BR112012013772B1 - Fibra óptica e aparelho para estimar pelo mâmetro em um ambiente de fundo de poço - Google Patents
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Abstract
"fibra ótica insensível à curvatura com resistência ao hidrogênio melhorada". a presente invenção refere-se a uma fibra ótica que inclui um núcleo incluindo um material fotossensível disposto no mesmo, o núcleo tendo um primeiro índice de refração; um revestimento deprimido circundando o núcleo e tendo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração; e um revestimento externo circundando o revestimento deprimido e tendo um terceiro índice de refração que é maior do que o revestimento deprimido.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FIBRA ÓPTICA E APARELHO PARA ESTIMAR PELO MÂMETRO EM UM AMBIENTE DE FUNDO DE POÇO.
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [001] Este pedido reivindica o benefício da data do depósito do
Pedido de Patente US número de série 12/634.296 depositado em 09 de dezembro de 2009, para FIBRA ÓPTICA INSENSÍVEL À CURVATURA COM RESISTÊNCIA AO HIDROGÊNIO MELHORADA. ANTECEDENTES [002] Os sensores de fibra óptica são frequentemente utilizados para a obtenção de várias medições de superfície e de fundo de poço, tais como pressão, temperatura, estresse e tensão. Exemplos de sensores de fibra óptica incluem fibras ópticas tendo uma série de redes de Bragg de fibras. A distribuição de comprimento de onda a partir destas redes é afetada pela temperatura e tensão sobre a fibra, e, assim, tais fibras podem ser usadas para medir a temperatura e a tensão, por exemplo.
[003] Alguns sensores de fibra óptica utilizam núcleos dopados com materiais fotossensíveis. Materiais fotossensíveis, tais como germânio, são utilizados para facilitar a fabricação de redes, mas reagem prontamente com hidrogênio a temperaturas superiores a 100oC, o que limita o desempenho em ambientes agressivos, tais os fundos de poço. Além disso, estes materiais são frequentemente dopados fortemente no núcleo para aumentar a abertura numérica como para melhorar a resistência à microcurvatura e a resistência à macrocurvatura. Uma fibra exemplar inclui um núcleo de sílica dopado com germânio, um revestimento combinado dopado com flúor e fósforo e um revestimento externo de sílica pura que é muitas vezes o tubo de deposição em execução fabricado através Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD).
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2/14 [004] Os ambientes de fundo de poço são geralmente severos, e podem expor as fibras a condições tais como calor e pressão intensos. Quando as fibras ópticas, tais como fibras de sílica dopadas com germânio, são expostas a tais ambientes como, as perdas de atenuação podem aumentar significativamente. Estas perdas são pelo menos parcialmente devido a perdas de hidrogênio nas fibras. Por exemplo, um tipo de perda, referida no presente documento como perda induzida por borda de comprimento de onda curto (SWE), está associado com defeitos do tipo deficientes em dopante (por exemplo, germânio) ao longo da fibra. Átomos de hidrogênio serão ligados a quaisquer ligações abertas ou fracas na estrutura de vidro, tais como a certos átomos dopantes (por exemplo, Ge, Sn, Pb, Sb, B, P) na proximidade de centros deficientes de oxigênio dopante, ou para formar SiOH e/ou OH dopante. Para fibras dopadas com germânio, por exemplo, a atenuação aumenta rapidamente com aumentos na temperatura.
[005] Uma fibra óptica com um núcleo de sílica pura é muitas vezes empregada em aplicações em fundo de poço, devido à sua resistência inerente à atenuação induzida com hidrogênio a temperaturas acima de 80oC. O núcleo de sílica pura carece de materiais fotossensíveis preferidos para os processos de fabricação de redes padrão em, por exemplo, 248 nm ou 193 nm.
[006] Os aumentos na concentração de materiais fotossensíveis, tal como germânio, aumentam a sensibilidade dos sensores de fibra à perda de hidrogênio. Assim, fibras ópticas de alta NA tendo núcleos fotossensíveis altamente dopados, embora tendo uma NA relativamente alta e sensibilidade reduzida a micro e macrocurvaturas, exibem alta perda induzida com hidrogênio, especialmente quando expostas a ambientes de fundos de poço.
