Nova Patents
SA3671B1

Untitled record

Abstract

The invention relates to drill bits and methods for measuring drill bit conditions. A drill bit for drilling a subterranean formation includes a bit bearing at least one cutting element and configured for coupling to a drill string. The drill bit also includes a chamber formed within the bit and designed to maintain a pressure substantially near surface atmospheric pressure while drilling a subterranean formation. In addition, the drill bit may include at least an optical sensor mounted in the chamber and designed to sense at least a physical parameter exhibited by the drill bit while drilling an underground formation.

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Today

23 claims: 23 independent, 0 dependent

  1. 1
    1- A drill bit for drilling a subterranean formation, including:A drill bit carrying at least one cutting element and configured for coupling to a drill string;At least an optical sensor mounted in the drill bit and designed to sense an indication of at least a physical parameter displayed by the drill bit while drilling a subterranean formation;An electronics module installed in a drill bit and designed to carry out computer instructions Instructions designed to analyze at least a reflected light signal from an optical sensor to create a strain map related to sensing the indication, at least a physical parameter, that appears by the drill bit. 1- لقمة حفر drill bit لحفر تكوين تحت أرضي subterranean formation، تتضمن: لقمة حفر drill bit تحمل عنصر قطع cutting element واحد على الأقل ومهيأة للاقتران coupling بسلسلة حفر drill string؛ مستشعر ضوئي optical sensor على الأقل مثبت في لقمة الحفر drill bit ومصمم لاستشعار إشارة sensing an indication متغير مادي physical parameter على الأقل يظهر بواسطة لقمة الحفر drill bit أثناء حفر التكوين الجوفي subterranean formation؛ و وحدة أجهزة إلكترونية electronics module مثبتة في لقمة الحفر drill bit ومصمم لتنفيذ تعليمات كمبيوتر computer instructions، تعليمات كمبيوتر computer instructions المصممة لتحليل analyzing إشارة ضوء منعكس reflected light signal من المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل لإنشاء خريط جهد strain map متعلقة باستشعار إشارة sensing the indication المتغير المادي physical parameter على الأقل التي تظهر بواسطة لقمة الحفر drill bit .
  2. 2
    2- The drill bit according to protection element 1, where the optical sensor is installed at least proximate to the cutting element. 2- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث يتم تثبيت المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل مقربة proximate من عنصر القطع cutting element على الأقل.
  3. 3
    3- The drill bit according to Claim 1, wherein the optical sensor includes at least a network of at least optical fibers configured to sense an indication of at least a physical parameter displayed by the drill bit during drilling. drilling subterranean formation. 3- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث يشتمل المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل على شبكة على الأقل من ألياف ضوئية optical fibers مصممة configured لاستشعار إشارة sensing an indication المتغير المادي physical parameter على الأقل التي تظهر بواسطة لقمة الحفر drill bit أثناء حفر drilling التكوين الجوفي subterranean formation.
  4. 4
    4- The drill bit, according to protection item 1, where the optical sensor is installed at least inside a channel formed inside the drill bit. 4- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث يتم تثبيت المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل داخل قناة channel مشكلة داخل لقمة الحفر drill bit .
  5. 5
    5- The drill bit according to protection element 4, where the optical sensor is installed at least in the channel and the channel is capped and sealed to protect at least the optical sensor. 5- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 4، حيث يتم تثبيت المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل في القناة channel ويتم يتغطيةcapped القناة channel والإحكام sealed لحماية protect المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل.
  6. 6
    6- The drill bit according to protection element 1, where the physical parameter is chosen at least from the set that includes the stress at a location in the drill bit, the temperature at a location in the drill bit, and the pressure at a location in the drill bit. In a drill bit, an applied load is applied to a location in the drill bit, a torque is applied to a location in the drill bit, and an applied load is applied to at least the cutting element. 6- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث يتم اختيار المتغير المادي physical parameter على الأقل من المجموعة التي تشتمل على جهد strain على موقع في لقمة الحفر drill bit ، درجة حرارة temperature على موقع في لقمة الحفر drill bit ، ضغط pressure على موقع في لقمة الحفر drill bit ، حمل واقع applied load على موقع في لقمة الحفر drill bit ، عزم torque على موقع في لقمة الحفر drill bit ، وحمل واقع applied load على عنصر القطع cutting element على الأقل.
  7. 7
    7- The drill bit according to Protection Clause 1, wherein the optical sensor includes at least a Bragg fiber barrier formed within an optical fiber. 7- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث يشتمل المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل على حاجز ألياف fiber شبكي Bragg مشكل داخل ألياف ضوئية optical fiber.
  8. 8
    8- The drill bit in accordance with Protection Clause 1, wherein the bit includes one tricone bit and a fixed cutter bit. 8- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث تشتمل اللقمة bit على واحدة من لقمة ثلاثية المخروط tricone bit ولقمة قاطع ثابتة.
  9. 9
    9- The drill bit according to Protection Clause 8, wherein the fixed cutter bit includes one cast bit and one fixed cutter bit. 9- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 8، حيث تشتمل لقمة القاطع الثابت fixed cutter bit على واحدة من لقمة سبك cast bit ولقمة جسم صلب fixed cutter bit.
  10. 10
    10- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، تتضمن أيضاً منفذ اتصال communication port مقترن بشكل قابل قابل للتشغيل operably coupled بدائرة مرتبطة circuitry associated بالمستشعر الضوئي optical sensor على الأقل ومصمم configured للاتصال communication بجهاز بعيد remote device منتقى من المجموعة التي تشتمل على نظام معالجة عن بُعد remote processing system ونظام اتصال قياس أثناء الحفر measurement-while-drilling communication system. 10. The drill bit, in accordance with Claim 1, also includes a communication port operably coupled to a circuitry associated with at least an optical sensor and configured to communicate with a remote device selected from the group comprising a processing system. Remote processing system and measurement-while-drilling communication system.
  11. 11
    11- The drill bit according to claim 1, wherein the electronics module includes a sensor interface including a light source configured to transmit a light signal to at least an optical sensor, to receive a light signal signal from at least the optical sensor, or both. 11- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 1، حيث تشتمل وحدة الأجهزة الإلكترونية electronics module على واجهة مستشعر sensor interface بما في ذلك مصدر ضوء light source مصمم configured لنقل transmit إشارة ضوء light signal إلى المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل، لاستقبال إشارة ضوء light signal من المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل، أو كلاهما.
  12. 12
    12- Drill bit according to Protection Clause 11, where the light source includes a laser. 12- لقمة الحفر drill bit وفقاً لعنصر الحماية 11، حيث يشتمل مصدر الضوء light source على ليزر laser.
  13. 13
    13- An apparatus for drilling a subterranean formation, including:A bit bearing at least one cutting element and configured for coupling to a drill string;A chamber formed within the bit and configured to maintain a pressure substantially near surface atmospheric pressure while drilling a subterranean formation;At least an optical sensor mounted in the drill bit and designed to sense at least a physical parameter exposed by the bit while drilling a subterranean formation;An electronics module mounted in the drill bit and including: a sensor interface including a light source operably associated with at least one optical sensor;memory;A processor is operably coupled to memory and a sensor interface, a processor designed to execute computer instructions, where computer instructions are designed to: Controlling the delivery of a light signal from the light source to at least the optical sensor;And analyze the reflected light signal from at least the optical sensor. 13- معدة apparatus لحفر drilling تكوين تحت أرضي subterranean formation، تتضمن: لقمة bit تحمل عنصر قطع cutting element واحد على الأقل ومهيأة للاقتران coupling بسلسلة حفر drill string؛ غرفة chamber مشكلة داخل اللقمة bit ومصممة configured لحفظ maintaining ضغط pressure إلى حدٍ كبير بقرب ضغط جوي سطحي surface atmospheric pressure أثناء حفر التكوين الجوفي subterranean formation؛ مستشعر ضوئي optical sensor على الأقل مثبت في لقمة الحفر drill bit ومصمم لاستشعار sensing متغير مادي physical parameter على الأقل يظهر بواسطة اللقمة bit أثناء حفر التكوين الجوفي subterranean formation؛ و وحدة أجهزة إلكترونية electronics module مثبتة في لقمة الحفر drill bit وتتضمن: واجهة مستشعر sensor interface تتضمن مصدر ضوء light source ومرتبط بشكل قابل للتشغيل operably associated بالمستشعر الضوئي one optical sensor على الأقل؛ ذاكرة memory؛ و معالج processor مقترن بشكل قابل للتشغيل operably coupled بالذاكرة memory وواجهة المستشعر sensor interface، المعالج processor المصمم لتنفيذ تعليمات كمبيوتر computer instructions، حيث يتم تصميم تعليمات الكمبيوتر computer instructions لـ: التحكم بنقل controlling delivery إشارة ضوء light signal من مصدر الضوء light source إلى المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل؛ و تحليل analyzing إشارة ضوء منعكس reflected light signal من المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل.
  14. 14
    14- The apparatus according to protection element 13, wherein the optical sensor is installed in at least one of the channel foiined within the drill bit, the chamber, and a location proximate to at least the cutting element. 14- المعدة apparatus وفقاً لعنصر الحماية 13، حيث يتم تثبيت المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل في إحدى قنوات متوغلة channel foiined داخل لقمة الحفر drill bit ، الغرفة chamber، وموقع قريب location proximate من عنصر القطع cutting element على الأقل.
  15. 15
