光纤传感回路的便携式附接件及其方法技术

本说明书的主题尤其可实施于一种用于将光纤传感器回路可拆卸地附接至管状构件上的系统，所述系统包括：光纤传感器回路，所述光纤传感器回路具有被配置在多个回路中的连续光纤，所述回路各自具有第一端部转向处和第二端部转向处；第一和第二转向引导件，所述第一和第二转向引导件各自包括多个转向凹槽，所述转向凹槽随着半径的增大而向外增加，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的端部转向部分；第一和第二支撑楔形物，所述第一和第二支撑楔形物各自具有被配置成接纳转向引导件的第一平坦表面和被配置成接纳于所述管状构件上的第二弯曲表面；以及连接器，所述连接器被配置成使所述第一安装楔形物耦合到所述第二安装楔形物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将光纤传感元件安装在管道部分上的设备。专利技术背景关于从地球回收烃，一般使用各种不同的方法和设备钻出井筒。根据一种通用方法，使钻头相对于地下岩层旋转以便形成井筒。钻头在井筒中通过附接到钻头的钻柱的旋转和/或通过由地下钻井马达施加到钻头的旋转力而旋转，地下钻井马达通过钻井流体沿着钻柱向下流动并且流过井下马达来提供动力。钻井流体流过钻柱可表现出包括压力脉冲的压力的变化。这些压力变化可导致固体结构发生尺寸变化，所述固体结构诸如携带钻井流体到达和离开钻柱的管道。应变仪有时用于检测和测量固体结构诸如钻井流体的管道的绝对尺寸变化。然而，这样的变化可逐渐发生并且对于观察和量化来说可能具有挑战性。附图简述图1是示例光学传感器安装系统的透视图。图2是示例光学传感器回路的透视图。图3是示例光学传感器回路转向引导件的内表面的透视图。图4是示例光学传感器回路转向引导件的外表面的透视图。图5是示例光学传感器处于部分组装状态时的透视图。图6是示例光学传感器处于组装状态时的透视图。图7是示例安装楔形物的透视图。图8是示例张力杆集合的透视图。图9是另一示例光学传感器安装系统的透视图。图10是另一示例光学传感器安装系统的分解透视图。图11和图12是图10的示例光学传感器安装系统的侧视图和顶视图。图13至图15是图10的示例光学传感器安装系统的各种截面侧视图。具体实施方式本文描述了用于将传感器附接件在钻机上安装到钻井流体管道的系统和技术。例如，本文所描述的组件可用于安装光学传感器诸如萨尼亚克回路干涉仪(Sagnac loop interferometer)各部分以测量由于在管道内流动的流体的压力变化而引起的管道的膨胀和收缩。萨尼亚克回路干涉仪是可用于检测机械或热扰动或振动的传感器。萨尼亚克干涉仪通过以下步骤来进行操作：生成具有预定波长的光信号；通过光纤回路来传输光信号；以及检测所产生的相干光相移。相干光相移的测量提供关于沿着萨尼亚克干涉仪的回路的物理干扰或振动的信息。通常，光学传感器安装件夹紧、附接或以其他方式附连到钻井流体管道系统中的一个或多个管道的外表面。流过管道的流体(例如，钻井流体)相对于管道向外施加压力，所述压力导致管道直径发生小变化，所述管道直径随其中的流体压力变化。光学传感器安装件将管道直径的变化机械地传递(并且在一些实现方案中，放大或减少)到一个或多个传感器。可随后处理此类传感器的信号输出来观察管道直径的变化。可使用压力管道的已知物理特性来对管道直径的变化进行处理，并且所述变化的检测可以实现井下压力脉冲检测，而所述压力脉冲可以传输特定的信息或数据内容。图1是示例光学传感器安装系统100的透视图。一般来说，安装系统100简化了光学传感器101诸如萨尼亚克回路干涉仪、马赫-策德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)、分布式声传感系统(DASS)或任何其他适当的包括一个或多个光纤电缆回路的传感器的光纤回路部分相对于管道102的附接和拆卸，同时保持了光学传感器101的信号保真度和旋转信号抑制。光学传感器安装系统100包括一对安装楔形物110a和110b。光学传感器101缠绕在管道102的周边周围，并且通过一对传感器回路转弯引导件组件120a和120b而可拆卸附连到安装楔形物110a、110b。安装楔形物110a、110b通过张力杆130的集合而柔性地互连。光学传感器101缠绕在管道102周围并且通过张力杆130之间的联接的调整而调整到预定预张力。光学传感器101被配置成检测光学传感器101的长度变化(例如，拉伸)。在所示配置中，由于管道102内的流体压力变化而引起的管道102的圆周和直径的膨胀或收缩导致光学传感器101的张力发生变化，所述张力变化可被测量并且可用于确定管道102内的流体压力变化。