SUMÁRIO [007] Uma fibra óptica inclui: um núcleo incluindo um material fo
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3/14 tossensível disposto na mesma, o núcleo tendo um primeiro índice de refração; um revestimento deprimido em torno do núcleo e tendo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração; e um revestimento exterior em torno do revestimento deprimido e tendo um terceiro índice de refração que é maior do que o revestimento deprimido.
[008] Uma fibra óptica inclui: um núcleo incluindo um material fotossensível disposto na mesma, o núcleo tendo um primeiro índice de refração; e um revestimento em torno do núcleo e tendo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração.
[009] Um aparelho para estimar pelo menos um parâmetro em um ambiente de fundo de poço inclui: um sensor de fibra óptica configurado para ser disposta em um poço e incluindo uma fibra óptica, a fibra óptica incluindo um núcleo tendo um primeiro índice de refração e um material fotossensível disposto no mesmo, e um revestimento deprimido em torno do núcleo e tendo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração; pelo menos, uma unidade de medição disposta na fibra óptica; uma fonte de luz configurada para enviar um sinal óptico para dentro da óptica fibra; e um detector configurado para receber um sinal de retorno gerado por pelo menos uma unidade de medição e gerar dados representativos de pelo menos um parâmetro.
[0010] Com referência agora aos desenhos, em que os elementos semelhantes são numerados de maneira similar nas várias figuras: [0011] a figura 1 é uma vista em seção transversal frontal de uma modalidade de uma fibra óptica;
[0012] a figura 2 descreve um perfil de índice exemplar da fibra óptica da figura 1;
[0013] a figura 3 descreve um perfil de índice exemplar de uma
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4/14 modalidade de uma fibra óptica;
[0014] a figura 4 é uma vista em seção transversal lateral de uma modalidade de um aparelho de medição incorporando a fibra óptica da figura 3;
[0015] a figura 5 descreve um aparelho de fundo de poço incorporando a fibra óptica da figura 3; e [0016] a figura 6 é um fluxograma ilustrando um método exemplar de fabricação de uma fibra óptica.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0017] Com referência às figuras 1 e 2, uma vista em seção transversal de uma modalidade de uma fibra óptica 10 é ilustrada e um perfil de índice de refração associado é mostrado. Na figura 1, a fibra óptica 10 inclui um núcleo fotossensível 12 tendo um primeiro índice de refração (nnúcleo) e um diâmetro d e um revestimento tendo um segundo índice de refração (nrevestimento) tendo um diâmetro externo D. O primeiro índice de refração é maior do que o segundo índice de refração, isto é, nnúcleo>nrevestimento. Em uma modalidade, a fibra óptica 10 é um revestimento deprimido ou um revestimento profundamente deprimido de fibra óptica. Uma fibra óptica profundamente deprimida é geralmente uma fibra óptica de modo único que tem um revestimento com um índice de refração muito baixo com relação ao núcleo com um revestimento externo com aproximadamente o mesmo índice como o núcleo. Em uma modalidade, uma fibra óptica de revestimento deprimido é uma fibra óptica em que a diferença entre nnúcleo e nrevestimento, referido como An, é pelo menos cerca de 0,008. O revestimento 14 é, em uma modalidade, dopado com materiais apropriados para diminuir nrevestimento com relação à sílica pura, e ou o revestimento externo, nexterno. A abertura numérica, NA, é definida como NA = (nnúcleo2 - nrevestimento2)1/2. Em uma modalidade, a abertura numérica (NA) da fibra óptica 10 é pelo menos cerca de
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0,08.