    15- The apparatus according to protection element 13, where computer instructions are also designed to generate a map that shows at least the location and the degree of a physical parameter sensed by the optical sensor at least at the location. 15- المعدة apparatus وفقاً لعنصر الحماية 13، حيث يتم تصميم أوامر الكمبيوتر computer instructions أيضاً لتوليد خريطة generating a map توضح موضع location على الأقل ودرجة degree متغير مادي physical parameter مستشعر بواسطة المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل على الموضع location على الأقل.
  16. 16
    16- The apparatus according to claim 13, wherein the optical sensor includes at least a network of at least optical fibers designed to sense an indication of at least a physical parameter displayed by the drill bit while drilling the underground formation. subterranean formation. 16- المعدة apparatus وفقاً لعنصر الحماية 13، حيث يشتمل المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل على شبكة network على الأقل من ألياف ضوئية optical fibers مصممة لاستشعار sensing an indication إشارة المتغير المادي physical parameter على الأقل التي تظهر بواسطة لقمة الحفر drill bit أثناء حفر التكوين الجوفي subterranean formation.
  17. 17
    17- Method, which includes:Provide at least an optical sensor inside the drill bit;measuring at least a physical parameter shown by a drill bit during a subterranean drilling operation using at least an optical sensor;And generating a map related to the results of measuring at least one physical parameter and illustrating one of the temperature, pressure, and strain at one or more of the Locations on the drill bit. 17- طريقة method، تتضمن: توفير مستشعر ضوئي optical sensor على الأقل داخل لقمة حفر drill bit ؛ قياس measuring متغير مادي physical parameter على الأقل يظهر بواسطة لقمة الحفر drill bit أثناء عملية حفر جوفي subterranean drilling operation باستخدام المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل؛ و توليد generating خريطة متعلقة map correlated بنتائج قياس results of the measuring المتغير المادي physical parameter على الأقل وتوضيح illustrating واحدة من درجة الحرارة temperature، الضغط pressure، وجهد strain عند واحد أو أكثر من المواقع على لقمة الحفر drill bit .
  18. 18
    18- The method according to Protection Clause 17, whereby providing at least an optical sensor inside a drill bit includes providing a network of at least a network of optical fibers inside the drill bit. 18- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 17، حيث يشتمل توفير مستشعر ضوئي optical sensor على الأقل داخل لقمة حفر drill bit على توفير شبكة على الأقل من ألياف ضوئية network of optical fibers داخل لقمة الحفر drill bit .
  19. 19
    19- The method according to Claim 17, wherein providing at least an optical sensor within a drill bit includes providing an optical fiber including at least a fiber bragg formed therein. 19- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 17، حيث يشتمل توفير مستشعر ضوئي optical sensor على الأقل داخل لقمة حفر drill bit على توفير ألياف ضوئية optical fiber بما في ذلك حاجز ألياف شبكي fiber Bragg على الأقل مشكلة بها.
  20. 20
    20- The method according to protection element 17, where measuring a physical parameter includes measuring at least one of the stress at one or more locations on or in the drill bit, a temperature at one or more of the drill bits. Locations on or in the drill bit, and pressure at one or more locations on or in the drill bit. 20- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 17، حيث يشتمل قياس measuring متغير مادي physical parameter على الأقل على قياسmeasuring واحد على الأقل من جهد strain عند واحد أو أكثر من المواقع locations على أو في لقمة الحفر drill bit ، درجة حرارة temperature عند واحد أو أكثر من المواقع locations على أو في لقمة الحفر drill bit ، وضغط pressure عند واحد أو أكثر من المواقع locations على أو في لقمة الحفر drill bit .
  21. 21
    21- The method, in accordance with Claim 20, also includes determining at least one applied load at one or more locations on the drill bit, a torque at one or more locations on the drill bit, and load Load applied to at least one cutting element on the drill bit from a strain measurement at one or more locations on or in the drill bit. 21- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 20، تتضمن أيضاً تحديد determining واحد على الأقل من حمل واقع applied load عند واحد أو أكثر من المواقع locations على لقمة الحفر drill bit ، عزم torque عند واحد أو أكثر من المواقع locations على لقمة الحفر drill bit ، وحمل واقع applied load على عنصر قطع cutting element واحد على الأقل على لقمة الحفر drill bit من قياس جهد strain measurement عند واحد أو أكثر من المواقع locations على أو في لقمة الحفر drill bit .
  22. 22
    22- The method according to claim 17, where measuring a physical parameter includes transmitting a light signal to at least the optical sensor, and analyzing a light signal reflected from at least the optical sensor. 22- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 17، حيث يشتمل قياس measuring متغير مادي physical parameter على الأقل على نقل إشارة ضوء light signal إلى المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل، وتحليل إشارة ضوء light signal منعكس من المستشعر الضوئي optical sensor على الأقل.
  23. 23
    23- The method, according to protection element 17, also includes comparing the generated strain map to an element analysis model of the drill bit. 23- الطريقة method وفقاً لعنصر الحماية 17، تتضمن أيضاً مقارنة خريطة الجهد المولدة generated strain map إلى نموذج تحليل عناصر محدود element analysis model للقمة الحفر drill bit .
Independent claims23