form av elementet; (ii) en deformasjonsparameter hos elementet; (iii) en torsjon hos elementet; (iv) en retning av en deformasjon.
7. Framgangsmåte i henhold til krav 1, som ytterligere omfatter å bruke den første og den andre målingen til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; og (iii) å øke en romlig oppløsning av den bestemte parameteren.
8. Framgangsmåte i henhold til krav 1, der elementet ytterligere omfatter minst én av: (i) et borerør; (ii) et kompletteringsrør; (iii) et foringsrør i et borehull; (iv) et sandfilter; og (v) et fiberekspressrør.
9. Anordning for å bestemme en parameter hos et element, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren som reaksjon på et lys som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren som reaksjon på lyset som forplanter seg i den fiberoptiske kabelen; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet.
10. Anordning i henhold til krav 9, der den første føleren og den andre føleren er fiber-Bragg-gitter, og den første målingen og den andre målingen er bølgelengder som svarer til en belastning på elementet.
11. Anordning i henhold til krav 9, der den fiberoptiske kabelen ytterligere omfatter en andre kjerne som har en tredje føler som er konfigurert til å innhente en tredje måling tilknyttet parameteren, der prosessoren ytterligere er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen.
12. Anordning i henhold til krav 11, der den andre kjernen er minst én av: (i) en kjerne langs en midtre akse av den fiberoptiske kabelen; (ii) en spiralkjerne som snor seg i samme viklingsretning som den første kjernen; (iii) en spiralkjerne som snor seg motsatt av den første kjernens viklingsretning.
13. Anordning i henhold til krav 11, der den tredje føleren har vesentlig samme aksiale plassering på den fiberoptiske kabelen som én av den første føleren og den andre føleren.
14. Anordning i henhold til krav 9, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å bestemme minst én av: (i) en form av elementet; (ii) en deformasjonsparameter hos elementet; (iii) en torsjon hos elementet; (iv) en retning av en deformasjon.
15. Anordning i henhold til krav 9, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å bruke den første og den andre målingen til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; (iii) å øke en romlig oppløsning.
16. Anordning i henhold til krav 9, der elementet ytterligere omfatter minst én av: (i) et borerør; (ii) et kompletteringsrør; (iii) et foringsrør i et borehull; (iv) et sandfilter; og (v) et fiberekspressrør.
17. System for å bestemme en parameter hos et borehullelement, som omfatter: en fiberoptisk kabel som er konfigurert til å koples til elementet, der den fiberoptiske kabelen har en første kjerne som er spiralformet anordnet i den fiberoptiske kabelen; en lyskilde som er konfigurert til å forplante lys gjennom den fiberoptiske kabelen; en første føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en første måling tilknyttet parameteren; en andre føler i den første kjernen som er konfigurert til å vekselvirke med det forplantede lyset for å tilveiebringe en andre måling tilknyttet parameteren; en detektor som er konfigurert til å detektere det første signalet og det andre signalet; og en prosessor som er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom det første og det andre signalet.
18. System i henhold til krav 17, der den fiberoptiske kabelen ytterligere omfatter en andre kjerne som har en tredje føler som er konfigurert til å innhente en tredje måling tilknyttet parameteren, der prosessoren ytterligere er konfigurert til å bestemme parameteren ut ifra en forskjell mellom den tredje målingen og minst én av den første målingen og den andre målingen.
19. System i henhold til krav 17, der prosessoren er ytterligere konfigurert til å bruke den første og den andre målingen til å utføre minst én av: (i) å forbedre et signal/støy-forhold hos en måling; (ii) å fjerne en virkning av temperatur på en måling; (iii) å øke en romlig oppløsning.