光学传感器101、安装楔形物110a和110b、传感器回路转向引导件组件120a至120b以及具有相关联接的拉杆130将在图2至图9的描述中进一步论述。图2是示例光学传感器回路200的透视图。光学传感器回路200包括以细长螺旋线形式布置的光纤电缆210，所述光纤电缆具有：中间部分220，其中光纤电缆210被布置成大体平坦且基本上平行的线束的集合；以及两个端部部分230，其中光纤电缆210被布置成基本上平坦且弯曲的通路的集合。在一些实现方式中，弯曲通路可被布置成基本上同心且半圆形的和/或部分椭圆形布置。光纤电缆210在两端以一对光学耦合器240结束。光学耦合器240提供连接点，通过所述连接点，可将光源、光学检测器和其他适当设备光学地耦合到光纤电缆210。图3和图4是示例光学传感器回路转向引导件300的透视图。图3示出了光学传感器回路下部转向引导件301并且图4示出了光学传感器回路上部转向引导件302。一般来说，光学传感器回路下部转向引导件301和光学传感器回路上部转向引导件302耦合在一起形成图1的示例传感器转向引导件组件120a，并且光学传感器回路下部转向引导件301和光学传感器回路上部转向引导件302耦合在一起形成示例传感器转向引导件组件120b。参照图3，示出了光学传感器回路下部转向引导件301的内面310。光学传感器回路下部转向引导件301包括钻孔330和钻孔350集合。内面310包括凹槽320集合。凹槽320被布置成以弯曲通路的形式而形成在内面310上的脊和谷的集合。凹槽320是不相交的，并且随着半径的增大而向外增加。在一些实现方式中，弯曲通路可被布置成基本上同心且半圆形的和/或部分椭圆形布置。凹槽320各自被配置成接纳光纤210的位于端部部分230之一处的一部分。参照图4，示出了传感器回路转向引导件300的光学传感器回路上部转向引导件302。光学传感器回路上部转向引导件302包括钻孔330和钻孔350。在一些实现方式中，光学传感器回路上部转向引导件302是基本上平坦的板，当组装到光学传感器回路下部转向引导件301时，与脊或凹槽320接触，以便利用凹槽320中的每一者来基本上围住和限制光纤电缆210。图5是示例光学传感器101处于部分组装状态时的透视图。参照传感器回路转向引导件组件120a可以清晰地看出，传感器回路200的端部部分230的每个回路被放置在光学传感器回路下部转向引导件301的对应凹槽320之一中。光学传感器回路上部转向引导件302邻近光学传感器回路下部转向引导件301放置，如参照传感器回路转向引导件组件120b可以清晰地看出。在传感器回路转向引导件组件120a、120b的组装配置中，每一对配合的光学传感器回路下部转向引导件301和光学传感器回路上部转向引导件302基本上包围和限制传感器回路200的对应回路。底部护套510被提供来支撑和保护传感器回路200的中间部分220。现在参照图6，图6是示例光学传感器101处于组装状态时的透视图，顶部护套610被提供来支撑和保护传感器回路200的中间部分220。顶部护套610包括孔620。光纤电缆210穿过孔620以使光学耦合器240暴露。顶部护套610和底部护套510是柔性的以允许传感器回路弯曲成曲线形。在一些实施例中，顶部护套610和底部护套510可具有抗弯刚度，这限制了传感器回路200的弯曲半径。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将光纤传感器回路可拆卸地附接到管状构件上的系统，所述系统包括：光纤传感器回路，所述光纤传感器回路具有被布置在多个回路中的连续光纤，所述回路各自具有第一端部转向处和第二端部转向处；第一转向引导件，所述第一转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第一端部转向处的一部分；第二转向引导件，所述第二转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第二端部转向处的一部分；第一支撑楔形物，所述第一支撑楔形物具有被配置成接纳所述第一转向引导件的第一表面和被配置成接纳在所述管状构件的外表面的第一部分上的第二表面；第二支撑楔形物，所述第二支撑楔形物具有被配置成接纳所述第二转向引导件的第一表面和被配置成接纳在所述管状构件的外表面的第二部分上的第二表面；以及连接器，所述连接器被配置成将所述第一安装楔形物耦合到所述第二安装楔形物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将光纤传感器回路可拆卸地附接到管状构件上的系统，所述系统包括：光纤传感器回路，所述光纤传感器回路具有被布置在多个回路中的连续光纤，所述回路各自具有第一端部转向处和第二端部转向处；第一转向引导件，所述第一