定向敏感的光纤线缆井眼系统技术方案

一种光纤线缆组件，包括：细长的壳体；多个光纤线缆，被放置在壳体内部并且纵向延伸；以及被放置在壳体内部并且纵向延伸的隔声材料。隔声材料包括：从壳体的中心朝向壳体的周界延伸的多个向外径向延伸的臂。多个臂将壳体内部的空间划分成多个声隔离部分。每个声隔离部分纵向延伸。每个声隔离部分包括多个光纤线缆中的至少一个。每个声隔离部分与多个声隔离部分中的其余部分声隔离。每个声隔离部分的隔声材料的表面被声反射材料覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向敏感的光纤线缆井眼系统优先权要求本申请要求于2018年1月8日递交的美国专利申请No.15/864,254的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及在井眼中使用的光纤线缆系统。
技术介绍
光纤线缆现在被用于井眼中的井下感测。例如，分布式声感测(DAS)系统和分布式温度感测(DTS)系统分别使用光纤线缆来测量温度和检测井眼中的声频应变信号。
技术实现思路
本公开涉及定向敏感的光纤线缆井眼系统。在一个实施方式中，光纤线缆组件包括：细长的壳体；多个光纤线缆，被放置在壳体内部并且纵向延伸；以及隔声材料，被放置在壳体内部并且纵向延伸。隔声材料包括：从壳体的中心朝向壳体的周界延伸的多个向外径向延伸的臂。多个臂将壳体内部的空间划分成多个声隔离部分。每个声隔离部分纵向延伸。每个声隔离部分包括多个光纤线缆中的至少一个光纤线缆。每个声隔离部分与多个声隔离部分中的其余部分声隔离。每个声隔离部分的隔声材料的表面被声反射材料覆盖。在附图和稍后的描述中阐述了本公开中所描述的主题的一个或多个实施方式的细节。通过说明书、附图和权利要求书，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。附图说明图1示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的第一横截面的示意图。图2示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的第二横截面的示意图。图3示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的示例性物理尺寸的示意图。图4A至图4C示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的具有两个声隔离部分的示例性定向敏感的光纤线缆组件的横截面的示意图。图5示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的第三横截面的示意图。图6示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的第四横截面的示意图。图7示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的第五横截面的示意图。图8示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的透视图的示意图。图9示出根据一些实施方式的双芯光纤中的瞬逝电磁(EM)耦合。图10示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的示例性定向敏感的光纤线缆组件的横截面的示意图。图11示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式1的第一示例。图12示出根据一些实施方式的定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式1的第二示例。图13示出根据一些实施方式的用于定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式2的第一示例。图14示出根据一些实施方式的定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式2的第二示例。图15示出根据一些实施方式的定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式3的第一示例。图16示出根据一些实施方式的定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式的定向敏感的光纤线缆组件的操作模式3的第二示例。图17示出根据一些实施方式的光纤陀螺仪的示意图。图18示出根据一些实施方式的井眼中的用于隔离隔室流和管材流的定向敏感的光纤线缆组件的横截面的示意图。图19示出根据一些实施方式的井眼中的用于隔离隔室流和管材流的定向敏感的光纤线缆组件的纵视图的示意图。图20示出根据一些实施方式的井眼中的用于地震采集的定向敏感的光纤线缆组件的横截面的示意图。图21示出根据一些实施方式的井眼中的用于地震采集的定向敏感的光纤线缆组件的纵视图的示意图。图22示出根据一些实施方式的使用定向敏感的光纤线缆系统的第一实施方式来隔离隔室流和管材流的示例方法的流程图。图23示出根据一些实施方式的使用定向敏感的光纤线缆系统的第二实施方式来隔离隔室流和管材流的示例方法的流程图。具体实施方式具有激光信号的光纤线缆可以被用于井下感测以沿着井眼收集数据。例如，分布式声感测(DAS)系统可以使用连接到激光盒的光纤线缆来检测井眼中的声频应变信号。激光盒中的激光源或激光发射器可以将短激光脉冲发送到光纤中。当激光脉冲的光朝向光纤的末端行进时，光与光纤内部的晶体分子相互作用，并且一部分光被散射回去，以被激光盒中的检测器或接收器检测到。可以分析检测到的光以确定影响光纤的声波的特性。然而，光纤线缆本质上不能感测外力的方向，因为光纤受周围环境的影响而无法检测源的方向。例如，如果DAS的光纤线缆受到来自地震源的声波的影响，则DAS无法确定已记录的声音是来自上方(例如，直接来自地震源的信号)还是来自下方的反射点或来自侧方(例如，被下方的地球地下层反射的信号)。换言之，光纤受到来自各个方向的源的影响，并且对方向不敏感。本公开描述了用于井下感测的定向敏感的光纤线缆系统。换言之，所描述的光纤线缆系统实现了定向敏感性，并且可以根据不同方向隔离外力(例如，声波)或者感测环境变化(例如，压力、应变-应力或温度变化)。光纤线缆系统的第一实施方式基于声隔离。如稍后在图1至图8中所示，第一实施方式包括：包括隔声材料的第一光纤线缆组件，所述隔声材料将多个光纤线缆(或光纤)声隔离成不同的部分，每个部分面向一个方向(例如，东、南、西、北、上、下、左或右)。位于不同部分中的光纤线缆可以检测在各个部分中接收到的声波，从而可以隔离来自与这些部分相关联的不同方向的声波。为了提高声可检测性和定向灵敏度，每个部分还包括声反射表面，以放大在该部分中接收的声波。声反射表面还可以具有弯曲的形状，使得声波朝向该部分中的光纤线缆被反射。激光信号被发送给多个光纤线缆，并且可以基于已返回的激光信号来确定声音方向。光纤线缆系统的第二实施方式基于瞬逝电磁(EM)耦合。如稍后在图10至图16中所示，第二实施方式包括：第二光纤线缆组件，该第二光纤线缆组件包括信号光纤和围绕信号光纤放置的多个感测光纤。声反射镜或压力反射镜可以用于将多个感测光纤分隔成面向不同方向的不同部分。向感测光纤发射激光信号，其中每个感测光纤承载一种激光信号，并且每种激光信号具有与其他激光信号不同的频率。环境变化可以改变感测光纤的折射率、减小感测光纤和信号光纤之间的距离或两者。当感测光纤和信号光纤之间的距离小于阈值，并且感测光纤和信号光纤具有相似的折射率时，发生瞬逝耦合，其中信号能量从感测光纤传递给信号光纤。可以基于信号光纤中接收到的瞬逝耦合信号的信号频率和幅度以及感测光纤中的信号强度变化来确定环境变化或声波的方向、幅度或频率。在一些实施方式中，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤线缆组件，包括：/n细长的壳体；/n多个光纤线缆，被放置在所述壳体内部并且纵向延伸；以及/n隔声材料，被放置在所述壳体内部并且纵向延伸，所述隔声材料包括：从所述壳体的中心朝向所述壳体的周界延伸的多个向外径向延伸的臂，所述多个臂将所述壳体内部的空间划分成多个声隔离部分，每个声隔离部分纵向延伸，每个声隔离部分包括所述多个光纤线缆中的至少一个光纤线缆，每个声隔离部分与所述多个声隔离部分中的其余部分声隔离，并且每个声隔离部分的隔声材料的表面被声反射材料覆盖。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180108 US 15/864,2541.一种光纤线缆组件，包括：
细长的壳体；
多个光纤线缆，被放置在所述壳体内部并且纵向延伸；以及
隔声材料，被放置在所述壳体内部并且纵向延伸，所述隔声材料包括：从所述壳体的中心朝向所述壳体的周界延伸的多个向外径向延伸的臂，所述多个臂将所述壳体内部的空间划分成多个声隔离部分，每个声隔离部分纵向延伸，每个声隔离部分包括所述多个光纤线缆中的至少一个光纤线缆，每个声隔离部分与所述多个声隔离部分中的其余部分声隔离，并且每个声隔离部分的隔声材料的表面被声反射材料覆盖。


