基于光学信号来确定展开到井中的载波线路的长度制造技术

将部件展开到具有光缆的载波线路上的井中。将光学信号发射到光缆中，并且确定光缆中光学信号的传播时间。确定沿光缆的特性分布，并且基于所确定的分布和传播时间来确定展开到井中的载波线路的长度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用光学时域反射技术来确定展开到井中的载波 线路的长度，例如布里渊散射光学时域反射技术。
技术介绍
通常需要确定井下部件的长度，例如在已经展开到井中的载波线路(例如有线线路或滑线(slideline))上承载的工具。典型地，将载波 线路缠绕到地面位置处的线轴或巻轴上。为了将载波线路上的工具展开 到井中，从线轴上解开所述载波线路。传统上，将深度轮传感器(d印th wheel sensor)设置在靠近线轴 的地球表面位置处，以确定已经从线轴上解开的载波线路的量。深度轮 传感器包括当从线轴上解开载波线路时旋转的轮子或辊子。将轮子旋转 的次数用于确定已经从线轴上解开并且降低到井中的载波线路的长度。用于测量已经展开到井中的载波线路的长度的这种技术不是非常 精确。当载波线路展幵到井中时，载波线路长度将由于环境条件(例如 温度和/或压力变化)以及由于载波线路和在载波线路上承载的工具的重 量所施加的应变而变化。用于测量己经展开到井中的载波线路长度的深 度轮子传感器不会解决这种长度变化的问题。
技术实现思路
通常，根据实施例的方法包括将部件展开到具有光缆的载波线路 上的井中；以及将光学信号发射到光缆中。确定了光学信号在光缆中的传播时间。同样，确定了沿光纤的特性分布(例如温度分布和/或应变分 布)。基于所确定的分布和传播时间来确定展开到井中的载波线路的长度。根据以下描述、附图和权利要求，其他或替换的特征将变得清楚。 附图说明图1示出了包括根据实施例的测量装置的第一示范性结构。图2是示出了利用展开到井中的载波线路的光缆上的温度变化实现 的参考符号的曲线。图3示出了包括根据另一个实施例的测量装置的第二示范性结构。图4是示出了利用展开到井中的载波线路中的光缆上的应变变化实 现的参考符号的曲线。图5是通过根据实施例的测量装置执行的过程的流程图。具体实施例方式在以下描述中，阐述许多细节以提供对于本专利技术的理解。然而，本领域普通技术人员应该理解的是本专利技术可以无需这些细节的来实现， 并且对于所述实施例的各种变化或修改也是可能的。根据实施例，将光学时域反射(0TDR)技术用于确定展开到井中的 载波线路的长度。更具体地，OTDR技术是基于光学信号散射。存在三种 主要类型的光学信号散射瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射。尽管可 以将三种上述光学信号散射类型的每一种用于在本专利技术中有利地使用， 为了说明的而不是限制的目的，以下讨论主要集中于布里渊散射。根据实施例，所使用的OTDR技术是布里渊OTDR技术，所述布里渊 OTDR技术包含基于布里渊散射的测量。在光缆中(也称为光纤)，布里渊 散射是由(入射光学信号的)入射光量子与介质(光纤)中的声子相互 作用产生的非弹性现象。该相互作用包括具有从原始入射光波频率偏移 的频率(布里渊频率)的相向传播光波(背向散射光学信号)。光纤中的 布里渊散射对于光纤中的温度和应变变化两者均敏感。由温度和应变变 化产生的布里渊频率偏移本质上是线性的，并且典型地特征明显。布里渊光学时域反射(B-0TDR)测量装置测量布里渊频移，并且使 所述频移与沿光纤(例如单模光纤)的温度和/或应变变化相互关联。沿 光纤的长度分布所述测量，所述测量提供温度和/或应变分布。此外，从光纤的远端发生相对较大的反射，这提供了允许精确的光纤长度读取的 标记(井下标记)。此外，将另一个标记设置在地面位置处(例如，井的 顶部附近)。测量光学信号在光纤中的总传播时间，其中所述总传播时间 是从地面标记到井下标记的入射光学信号的第一传播时间以及从井下标 记到地面标记的背向散射光学信号的第二传播时间的和。将两个标记之 间的传播时间(一个在地面处，而另一个在井下位置处，例如在光纤的 远端)结合沿光纤长度所确定的温度和/或应变分布用于提供精确的载波 线路长度和井深测量。沿光纤的温度分布和应变分布影响光纤的折射率。折射率的变化引 起光纤中光速的变化。因此，只基于光学信号的传播时间来确定井中光 纤的长度没有考虑由于光纤的温度和应变波动导致的光纤中折射率的变 化。通过确定沿井中光纤长度的温度分布和应变分布，可以进行调节以 更精确地确定已经展开到井中的光纤的实际长度。将地面标记设置在承载光纤的线轴和井顶部处的井头之间的地面 位置处的光纤中。可以使用多种技术之一将地面标记设置在光纤中。一 种技术是向光纤上的位置处的特定点(或一系列点)施加温度变化。另 一种技术是使用应变记号，其中向光纤的特定位置处的一系列点施加不 同应变。图1示出了包括测量装置100的示范性结构，所述测量装置ioo与线 轴104上承载的光纤102相连。注意所述光纤102可以是载波线路的一部 分，例如管形材料、有线线路、滑线等。将光纤102从线轴104上解开， 以将光纤102展开到井106中。在图l的示范性结构中，在展开到井106中 之前通过巻轴108和110 (作为井头设备112的一部分)设置光纤102。远 端处的光纤102与已经降低到井106中的工具116相连。如图1中所示，将第一标记114设置在线轴104和井头设备112之间的 地面位置处。将第二标记116设置在井下位置处的光纤102上，例如光纤 102的远端。根据某些实施例，第一标记114包括一系列的点118、 120和 122，将所述点设定为与接近第一标记114的光纤部分的环境温度不同的 温度。例如，在图l中所示的实施例中，点118处于相对较低的温度(冷却温度)，点120处于相对较高的温度(加热温度)，以及点122处于相对 较低的温度(冷却温度)。通过加热器(未示出)执行加热，而通过冷却 装置(未示出)来执行冷却。因为将不同的温度点118、 120和122设置为 与相邻光纤部分的环境温度不同的温度，沿光纤102的长度所测量的温度 分布将预示着第一标记114的存在。根据某些实施例，确定展开到井106中的线缆102的长度是基于在第 一和第二标记114、 116之间限定的线缆的长度。注意第一标记114和进 入井106中的入口点之间的光纤长度是己知的，使得可以推出井106中的 工具116的深度。根据实施例，测量装置100是布里渊光学时域反射(B-OTDR)测量 装置，所述装置依赖于布里渊散射来确定沿光纤102的温度和应变分布。 如图1所示，测量装置100包括在一个或更多中央处理单元(CPU) 132上 执行的软件130。 CPU 132与存储器134相连。CPU 132与光学收发机136 相连。在CPU 132上执行的软件130引起光学收发机136将入射光学信号发 射到光纤102中。背向散射的光学信号也通过光学收发机136接收，其中背向散射的光学信号具有与入射的光学信号的频率偏移的布里渊频率。 基于通过光学收发机136接收到的背向散射的光学信号，软件130能够确 定入射光学信号和背向散射光学信号的双向传播时间。软件130也能够基 于背向散射的光学信号来确定沿光纤102的长度的温度分布和应变分布。 更具体地，测量装置100能够测量在光纤上的布里渊散射的波动，所述布里渊散射受到温度和应变变化的影响。测量装置ioo记录光波图案中可辨认的变化以逐渐形成温度和应变分布(图)。将模型138存储在存储器134中，其中模型138将传播时间、温度分 布和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　通过具有光缆的载波线路将部件展开到井中；　把光学信号发射到所述光缆中；　确定光缆中的光学信号的传播时间；　确定沿光缆的光缆特性分布；以及　基于所确定的分布和传播时间来确定展开到井中的载波线路的长度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔赫尔南德斯索罗斯，罗杰里奥T拉莫斯，约瑟夫瓦尔基，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]