[0018] Em uma modalidade, o núcleo 12 é um núcleo do tipo de fibra de modo único (SMF) que tem um índice de refração constante ao longo do eixo radial do núcleo 12. O núcleo 12 pode ser feita a partir de materiais condutores oticamente apropriados incluindo vidros tal como vidro de sílica ou quartzo. O núcleo 12, em uma modalidade, é dopado com um ou mais de vários materiais tais como materiais fotossensíveis, que têm o efeito de aumentar ou de outro modo alterar nnúcleo com relação ao material não dopado. Exemplos de tais materiais incluem germânio (Ge), estanho (Sn), fósforo (P), tântalo (Ta), titânio (Ti), chumbo (Pb), de lantânio (La), alumínio (Al), gálio (Ga), antimônio (Sb), e quaisquer outros materiais apropriados para dopagem em vidro ou outros materiais de núcleo. Em uma modalidade, o núcleo 12 é levemente dopado com material fotossensível. Em uma modalidade, material levemente dopado refere-se a material tendo uma concentração de dopante suficiente para elevar o índice de refração do material em cerca de 0,0001 ou menos. Por exemplo, a concentração de dopante é suficiente para aumentar nnúcleo entre cerca de 0,0001 e cerca de 0,04. Em um exemplo, a concentração de dopante é suficiente para aumentar nnúcleo entre cerca de 0,003 e 0,01. Em uma modalidade, a concentração de material fotossensível é reduzida, mas inclui uma concentração mínima que permite a rede de Bragg da fibra ou outra fabricação de unidade de medição.
[0019] Em uma modalidade, para obter um núcleo aumentado de índice de refração, o núcleo é dopado com um dopante de núcleo tal como o germânio ou outro material de aumento de índice na faixa de entre cerca de 0,5 e cerca de 15 por cento em peso (%/p). Em um exemplo, a concentração de dopante de núcleo está entre cerca de 2,5 e cerca de 10 %/p do núcleo.
[0020] O revestimento 14 é uma camada de revestimento dopada
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6/14 incluindo um material oticamente condutor tal como vidro de sílica que é dopado com um dopante tendo a capacidade de diminuir o nrevestimento com relação ao material não dopado. Exemplos de tais dopantes de revestimento incluem flúor e boro O revestimento 14 tem uma concentração de dopante suficiente para resultar em uma diferença de índice com relação à sílica na fibra óptica 10 que é pelo menos cerca de -0,001 Em uma modalidade, o revestimento 14 é levemente dopado com um dopante de revestimento para obter uma concentração de dopante suficiente para diminuir o índice de refração do material de revestimento com relação à sílica pura em pelo menos 0,001. Por exemplo, a concentração de dopante é suficiente para diminuir nrevestimento entre cerca de 0,001 e cerca de 0,02. A concentração de dopante pode ser, em um exemplo, suficiente para aumentar nrevestimento entre cerca de 0,003 e 0,01.
[0021] Em uma modalidade, para alcançar um índice de refração de revestimento reduzido, o revestimento é dopado com um dopante tal como flúor ou outro material de redução de índice na faixa de entre cerca de 0,03%/p e cerca de 5%/p. Por exemplo, a concentração de dopante de revestimento está entre cerca de 0,5 e cerca de 3 %/p do revestimento.
[0022] Um índice de refração de uma fibra óptica 10 exemplar é mostrado na figura 3. Como mostrado no mesmo, a fibra óptica 10 inclui um núcleo de sílica (SiO2) dopado com germânio (GeO2). O núcleo é dopado com Ge de modo que a diferença de índice (isto é, a diferença entre o núcleo dopado em comparação com um núcleo de sílica não dopado) é cerca de 0,006 ou menos. O revestimento é dopado com flúor (F) para reduzir o índice de refração de modo que a diferença de índice (isto é, a diferença entre o revestimento dopado em comparação com um revestimento não dopado) está entre cerca de 0,005 e 0,006. Consequentemente, como mostrado neste exemplo,
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7/14 a diferença de índice total entre o núcleo e o revestimento está entre cerca de 0,010 ou mais.
[0023] Um exemplo da fibra óptica 10 inclui um núcleo 12 dopado com germânio de modo único, semelhante ao núcleo de uma fibra de comunicações típica. O núcleo 12 é um núcleo de sílica levemente dopado com germânio, por exemplo, tendo uma concentração de germânio de cerca de 3%/p. Em um exemplo, o núcleo dopado com germânio tem uma concentração de germânio suficiente para aumentar nnúcleo em cerca de 0,0055 com relação ao material não dopado. O revestimento 14 inclui um revestimento de sílica dopado com flúor e/ou boro tendo uma concentração de dopante suficiente para diminuir nrevestimento para, pelo menos, menos do que 0,001 menos do que sílica pura.
[0024] A abertura numérica da fibra neste exemplo está na faixa de 0,16-0,20 enquanto utilizando somente a metade de germânio tipicamente requerido para fabricar este projeto com um revestimento de sílica pura. A fibra melhorou a resistência à perda de hidrogênio, bem como resistência à microcurvatura e à macrocurvatura melhorada, e pode ser utilizada em estruturas de cabo ou outras configurações que conferem tensão sobre a fibra, tais como revestimentos de poliimida e estruturas compósitas.
[0025] Em uma modalidade, o revestimento 14 inclui duas regiões ou camadas de revestimento referidas como um revestimento 14 interno e um revestimento externo 15. O revestimento externo 15 circunda o revestimento interno 14, que por sua vez circunda o núcleo 12. O revestimento interno tem um índice de refração nrevestimento que é menor que nnúcleo. O revestimento externo tem um índice de refração n externo que é, em uma modalidade, maior do que nrevestimento. O nexterno do revestimento externo pode ser menor do que ou pelo menos aproximadamente igual a nnúcleo. Em uma modalidade, o diâme
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8/14 tro do revestimento D e o diâmetro de núcleo d são configurados de modo que uma relação entre os diâmetros do núcleo e do revestimento (D/d) é maior do que 2. Em uma modalidade, a relação D/d é maior do que 8,5.
[0026] Com referência à figura 4, em uma modalidade, a fibra óptica 10 é configurada como um sensor de fibra óptica. Nesta modalidade, a fibra óptica 10 inclui pelo menos uma unidade de medição 16 disposta na mesma. Por exemplo, a unidade de medição 16 é uma rede de Bragg de fibra disposta no núcleo 12 que é configurada de modo a refletir uma porção de um sinal óptico como um sinal de retorno, que pode ser detectado e/ou analisado para estimar um parâmetro da fibra óptica 10 e/ou um ambiente circundante.
[0027] Uma rede de Bragg de fibra (FBG) é uma modulação de índice de refração periódico permanente no núcleo de uma fibra óptica que se estende ao longo de um comprimento selecionado do núcleo, tal como cerca de 1-100 mm. A FBG reflete a luz dentro de uma largura de banda estreita centrada no comprimento de onda de Bragg λΒ. O comprimento de onda de Bragg refletido λΒ a partir de uma alteração de FBG com alterações nas condições em torno da fibra, tais como temperatura e pressão, suficientes para alterações no índice de refração eficaz visto por propagação de luz e/ou o período de rede física da FBG. Ao medir o comprimento de onda de Bragg refletido λΒ, uma FBG pode ser usada como um sensor para medir essas condições. As redes de Bragg também podem ser usadas como um sensor de pressão medindo o deslocamento no comprimento de onda de Bragg causada pela compressão da fibra.
[0028] Os materiais específicos que compõem o núcleo 12, o revestimento 14, tais como materiais fotossensíveis e dopantes, não estão limitados aos descritos no presente documento. Quaisquer materiais suficientes para uso em fibras ópticas e/ou apropriados para afetar
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9/14 o índice de refração podem ser usados como desejado. Além disso, os diâmetros ou tamanhos do núcleo 12 e do revestimento 14 não são limitados, e podem ser modificados, conforme desejado ou requerido para um projeto ou aplicação particular. Além disso, a fibra óptica 10 não está limitada ao material específico ou às concentrações de dopante descritas no presente documento. As concentrações (que podem ser expressas como percentagem molar, percentagem em peso ou densidade) podem ser modificadas conforme necessário para afetar o índice de refração e as características de abertura numérica descritas no presente documento.
[0029] Um exemplo de uma aplicação da fibra óptica 10 e/ou do sensor de fibra óptica é mostrado na figura 5, em que um aparelho de medição de fundo de poço 20 é ilustrado. O aparelho de medição de fundo de poço 20 é configurado para medir os vários parâmetros de fundo de poço, tais como tensão, estresse, temperatura e pressão. Em uma modalidade, o aparelho 20 inclui a fibra óptica 10, que é configurada como um sensor de fibra óptica sensoriando a tensão. Embora a fibra óptica 10 descrita no presente documento seja descrita como uma fibra de sensoriamento de tensão, ela pode ser utilizada para medir qualquer um dos vários fundos de poço e parâmetros de superfície ou ser utilizada em outras capacidades, tal como comunicação.
[0030] O aparelho 20 inclui uma unidade de superfície 22 e pelo menos um sensor de fibra óptica 24. O sensor de fibra óptica 24 inclui a fibra óptica 10. Em uma modalidade, o sensor de fibra óptica 24 inclui uma pluralidade de unidades de medição 16 tais como redes de Bragg de fibra (FBGs) distribuídas ao longo de um comprimento da fibra óptica 10.
[0031] A unidade de medição de superfície 22 inclui um laser sintonizável 26, um detector 28 e uma unidade de processamento 30. O detector 28 pode ser qualquer tipo apropriado de fotodetector, tal como
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10/14 uma montagem de diodos. O detector 28 é configurado para receber sinais de retorno refletidas a partir das unidades de medição 16 (por exemplo, FBGs) e gerar dados de medição.
[0032] O sensor de fibra óptica 24 é configurado para ser disposto em um poço 32 e estender-se ao longo de um comprimento desejado do poço 32. Exemplos de parâmetros que podem ser medidos utilizando o sensor de fibra óptica incluem temperatura, tensão, pressão, posição, forma e vibração.
[0033] Em uma modalidade, o sensor de fibra óptica 24 é disposto sobre ou em relação a um portador ou alojamento 32, tal como um segmento de coluna de perfuração, ferramenta de fundo de poço ou montagem no fundo do poço. Por exemplo, múltiplos sensores de fibra óptica 24 podem ser incorporados em uma tela de areia 24 poços disposta para monitorar a tensão e adquirir uma imagem de deformação tridimensional da tela 24. Como aqui descrito, poço ou fundo de poço refere-se a um único orifício que compõe todo ou parte de um poço perfurado. Além disso, deve ser notado que portador tal como utilizado no presente documento, refere-se a qualquer estrutura apropriada para ser baixada dentro de um fundo de poço ou para conectar uma broca ou ferramenta de fundo de poço à superfície, e não está limitado à estrutura e configuração descritas no presente documento. Exemplos de portadores incluem tubos de invólucro, cabos de aço, sondas de cabos de aço, sondas de linhas de óleo e gás, disparos de queda, fundos de poços submarinos, BHA's, inserções de coluna de perfuração, módulos, alojamentos internos e porções de substrato dos mesmos.
[0034] O aparelho 20 pode ser utilizado em conjunto com métodos para estimar vários parâmetros de um ambiente de poço e/ou do aparelho 20. Por exemplo, um método inclui dispor o sensor de fibra óptica 24 e/ou o fundo de poço do portador 32, que emite um sinal de medi
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11/14 ção a partir do laser 26 e propaga o sinal através da fibra óptica 10. As redes de Bragg ou outras unidades de medição 16 refletem uma porção do sinal de volta à unidade de superfície 22 através da fibra óptica 10. O comprimento de onda deste sinal de retorno é deslocado em relação ao sinal de medição devido a parâmetros tais como tensão e temperatura. O sinal de retorno é recebido pela unidade de superfície 22 e é analisado para estimar os parâmetros desejados.
[0035] A figura 6 ilustra um método 40 de fabricação de fibra óptica 10. O método 40 inclui um ou mais estágios 41-46. Em uma modalidade, o método 40 inclui a execução de todos os estágios 41-46 na ordem descrita. No entanto, certos estágios podem ser omitidos, os estágios podem ser adicionados, ou a ordem dos estágios alterada.
[0036] No primeiro estágio 41, uma pré-forma de fibra óptica fotossensível é fabricada utilizando qualquer um de uma variedade de métodos apropriados. Tais métodos incluem métodos de deposição, tais como deposição de vapor químico (CVD), deposição de vapor químico modificado (MCVD), deposição de vapor químico de plasma (PCDV), deposição axial de fase de vapor (VAD) e deposição de vapor externa (OVD). Em uma modalidade, a pré-forma inclui um núcleo de préforma tendo uma primeira concentração de um material fotossensível tal como germânio. A pré-forma inclui uma camada de revestimento de pré-forma tendo uma segunda concentração de pelo menos um dopante tal como flúor e/ou boro. Em um exemplo, o núcleo de pré-forma é um núcleo levemente dopado incluindo um material oticamente condutor, tal como sílica, levemente dopado com germânio (por exemplo, menor do que ou igual a 10% em peso molar).
[0037] Em uma modalidade, o pré-molde (e a fibra óptica subsequente) inclui o núcleo, o revestimento e as regiões de revestimento externas. O núcleo tem um índice de refração aumentado em relação à sílica devido ao aumento do índice de dopantes, como germânio. O
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12/14 revestimento tem um índice de refração diminuído com relação à sílica devido a dopantes de diminuição de índice tais como boro e flúor. O revestimento exterior pode ser sílica pura ou dopada para elevar o índice de refração. Em um exemplo, o revestimento externo é formado a partir do tubo de pré-forma utilizado no processo de um MCVD. Consequentemente, para a pré-forma e subsequente fibra óptica nesta modalidade, nnúcleo > n revestimento, nnúcleo > nexterno , e nexterno > nrevestimento.
[0038] Em uma modalidade, a pré-forma (e a fibra óptica subsequente) inclui um núcleo e uma região de revestimento. A pré-forma pode ser fabricada nesta modalidade, por um método tal como OVD ou VAD. O núcleo inclui um material fotossensível que aumenta o índice de refração, e o revestimento tem um índice de refração diminuído com relação à sílica devido aos dopantes diminuindo o índice. O revestimento é dopado de modo que o índice de refração é baixado substancialmente de modo que uma concentração mais baixa de dopante é requerida no núcleo para elevar o índice e alcançar a mesma NA como uma fibra desprovida de um dopante revestimento.
[0039] No segundo estágio 42, um comprimento de fibra óptica é traçado a partir da pré-forma.
[0040] No terceiro estágio 43, as unidades de medida tais como redes de Bragg (FBGs) são fabricadas na fibra óptica. As unidades de medição podem ser fabricadas, quer durante a formação das fibras, tais como em uma torre de extração de fibra, ou após a formação das fibras. Exemplos de métodos de fabricação de FBG incluem escrita de entalhamento e ultravioleta (UV). Por exemplo, FBGs podem ser criadas em uma fibra fotossensível (isto é, uma fibra, incluindo um dopante fotossensível tal como germânio) iluminando transversalmente a fibra com um padrão de interferência periódica gerada por luz de laser ultravioleta (UV).
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13/14 [0041] O projeto de fibra óptica descrito no presente documento é apropriado para qualquer número de dispositivos de medição. Por exemplo, a fibra óptica 10 é bem apropriada para uso como um sensor de fibra óptica de redes de Bragg. O projeto de fibra óptica proporciona um equilíbrio entre a fotossensibilidade requerida para a fabricação das redes, a resistência ao hidrogênio, e resistência à microcurvatura e à macrocurvatura.