2.根据权利要求1所述的光纤线缆组件，还包括：
在每个声隔离部分中的凝胶，其中，所述凝胶使该部分中的所述至少一个光纤线缆保持固定化。


3.根据权利要求2所述的光纤线缆组件，其中，所述凝胶是疏水性凝胶。


4.根据权利要求1所述的光纤线缆组件，其中，所述多个臂的数量是两个或四个。


5.根据权利要求1所述的光纤线缆组件，其中，所述多个臂将所述壳体内部的空间均匀地划分成所述多个声隔离部分。


6.根据权利要求1所述的光纤线缆组件，其中，所述壳体具有圆形横截面。


7.根据权利要求1所述的光纤线缆组件，还包括用于将所述光纤线缆组件固定在形成于地层中的井眼中的管材外部的带。


8.根据权利要求7所述的光纤线缆组件，还包括：
激光子组件，包括发射器和接收器，所述激光子组件被连接到所述多个光纤线缆，其中，所述发射器将激光脉冲发射到所述多个光纤线缆中，并且所述接收器从所述多个光纤线缆接收已返回的激光脉冲，其中，每个已返回的激光脉冲由相应的已发射的激光脉冲的反射和散射引起。


9.根据权利要求8所述的光纤线缆组件，其中，所述激光子组件在所述井眼的表面处。


10.根据权利要求8所述的光纤线缆组件，其中，所述激光子组件包括将所述多个光纤线缆连接到所述激光子组件的复用器。


11.根据权利要求8所述的光纤线缆组件，其中，所述发射器通过以下操作复用所述多个光纤线缆：
将预定数量的激光脉冲发送到所述多个光纤线缆中的第一线缆中；以及
在所述接收器接收到已返回的激光脉冲之后，将所述预定数量的脉冲发送到所述多个光纤线缆中的第二线缆中。


12.根据权利要求8所述的光纤线缆组件，还包括：
光纤陀螺仪，包括被缠绕在所述管材的外表面上的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和所述第二光纤沿彼此相反的方向缠绕，其中，所述第一光纤和所述第二光纤与所述多个光纤线缆不同，
其中，所述发射器连接到所述第一光纤的第一端且所述接收器连接到所述第一光纤的第二端，并且所述发射器连接到所述第二光纤的第一端且所述接收器连接到所述第二光纤的第二端，以及
其中，所述光纤陀螺仪被用于确定在所述管材正进入所述井眼时发生的所述管材的旋转的角速度。


13.根据权利要求12所述的光纤线缆组件，其中，在所述管材进入所述井眼期间：
所述发射器将第一激光脉冲发射到所述第一光纤中并且将第二激光脉冲发射到所述第二光纤中，其中，所述第一激光脉冲和所述第二激光脉冲沿相反的方向绕着所述管材行进；
所述接收器接收所述第一激光脉冲和所述第二激光脉冲；以及
所述光纤陀螺仪：
确定所述第一激光脉冲行进通过所述第一光纤的第一时间和所述第二激光脉冲行进通过所述第二光纤的第二时间；
基于所述第一时间与所述第二时间之间的差来确定所述旋转的角速度；以及
基于所确定的角速度来确定所述光纤线缆组件的取向。


14.根据权利要求7所述的光纤线缆组件，其中，所述井眼是水平井眼。


15.一种方法，包括：
向光纤线缆组件发射激光脉冲，其中，所述光纤线缆组件包括：
纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛罗德·赫梵汀，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA