BR112012028076B1

BR112012028076B1 - Aparelho e sistema incluindo sensores interferométricos de múltiplos intervalos para estimar propriedades

Info

Publication number: BR112012028076B1
Application number: BR112012028076-7A
Authority: BR
Inventors: Brooks A. Childers; Lance A. Beckner; Robert M. Harman; Daniel S. Homa
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2021-10-19
Also published as: GB201218179D0; WO2011139468A3; DK201200683A; US8793102B2; NO343961B1; DK179975B1; WO2011139468A2; CA2798018A1; US20110172959A1; NO20121189A1; GB2493468A; BR112012028076A2; CA2798018C; US20130311095A1; GB2493468B; MY165330A

Abstract

sensores interferométricos de múltiplos intervalos. a presente invenção refere-se a, um aparelho para estimar uma propriedade que inclui um tubo de núcleo oco e uma guia de luz de entrada disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco. o aparelho também inclui um segundo intervalo disposto dentro do tubo de núcleo oco e separado da guia de luz de entrada por uma largura de intervalo de ar. o segundo intervalo é formado a partir de um primeiro material sólido e tem uma largura do segundo intervalo. o aparelho também inclui um terceiro intervalo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco e que está mais distante da guia de luz de entrada em comparação ao segundo intervalo. o terceiro intervalo é formado a partir de um segundo material sólido e tem uma largura do terceiro intervalo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA RELACIONADA A PEDIDOS E A PRIORIDADES DE REIVINDICAÇÕES

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido regular, depositado sob N° de série U.S. 12/772.253, em 3 de maio de 2010 e intitulado "MULTI-GAP INTERFEROMETRIC SENSORS".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO1. CAMPO DA TÉCNICA

[002] A presente invenção refere-se a um sensor interferômetroFabry-Perot Extrínsico (EFPI) aprimorado. Mais particularmente, o sensor EFPI é configurado para ser disposto em um furo de poço que penetra a terra.

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[003] Na exploração e produção de hidrocarbonetos, é muitasvezes necessário fazer um furo de poço na terra para obter acesso aos hidrocarbonetos. Equipamentos e estruturas, tais como revestimentos de furo de poço, por exemplo, geralmente são dispostos em um furo de poço como parte da exploração e produção. Infelizmente, o ambiente apresentado no fundo do furo de poço pode impor demandas extremas aos equipamentos e estruturas aqui dispostos. Por exemplo, os equipamentos e estruturas podem ser expostos a altas temperaturas e pressões que podem efetuar a operação e a longevidade.

[004] Devido ao fato de as fibras ópticas poderem suportar o ambiente severo do fundo do poço, sensores com o uso de fibras ópticas são muitas vezes selecionados para aplicações de fundo de poço. Um tipo de sensor que usas fibras ópticas é o sensor interferômetro Fabry Perot Extrínseco. O sensor EFPI pode medir pressão ou temperatura, por exemplo, para medir um deslocamento de uma fibra óptica em re- lação à outra fibra óptica.

[005] Um exemplo de uma técnica anterior de sensor EFPI 10está ilustrada na figura 1. O sensor EFPI 10 inclui um tubo capilar 11. Disposto dentro do tubo capilar 11 em uma extremidade está uma fibra óptica de modo único 12. Disposta na outra extremidade da fibra de núcleo oco 11 está uma fibra óptica de múltiplos modos 13. Uma cavidade de Fabry-Perot (FP) é formada entre as extremidades das fibras ópticas 12 e 13 dentro do tubo capilar 11. A fibra óptica de simples modo 12 fornece luz de entrada à cavidade FP e recebe reflexões de luz da cavidade FP. A fibra óptica de múltiplos modos 13 atua como um refletor. O tubo capilar 11 é configurado para guiar as fibras ópticas 12 e 13 para e a partir de cada um dos outros com base na aplicação de uma força externa enquanto mantém seu alinhamento.

