[发明专利]具有光纤的井下钻探最优化钻环

权利要求书

1.一种用于邻近井筒内的钻探工具的钻探最优化钻环，所述钻探最优化钻环包括：

管段，其被设定尺寸并被配置来安装在邻近所述钻探工具的钻柱中；

凹槽，其被形成在所述管段的外壁内，而且所述凹槽形成围绕所述管段的圆周的一路径；以及

光纤传感器长丝，其被设定尺寸并被配置来装配在所述凹槽内并具有多个传感器元件，其中所述多个传感器元件中的每个传感器元件包括所述传感器长丝的段；

其中所述传感器长丝被配置来感应所述井筒的状态以及所述钻探最优化钻环上的负载。

2.根据权利要求1所述的钻探最优化钻环，其中所述多个传感器元件被串联布置。

3.根据权利要求1或2所述的钻探最优化钻环，其中所述多个传感器元件中的每个传感器元件包括反射器。

4.根据权利要求1或2所述的钻探最优化钻环，其中所述多个传感器元件中的每个传感器元件包括布拉格光栅。

5.根据权利要求1或2所述的钻探最优化钻环，其中所述多个传感器元件包括：

轴向偏转传感器；

弯矩传感器；

径向偏转传感器；

扭转偏转传感器；

压力传感器；以及

温度传感器。

6.根据权利要求1或2所述的钻探最优化钻环，其中所述凹槽形成围绕所述管段的圆周的振荡路径。

7.根据权利要求1或2所述的钻探最优化钻环，其中所述管段还包括电子底架隔室，并且其中所述钻探最优化钻环还包括被设置在所述电子底架隔室内并耦接至所述传感器长丝的传感器控制单元。

8.一种用于从井筒收集信息的系统，所述系统包括：

地面控制器，其能够操作来控制钻柱的操作参数，所述钻柱具有钻探工具和邻近所述钻探工具的钻探最优化钻环，所述钻探最优化钻环具有钻环传感器、控制单元、动力源以及光源，其中：

所述钻环传感器包括传感器长丝，

所述控制单元被通信地耦接至所述传感器长丝以及所述地面控制器，

所述光源被光学地耦接至所述传感器长丝，

所述动力源电耦接至所述控制单元和所述光源，

所述传感器长丝围绕所述钻探最优化钻环的外围来设置，并且其中所述传感器长丝的反射率被配置来在井筒的一个或多个状态变化时变化，并且

所述控制单元包括测量所述传感器长丝的反射率并检测所述传感器长丝的反射率中的变化的光传感器。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述传感器长丝被设置在凹槽内，所述凹槽被形成在所述钻探最优化钻环的外表面内，并且其中所述传感器长丝包括围绕所述钻探最优化钻环的圆周来布置以感应多个被感应的参数的多个传感器元件。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器元件中的每个传感器元件被串联布置并通过中间反射器与邻接的传感器元件分离。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个传感器元件中的每个传感器元件被串联布置并且通过中间布拉格光栅与邻接的传感器元件分离，并且其中第一传感器元件被配置来提供指示所述井筒的测量值而其中第二传感器元件被配置来提供指示所述钻探最优化钻环的偏转的测量值。

12.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述控制单元能够操作来将指示所述钻探最优化钻环的偏转的测量值通信至所述地面控制器，并且其中地面控制器能够操作来响应于接收测量值来调整所述钻柱的操作。

13.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述钻探最优化钻环包括被形成在所述钻探最优化钻环内的第一凹槽，并且其中所述传感器长丝被设置在所述第一凹槽内。