20. System i henhold til krav 17, der borehullelementet er minst én av: (i) et borerør; (ii) et kompletteringsrør; (iii) et foringsrør; (iv) et sandfilter; og (v) et fiberekspressrør.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161546319P | 2011-10-12 | 2011-10-12 | |
| PCT/US2012/054084 WO2013055465A1 (en) | 2011-10-12 | 2012-09-07 | Monitoring structural shape or deformations with helical-core optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20140246A1 true NO20140246A1 (no) | 2014-03-06 |
| NO343658B1 NO343658B1 (no) | 2019-04-29 |
Family
ID=48082271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20140246A NO343658B1 (no) | 2011-10-12 | 2014-02-26 | Overvåkning av strukturell form eller deformasjoner med spiralkjernet optisk fiber |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130094798A1 (no) |
| AU (1) | AU2012321272B2 (no) |
| BR (1) | BR112014008432A2 (no) |
| CA (1) | CA2849317C (no) |
| GB (1) | GB2509008B (no) |
| NO (1) | NO343658B1 (no) |
| WO (1) | WO2013055465A1 (no) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010025159A1 (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | Shell Oil Company | Monitoring system for well casing |
| US8265431B2 (en) * | 2009-11-06 | 2012-09-11 | Baker Hughes Incorporated | Rotated single or multicore optical fiber |
| US9488794B2 (en) | 2012-11-30 | 2016-11-08 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic strain locking arrangement and method of strain locking a cable assembly to tubing |
| US9988898B2 (en) * | 2013-07-15 | 2018-06-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for monitoring and managing fiber cable slack in a coiled tubing |
| US9063315B2 (en) | 2013-09-24 | 2015-06-23 | Baker Hughes Incorporated | Optical cable, downhole system having optical cable, and method thereof |
| GB201318254D0 (en) | 2013-10-15 | 2013-11-27 | Silixa Ltd | Optical fiber cable |
| US20150129751A1 (en) | 2013-11-12 | 2015-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Distributed sensing system employing a film adhesive |
| JP2015095187A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 富士通株式会社 | 情報処理システム、情報処理装置、及びケーブル |
| CN105849364A (zh) * | 2013-11-27 | 2016-08-10 | 哈里伯顿能源服务公司 | 井底组件光纤形状感测 |
| US9359910B2 (en) * | 2014-05-29 | 2016-06-07 | Siemens Energy, Inc. | Method and apparatus for measuring operational gas turbine engine housing displacement and temperature by a distributed fiber optic sensing system utilizing optical frequency domain reflectometry |
| AU2015283817B2 (en) * | 2014-06-30 | 2019-11-21 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Deformation measurement method and apparatus |
| US9335502B1 (en) | 2014-12-19 | 2016-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic cable arrangement |
| US10843290B2 (en) | 2015-01-19 | 2020-11-24 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Acoustically enhanced optical cables |
| AU2016229467A1 (en) * | 2015-03-09 | 2017-10-12 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Distributed strain monitoring for downhole tools |
| EP3311108B1 (de) | 2015-06-16 | 2020-03-18 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer deformation einer dreidimensionalen flexiblen struktur |
| CN105158844B (zh) * | 2015-09-17 | 2019-03-05 | 江苏师范大学 | 用于提升1.5μm波段激光效率的Er,Yb共掺光纤 |
| FR3097587B1 (fr) * | 2019-06-21 | 2021-12-10 | Febus Optics | Dispositif de maintenance et procede pour determiner la position d’un point de blocage d’un element tubulaire |
| EP4147023A4 (en) * | 2020-05-08 | 2024-05-22 | Arkwright Technologies Pty Ltd. | OPTICAL ELEMENT FOR DETECTING A CHANGE IN STRESS |
| JP7450240B2 (ja) * | 2020-10-15 | 2024-03-15 | ニューブレクス株式会社 | 分布型位置検知ロープおよび分布型位置検知システム |
| CN113482686B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-06-20 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种应力监测系统、巷道及其施工方法 |
| JP7479717B2 (ja) | 2022-06-17 | 2024-05-09 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | センサ装置、故障診断システム、及びセンサ装置の施工方法 |
| CN119023107B (zh) * | 2024-09-13 | 2025-04-01 | 常州亦泓科技有限公司 | 一种宽压力响应范围的纤维型传感器及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060233482A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Rambow Frederick H K | Compaction monitoring system |
| US20070286561A1 (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-13 | Poland Stephen H | Multi-core distributed temperature sensing fiber |
| US20090254280A1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Baker Hughes Incorporated | Method for analyzing strain data |
| US7792405B2 (en) * | 2008-04-04 | 2010-09-07 | Baker Hughes Incorporated | Fiber deployment assembly and method |