[006] A luz de entrada entra na fibra óptica de modo único 12 e éparcialmente refletida por uma primeira interface de vidro-ar 14 para produzira primeira luz de saída refletida 15. A luz de entrada não refletida pela primeira interface de vidro-ar 14 viaja através da cavidade FP e é refletida por uma segunda interface de vidro-ar 16 para produzir a segunda luz de saída refletida 17. A primeira luz de saída de reflexão 15 interfere com a segunda luz de saída de reflexão 17 para cria um padrão de interferência ou interferograma que depende de uma diferença de comprimento da trajetória óptica viajada pela luz de saída de reflexão 15 e 17. A intensidade de luz de saída total devido ao padrão de interferência é relacionada à diferença entre as duas trajetórias óp-ticas. Por medir a intensidade da saída de luz total o deslocamento da fibra óptica de simples modo 12 em relação à fibra óptica de múltiplos modos 13 pode ser medida. Por conseguinte, uma propriedade tal como temperatura ou pressão pode ser estimada por meio da medição de uma mudança na intensidade da saída de luz total.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] Revela-se um aparelho para estimar uma propriedade. Oaparelho inclui um tubo de núcleo oco e uma guia de luz de entrada disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco. O aparelho também inclui um segundo intervalo disposto dentro do tubo de núcleo oco e separado da guia de luz de entrada por uma largura de intervalo de ar. O segundo intervalo é formado a partir de um primeiro material sólido e tem uma largura do segundo intervalo. O aparelho também inclui um terceiro intervalo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco e sendo ainda mais guia de luz de entrada que o segundo intervalo. O terceiro intervalo é formado a partir de um segundo material sólido e tem uma largura do terceiro intervalo.

[008] Também é revelado um sistema para estimar uma propriedade que inclui um tubo de núcleo oco e uma guia de luz de entrada disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco. O sistema também inclui um segundo intervalo disposto dentro do tubo de núcleo oco e separado da guia de luz de entrada por uma largura de intervalo de ar. O segundo intervalo é formado a partir de um primeiro material sólido e tem uma largura do segundo intervalo. O sistema também inclui um terceiro intervalo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco e que está mais distante da fibra de entrada em comparação ao segundo intervalo. O terceiro intervalo é formado a partir de um segundo material sólido e tem uma largura do terceiro intervalo. Além disso, o sistema inclui uma fonte de luz em comunicação óptica com a guia de luz de entrada e configurada para transmitir um sinal de luz de entrada e um detector de luz em comunicação óptica com a fibra de entrada e configurada para detectar reflexões de luz do sinal de luz de entrada em que as reflexões de luz são relacionadas ao intervalo de ar, o segundo intervalo e o terceiro intervalo.

[009] Além disso, é revelado um método baseado em computa- dor para estimar uma propriedade que inclui: receber em um dispositivo de computação uma série de valores de dados com base em uma amplitude de luz refletida a partir de um sensor que inclui um intervalo de ar, um segundo intervalo e um terceiro intervalo; fornecer uma estimativa de uma largura do intervalo de ar, uma estimativa de uma largura do segundo intervalo, e uma estimativa de uma largura do terceiro intervalo para um algoritmo de ajuste de curva no dispositivo de computação; receber larguras de intervalos intermediárias para o segundo e terceiro intervalos; verificar a largura de intervalo intermediária para o terceiro intervalo para criar uma largura do terceiro intervalo verificada; e fornecer uma estimativa revisada da largura do intervalo de ar para o algoritmo de ajuste de curva, sendo que a estimativa revisada tem por base o terceiro intervalo verificado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] O objeto, o qual é considerado como a invenção, é particularmente apontado e distintamente reivindicado nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. O acima exposto e outras características e vantagens da invenção estão aparentes a partir da descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais os elementos semelhantes são numerados da mesma forma, em que:

[0011] figura 1 ilustra uma técnica anterior um sensor EFPI;

[0012] figura 2 ilustra uma modalidade exemplificativa de um sistema de sensor EFPI com o sensor disposto em um furo de poço que penetra a terra;

[0013] figura 3 ilustra um exemplo de um sensor EFPI de acordocom uma modalidade;

[0014] figura 4 mostra uma região de intervalo do sensor mostradona figura 3; e

[0015] figura 5 é um diagrama de fluxo de um método de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] A referência pode ser obtida para a figura 2. A figura 2 ilustra uma modalidade exemplificativa de um sistema de sensor EFPI 20. O sistema de sensor EFPI 20 inclui um sensor EFPI 21 configurado para ser disposto em um furo de poço 2 que penetra a terra 3. Sendo configurado para operação no furo de poço 2 inclui ser operável nas altas temperaturas e pressões encontradas no fundo do poço.