[0042] As fibras ópticas, aparelhos e métodos descritos no presente documento fornecem várias vantagens sobre os métodos e dispositivos existentes. Por exemplo, as fibras ópticas descritas no presente documento apresentam uma NA grande, enquanto incluindo uma quantidade reduzida de dopante fotossensível, e enquanto preservando os níveis de fotossensibilidade requeridos, bem como resistência ao hidrogênio e resistência à curvatura. Por exemplo, as fibras ópticas descritas no presente documento demonstram um An alto, sem a necessidade de aumentar os níveis do dopante germânio, resultando em uma maior resistência ao hidrogênio do que as fibras fotossensíveis da técnica anterior. Isto é vantajoso sobre as fibras fotossensíveis típicas que requerem grandes quantidades de germânio para alcançar nas altas, que aumentam a suscetibilidade à perda de hidrogênio.
[0043] Em conexão com os presentes ensinamentos, várias análises e/ou componentes analíticos podem ser utilizados, incluindo sistemas digitais e/ou analógicos. O aparelho pode ter componentes tais como processador, meios de armazenamento, memória, entrada, saída, link de comunicações (com fio, sem fio, lodo pulsado, óptico ou outro), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (analógico ou digital) e outros desses componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer a operação e análise do aparelho e métodos divulgados no presente documento em qualquer de um dos vários modos bem apreciados na técnica. ConsiPetição 870190089667, de 10/09/2019, pág. 16/25
14/14 dera-se que estes ensinamentos podem ser, mas não precisam ser, implementados em conjunto com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenados em um meio legível por computador, incluindo memória (ROMs, RAMs), ópticos (CD-ROMs), ou magnéticos (discos, unidades rígidas), ou qualquer outro tipo que, quando executado, faz com que um computador implemente o método da presente invenção. Estas instruções podem prover a operação de equipamentos, controle, coleta de dados e análises e outras funções consideradas relevantes por um projetista do sistema, proprietário, usuário ou outro pessoal, além das funções descritas na presente divulgação. [0044] Embora a invenção tenha sido descrita com referência às modalidades exemplares, será entendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem sair do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas pelos peritos na técnica para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem sair do escopo essencial da mesma. Portanto, é pretendido que a invenção não seja limitada à modalidade particular divulgada como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção.
Claims (18)
- REIVINDICAÇÕES1. Fibra óptica (10) caracterizada pelo fato de que compreende:um núcleo (12) incluindo um material fotossensível de índice de refração aumentado disposto no mesmo, o núcleo (12) possuindo um primeiro índice de refração, o núcleo (12) possuindo uma concentração do material fotossensível, a concentração do material fotossensível sendo substancialmente igual à menor concentração que permite fabricação da rede de Bragg de fibra por iluminação do material fotossensível com radiação eletromagnética;um revestimento (14) deprimido circundando o núcleo (12) e possuindo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração; e um revestimento externo (15) circundando o revestimento deprimido e possuindo um terceiro índice de refração que é mais alto do que o do revestimento deprimido.
- 2. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a abertura numérica é maior do que 0,10.
- 3. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma relação de um diâmetro D do revestimento interno e um diâmetro d do núcleo (12) é pelo menos uma dentre: maior do que 2 e maior do que 8,5.
- 4. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma diferença entre o primeiro índice de refração e o segundo índice de refração é pelo menos uma dentre: maior do que pelo menos 0,003 e entre cerca de 0,002 e cerca de 0,06.
- 5. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fibra óptica (10) é configurada como um sensor de fibra óptica (24) e inclui pelo menos uma unidade dePetição 870190089667, de 10/09/2019, pág. 18/252/4 medição (16) disposta no mesmo.
- 6. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o núcleo (12) inclui pelo menos um dopante de núcleo configurado para elevar o primeiro índice de refração.
- 7. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que uma concentração do pelo menos um dopante de núcleo é pelo menos uma dentre: i) suficiente para elevar o primeiro índice de refração em relação à sílica pura em uma quantidade entre cerca de 0,001 e cerca de 0,006, e ii) entre cerca de 0,03 e 5 mol, por cento do núcleo (12).