| WO2011056862A2 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Baker Hughes Incorporated | Rotated single or multicore optical fiber |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5991479A (en) * | 1984-05-14 | 1999-11-23 | Kleinerman; Marcos Y. | Distributed fiber optic sensors and systems |
| GB8432402D0 (en) * | 1984-12-21 | 1985-02-06 | Birch R D | Optical fibres |
| US5452394A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-19 | Huang; Hung-Chia | Practical circular-polarization maintaining optical fiber |
| US6211964B1 (en) * | 1997-10-09 | 2001-04-03 | Geosensor Corporation | Method and structure for incorporating fiber optic acoustic sensors in a seismic array |
| US7432634B2 (en) * | 2000-10-27 | 2008-10-07 | Board Of Regents, University Of Texas System | Remote center compliant flexure device |
| US6563107B2 (en) * | 2001-01-11 | 2003-05-13 | Canadian Space Agency | Topological and motion measuring tool |
| BRPI0407981A (pt) * | 2003-03-05 | 2006-03-07 | Shell Int Research | método e sistema de fibra óptica para medir pressão e/ou outros dados fìsicos |
| US7424193B2 (en) * | 2004-07-14 | 2008-09-09 | The Regents Of The University Of Michigan | Composite waveguide |
| US20070201793A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Charles Askins | Multi-core optical fiber and method of making and using same |
| US7324714B1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-01-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multicore fiber curvature sensor |
| US8773650B2 (en) * | 2009-09-18 | 2014-07-08 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Optical position and/or shape sensing |
| US8531655B2 (en) * | 2010-09-17 | 2013-09-10 | Luna Innovations Incorporated | Compensating for non-ideal multi-core optical fiber structure |
| US9109969B2 (en) * | 2011-06-14 | 2015-08-18 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Co-registration of cores in multicore optical fiber sensing systems |
-
2012
- 2012-07-25 US US13/557,383 patent/US20130094798A1/en not_active Abandoned
- 2012-09-07 CA CA2849317A patent/CA2849317C/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-09-07 BR BR112014008432A patent/BR112014008432A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2012-09-07 WO PCT/US2012/054084 patent/WO2013055465A1/en not_active Ceased
- 2012-09-07 GB GB1403331.0A patent/GB2509008B/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-09-07 AU AU2012321272A patent/AU2012321272B2/en not_active Ceased
-
2014
- 2014-02-26 NO NO20140246A patent/NO343658B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060233482A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Rambow Frederick H K | Compaction monitoring system |
| US20070286561A1 (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-13 | Poland Stephen H | Multi-core distributed temperature sensing fiber |
| US20090254280A1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Baker Hughes Incorporated | Method for analyzing strain data |
| US7792405B2 (en) * | 2008-04-04 | 2010-09-07 | Baker Hughes Incorporated | Fiber deployment assembly and method |
| WO2011056862A2 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Baker Hughes Incorporated | Rotated single or multicore optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO343658B1 (no) | 2019-04-29 |
| CA2849317A1 (en) | 2013-04-18 |
| AU2012321272B2 (en) | 2015-10-01 |
| GB2509008B (en) | 2018-01-24 |
| US20130094798A1 (en) | 2013-04-18 |
| GB2509008A (en) | 2014-06-18 |
| GB201403331D0 (en) | 2014-04-09 |
| CA2849317C (en) | 2016-10-25 |
| AU2012321272A1 (en) | 2014-03-13 |
| WO2013055465A1 (en) | 2013-04-18 |
| BR112014008432A2 (pt) | 2017-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20140246A1 (no) | Overvåkning av strukturell form eller deformasjoner med spiralkjernet optisk fiber | |
| US10472947B2 (en) | Deformation measurement method and apparatus | |
| CA2696782C (en) | High spatial resolution distributed temperature sensing system | |
| CA2819653C (en) | Modeling an interpretation of real time compaction modeling data from multi-section monitoring system | |
| US7245791B2 (en) | Compaction monitoring system | |
| CA2894563C (en) | Distributed strain and temperature sensing system | |
| NO20120427A1 (no) | Rotert enkelt- eller flerleder optisk fiber | |
| NO20130808A1 (no) | Oppstilling for sensorsystemer basert på interferometer med bølgelengdesveiping | |
| CA2928550C (en) | Bottom hole assembly fiber optic shape sensing | |
| GB2584574A (en) | Acoustically enhanced optical cables | |
| CA2894562C (en) | Downhole multiple core optical sensing system | |
| Rambow et al. | Real-time fiber-optic casing imager | |
| CA2938958A1 (en) | Fiber optic shape sensing system using anchoring points |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: BAKER HUGHES, US |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |