[发明专利]用于使用光纤传感器监控振动的方法和装置

说明书

公开了用于监控井下部件的装置。装置包括：光纤传感器，包括沿光纤传感器的长度分布的多个感测位置的；询问组件，被配置为将电磁询问信号传送至光纤传感器并且从多个感测位置中的每一个接收反射信号；处理单元，被配置为接收反射信号，沿光纤传感器选择测量位置，选择与光线传感器中的第一感测位置相关联的第一反射信号，所述第一感测位置对应于测量位置，选择与光纤传感器中的第二感测位置相关联的第二反射信号，估算第一信号与第二信号之间的相位差，以及基于相位差估算测量位置处的井下部件的参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2011年1月6日提交的申请号为12/985773的美国申请的权益，这里引用其全部内容作为参考。

背景技术

光纤传感器已经被用于许多应用并且已经显示出其具有在恶劣环境中感测参数的特殊用途。

在各种系统（例如钻井、泵送和采油操作）中的井下环境中使用不同类型的电机。例如，在油气勘探中利用电潜泵系统（ESP）以帮助从地层和/或储层去除含烃流体。ESP和其它系统被设置在井眼中的井下，并且因此被暴露于对系统性能和系统的使用寿命有显著影响的恶劣的条件和工作参数下。除了正常电机振动以外，ESP和其它系统由于多个原因而振动。过度的电机振动可能由于各种原因而发生，并且应该被解决以避免电机和其它井下部件的损坏和/或故障。当电动机和发电机（它们本身不容易监控）位于恶劣环境中时，它们带来了特殊的挑战。

发明内容

用于监控井下部件的装置包括：光纤传感器，其具有与井下部件有可操作关系的长度，并且被配置为响应于井下部件的变形而变形，光纤传感器包括沿光纤传感器的长度分布的多个感测位置；询问组件，被配置为将电磁询问信号传送至光纤传感器中并且从多个感测位置中的每一个接收反射信号；处理单元，被配置为接收反射信号，沿光纤传感器选择测量位置，选择与光纤传感器中的第一感测位置相关联的第一反射信号，所述第一感测位置对应于测量位置，选择与光纤传感器中的第二感测位置相关联的第二反射信号，估算第一信号与第二信号之间的相位差，以及基于相位差估算测量位置处的井下部件的参数。

监控井下部件的方法包括：以相对于井下部件的固定关系设置光纤传感器的长度，光纤传感器被配置为响应于井下部件的变形而变形，光纤传感器包括沿光纤传感器的长度分布的多个感测位置；将电磁询问信号传送至光纤传感器中并且从多个感测位置中的每一个接收反射信号；沿光纤传感器选择测量位置；选择与光纤传感器中的第一感测位置相关联的第一反射信号，第一感测位置对应于测量位置；选择与光纤传感器中的第二感测位置相关联的第二反射信号；通过处理器估算第一信号与第二信号之间的相位差；以及基于相位差估算测量位置处的井下部件的参数。

附图简述

现在参考附图，其中相同的元件在若干个附图中使用相同的附图标记：

图1示出了井下钻井、监控、评估、勘探和/或生产系统的实施例的剖视图；

图2示出了图1的系统的光纤传感器的一部分的剖视图；

图3示出了指示振动或者振荡运动的干涉测量信号数据的示意图；以及

图4示出了说明监控井下工具的振动和/或其它参数的方法的流程图。

具体实施方式