- 8. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o revestimento inclui pelo menos um dopante de revestimento configurado para diminuir o segundo índice de refração em relação à sílica pura.
- 9. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um dopante de revestimento possui uma concentração suficiente para baixar o segundo índice de refração de modo que uma diferença entre o primeiro índice de refração e o segundo índice de refração seja pelo menos cerca de 0,001.
- 10. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um dopante de núcleo possui uma primeira concentração suficiente para elevar o primeiro índice de refração em relação à sílica pura para um valor entre cerca de 0,001 e cerca de 0,04, e o pelo menos um dopante de revestimento possui uma segunda concentração suficiente para diminuir o segundo índice de refração em relação à sílica pura para um valor entre cerca de 0,001 e cerca de 0,02.
- 11. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um dopante de revestimento é selecionado a partir de pelo menos um de flúor e boro.Petição 870190089667, de 10/09/2019, pág. 19/253/4
- 12. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o revestimento é codopado com pelo menos um dopante selecionado a partir de pelo menos um dentre germânio, estanho, fósforo, tântalo, titânio, chumbo, lantânio, alumínio, gálio e antimônio.
- 13. Fibra óptica (10) caracterizada pelo fato de que compreende:um núcleo (12) incluindo um material fotossensível de índice de refração aumentado disposto no mesmo, o núcleo (12) possuindo um primeiro índice de refração, o núcleo (12) possuindo uma concentração mínima do material fotossensível, a concentração do material fotossensível sendo substancialmente igual à menor concentração que permite fabricação da rede de Bragg de fibra por iluminação do material fotossensível com radiação eletromagnética; e um revestimento circundando o núcleo (12) e possuindo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração, o revestimento incluindo pelo menos um dopante configurado para diminuir o segundo índice de refração.
- 14. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a fibra óptica (10) é configurada como um sensor de fibra óptica (24) e inclui pelo menos uma unidade de medição (16) disposta no mesmo.
- 15. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o núcleo (12) inclui pelo menos um dopante de núcleo configurado para elevar o primeiro índice de refração.
- 16. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o revestimento inclui pelo menos um dopante possuindo uma concentração suficiente para diminuir o segundo índice de refração de modo que uma diferença entre o primeiro índice de refração e o segundo índice de refração seja pelo menosPetição 870190089667, de 10/09/2019, pág. 20/254/4 cerca de 0,001.
- 17. Fibra óptica (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o núcleo (12) inclui pelo menos um dopante de núcleo possuindo uma primeira concentração suficiente para elevar o primeiro índice de refração em relação à sílica pura para um valor entre cerca de 0,001 e cerca de 0,04, e o pelo menos um dopante de revestimento possui uma segunda concentração suficiente para diminuir o segundo índice de refração em relação à sílica pura para um valor entre cerca de 0,001 e cerca de 0,02.
- 18. Aparelho para estimar pelo menos um parâmetro em um ambiente de fundo de poço (32) caracterizado pelo fato de que compreende:um sensor de fibra óptica (24) configurado para ser disposto em um poço (32) e incluindo uma fibra óptica (10), a fibra óptica (10) incluindo um núcleo (12) possuindo um primeiro índice de refração e um material fotossensível de índice de refração aumentado disposto no mesmo, e um revestimento deprimido circundando o núcleo (12) e possuindo um segundo índice de refração que é mais baixo do que o primeiro índice de refração, o núcleo (12) possuindo uma concentração mínima do material fotossensível, a concentração do material fotossensível sendo substancialmente igual à menor concentração que permite fabricação da rede de Bragg de fibra por iluminação do material fotossensível com radiação eletromagnética;pelo menos uma unidade de medição (16) disposta na fibra óptica (10);uma fonte de luz configurada para enviar um sinal óptico dentro da fibra óptica (10); e um detector (28) configurado para receber um sinal de retorno gerado pela pelo menos uma unidade de medição (16) e gerar dados representativos do pelo menos um parâmetro.
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