转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第一端部转向处的一部分；第二转向引导件，所述第二转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第二端部转向处的一部分；第一支撑楔形物，所述第一支撑楔形物具有被配置成接纳所述第一转向引导件的第一表面和被配置成接纳在所述管状构件的外表面的第一部分上的第二表面；第二支撑楔形物，所述第二支撑楔形物具有被配置成接纳所述第二转向引导件的第一表面和被配置成接纳在所述管状构件的外表面的第二部分上的第二表面；以及连接器，所述连接器被配置成将所述第一安装楔形物耦合到所述第二安装楔形物。2.如权利要求1所述的系统，其中所述转向凹槽被布置成是基本上同心的和半圆形的。3.如权利要求1所述的系统，进一步包括：第一压缩板，所述第一压缩板被配置成在所述光纤的设置于所述第一转向引导件的每个转向凹槽中的所述第一端部转向处可拆卸地固定在所述第一转向引导件上；以及第二压缩板，所述第二压缩板被配置成在所述光纤的设置于所述第二转向引导件的每个转向凹槽中的所述第二端部转向处可拆卸地固定在所述第二转向引导件上。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：位于所述第一支撑楔形物的所述第一表面上的安装柱件和位于所述第二支撑楔形物的所述第一表面上的第二安装柱件；以及位于所述第一转向引导件中的被配置成接纳所述第一安装柱件的第一安装开口和被配置成接纳所述第二安装柱件的第二安装开口。5.如权利要求1所述的系统，其中所述连接器包括：设置在所述第一支撑楔形物的所述第一表面中的凹槽和设置在所述第二支撑楔形物的所述第一表面中的凹槽；被配置成接纳于所述第一支撑楔形物的所述凹槽中的第一杆和被配置成接纳于所述第二支撑楔形物的所述凹槽中的第二杆；以及用于使所述第一构件耦合到所述第二构件的耦合构件。6.如权利要求5所述的系统，其中所述耦合构件包括张力调节装置。7.如权利要求6所述的系统，其中所述张力调节装置包括可通过穿过所述第一杆的开口和穿过所述第二杆的开口定位的螺栓，其中所述螺栓的至少一个端部具有螺纹以接纳相配的螺纹螺母。8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述光纤传感器回路选自由以下各项中的一者或多者组成的组：萨尼亚克干涉仪的一个部分；马赫-策德尔干涉仪的一个部分；以及分布式声传感系统(DASS)的一个部分。9.一种将光纤传感器回路可拆卸地附接到管状构件上的方法，所述方法包括：提供光纤传感器回路系统，所述光纤传感器回路系统具有：被布置在多个回路中的连续光纤，所述回路各自具有第一端部转向处和第二端部转向处；第一转向引导件，所述第一转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第一端部转向处的一部分；以及第二转向引导件，所述第二转向引导件包括多个转向凹槽，所述转向凹槽各自被配置成接纳所述光纤的位于所述第二端部转向处的一部分；以及使所述第一转向引导件耦合到所述第二转向引导件，从而使所述光纤传感器回路可拆卸地固定到所述管状构件。10.如权利要求8所述的方法，其中所述转向凹槽被布置成是基本上同心的和半圆形的。11.如权利要求9所述的方法，进一步包括：将第一压缩板定位在设置于所述第一转向引导件的每个转向凹槽中的所述光纤上；以及将第二压缩板定位在设置于所述第二转向引导件的每个转向凹槽中的所述光纤上。12.如权利要求9所述的方法，进一步包括：将具有至少一个第一表面和第二表面的第一支撑楔形物定位成其中所述第二表面与所述管状构件的外表面的第一部分接触；以及将具有至少一个第一表面和第二表面的第二支撑连接器楔形物定位成其中所述第二表面与所述管状构件的外表面的第二部分接触。13.如权利要求9所述的方法，进一步包括：通过将所述第一转向引导件中的第一安装开口在所述第一支撑楔形物的所述第一表面上围绕第一安装柱件定位来将所述第一转向引导件可拆卸地固定到所述第一支撑楔形物；以及通过将所述第二转向引导件中的第二安装开口在所述第二支撑楔形物的所述第一表面上围绕第二安装柱件定位来将所述第二转向引导件可拆卸地固定到所述第二支撑楔形物；其中将所述第一转向引导件耦合到所述第二转向引导件包括将所述第一安装楔形物利用连接器可拆卸地耦合到所述第二安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·索博列维斯基，R·L·斯普罗斯，G·恩古耶，M·A·锡特卡，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US