[0017] Ainda se referindo a figura 2, o sensor EFPI 21 é acopladoà superfície optoeletrônica por meio da fibra óptica de comunicação 22. Em uma modalidade alterativa, alguma ou todas das optoeletrôni- cas podem ser dispostas no fundo do poço. A superfície optoeletrônica inclui uma fonte de luz 23, de modo que um diodo de laser, e um detector de luz 24. A fonte de luz 23 é configurada para transmitir luz de entrada para o sensor EFPI 21 enquanto o detector de luz 24 é configurado para receber e medir as reflexões de luz a partir do sensor 21. Um acoplador óptico 25 é configurado para acoplar uma fonte de luz 23 e o detector de luz 24 à fibra óptica de comunicações 22. Um sistema de processamento de computador 26 pode ser acoplado a uma fonte de luz 23 e o detector de luz 24 e configurado para operar o sistema de sensor EFPI 20. Além disso, o sistema de processamento de computador 26 pode processar padrão de interferências gerado por reflexões de luz do sensor EFPI 21 para estimar uma propriedade que é mensurada.

[0018] Conforme discutido acima, sensores EFPIs podem produzirpadrão de interferências sinusoidais onde a fase é dependente em um parâmetro de interesse que modula o comprimento da trajetória óptica, por exemplo, comprimento físico ou índice de refração. Devido à natureza periódica de do padrão sinusoidal, os valores dos parâmetros recuperados por algoritmos de corrente e sensores de correntes podem ter erros distintos com base na má interpretação da ordem de franja interferométrica. Uma franja de ordem zero representa diferença de trajetória óptica zero e uma franja de ordem primeira representa uma diferença de trajetória óptica de um comprimento de onda médio de uma fonte de luz. Estas más interpretações de ordem de franja são popularmente chamadas "saltos de soluções" e podem ser a fonte de erros. Também, devido à possibilidade de saltos de soluções, tais sensores não podem ser propriamente classificadas como sensores absolutos desde que a franja má interpretada existente possa persistir requerendo informação adicional para retornar sobre a ordem de franja da direita.

[0019] Modalidades aqui apresentadas podem fornecer um sensorde múltiplos intervalos e método que reduz ou elimina os problemas acima descritos. Em uma modalidade, o sensor inclui pelo menos três "intervalos." Um "intervalo", como o termo aqui usado, se refere a uma largura de um material ou ar disposto entre duas superfícies de reflexão. As reflexões podem ser causadas, por exemplo, por uma transição de um sólido para ar ou vice versa, um material refletivo deslocado na trajetória óptica, ou uma mudança no material que forma a trajetória óptica.

[0020] A figura 3 mostra a vista lateral recortada de um sensorEFPI 30 de acordo com uma modalidade. Em mais detalhes, o sensor EFPI ("sensor") inclui guia de luz de entrada 31. A guia de luz de entrada 31 pode incluir um núcleo de onda de guia óptica 32 em uma modalidade. É claro que o núcleo de onda de guia 32 poderia ser omitido em uma modalidade. O núcleo de onda de guia óptica 32 pode ser uma fibra óptica de simples modo que fornece luz de entrada para o sensor e recebe reflexões de luz a partir de múltiplos intervalos do sensor 30. A guia de luz de entrada 31 pode ter uma porção interna 33 disposta dentro do tubo de núcleo oco 34. O tubo de núcleo oco 34 pode ter a circular secção cruzada em uma modalidade. É claro que, o tubo de núcleo oco 34 poderia ter outras secções cruzadas. Em uma modalidade, o tubo de núcleo oco 34 é formado a partir de um material de vidro. Em uma modalidade, a porção interna 33 tem um diâmetro exterior menor que o tubo de núcleo oco 34. Numa tal modalidade, o diâmetro exterior da porção interna pode ser menor que um diâmetro interno do tubo de núcleo oco 34 de modo que um intervalo de compressão 36 lá existe no meio. O intervalo de compressão 36 protege a porção interna 33 a partir da compressão quando o sensor 30 é exposto à pressão.

[0021] Em outra modalidade, a fibra de entrada 31 inclui um estreitamento a partir da primeira porção 31 para uma extremidade da porção interna 33 para prevenir do contato entre cada uma da fibra de entrada e o tubo de núcleo oco 34. O estreitamento pode isolar a superfície interior do tubo de núcleo oco 34 para 360 graus em torno do eixo geométrico longitudinal a partir da primeira fibra 31. Por conseguinte, a porção interna 33 na figura 3 pode ser descrita como sendo "perimetri- camente" (isto é, relacionado ao perímetro) isolado a partir do tubo de núcleo oco 34. Em uma modalidade, a solução de ácido fluorídrico pode ser usada parava gravar a fibra óptica 31 para produzir o estreitamento.

[0022] O sensor 30 pode também incluir uma região de intervalo35. A região de intervalo 35 pode incluir um intervalo de ar 37. O intervalo de ar 37 separa a primeira fibra de dois ou mais materiais as quais causam duas ou mais reflexões. Como mostrado na figura 3, os dois materiais, primeiro material 38 e segundo material 39 a partir do segundo e terceiro intervalos descritos abaixo e causam três reflexões. As reflexões são mostradas em maiores detalhes abaixo.

[0023] Os dois materiais 38 e 39 são tipicamente fundidos ou unidos de outro modo ou são formados do mesmo material com um refle- tor disposto entre eles. Em uma modalidade, o segundo material 39 é fundido ou unido de outra forma ao tubo de núcleo oco 34. Em uma modalidade, o tubo de núcleo oco 34 e um ou ambos do primeiro material 38 e segundo material 39 são formados de um vidro ou material parecido com vidro.

[0024] Quando o sensor 30 é submetido a mudanças na pressão(por exemplo, a pressão hidrostática), o tamanho do sensor inteiro 30 pode variar. Em particular, o tubo de núcleo oco 34 pode comprimir conforme aumenta a pressão. Além disso, o segundo material 39 pode comprimir conforme aumenta a pressão também. No entanto, em uma modalidade, devido ao intervalo de compressão 36, a porção interna 33 e o primeiro material 38 pode não comprimir conforme aumenta a pressão. Além disso, devido à compressão do tubo de núcleo oco 34, a largura do intervalo de ar 37 pode tornar-se menor.

[0025] A técnica anterior típica de sensor EFPI tinha somente umou dois comprimentos das trajetórias ópticas. Os comprimentos de trajetórias foram desmodulados para recuperar temperatura e alguns outros parâmetros, tais como pressão. Para aliviar os saltos de soluções acima mencionados, em uma modalidade, a região de intervalo 35 pode incluir três ou mais intervalos. Em uma modalidade, a região de intervalo 35 inclui somente três intervalos.

[0026] Em uma modalidade, o tubo de núcleo oco 34 tem um diâmetro exterior de cerca de dois milímetros. Consequentemente, quando o diâmetro exterior do tubo de núcleo oco 34 é dois milímetros, as fibras ópticas dispostas dentro do tubo 34 terão diâmetros exteriores de menos de um milímetro levando em conta a espessura da parede do tubo 34.

[0027] Em uma modalidade, o sensor EFPI 30 é fabricado conforme um sistema microeletromecânico (MEMS) que utiliza técnicas usadas para fabricação de dispositivos semicondutores. Modalidades exemplificativas destas técnicas incluem fotolitografia, gravação e mi- cromaquinação.

[0028] A figura 4 mostra uma vista detalhada da região de intervalo 35 mostrada na figura 3. A região de intervalo 35 inclui um intervalo de ar 37 que tem uma largura de intervalo de Wg1, um segundo intervalo que tem uma largura de Wg2 e formada pelo primeiro material 38 e um terceiro intervalo que tem uma largura de Wg3 e formado pelo segundo material 39. Conforme discutido acima, a compressão (ou expansão) do intervalo de ar 37 e do segundo material 39 devido a variações de pressão irão causar variações em suas respectivas larguras de intervalo. As transições entre a porção interna 33 e o intervalo de ar 37, o intervalo de ar 37 e o segundo material 38, e o segundo material 38 e o terceiro material 39 define três superfícies de reflexão, uma primeira superfície de reflexão 50, a segunda superfície de reflexão 51 e uma terceira superfície de reflexão 52, respectivamente. Uma quarta superfície de reflexão 53 é formada pela transição a partir do terceiro material 39 e ar ou algum outro material.

[0029] Em mais detalhes, o intervalo de ar 37 existe entre a segunda porção interna 33 e o primeiro material 39 e tem uma largura de Wg1. Estabelecido de forma diferente, o intervalo de ar 37 tem uma largura Wg1 definida como a distância entre a primeira superfície de reflexão 50 e a segunda superfície de reflexão 51. A primeira superfície de reflexão 50 causa uma primeira reflexão 43 e a segunda superfície de reflexão 51 causa a segunda reflexão 44. A primeira reflexão 43 interfere na segunda reflexão 44 para criar um padrão de interferência ou interferograma que depende de uma diferença de comprimento da trajetória óptica viajada pela primeira reflexão 43. Esta diferença é igual a Wg1.

[0030] Similarmente, a junção entre o primeiro material 38 e o segundo material 39 na terceira superfície de reflexão 52 causa uma ter- ceira reflexão 45. Esta terceira reflexão 45 também causa interferência que pode ser utilizada para determinar a Wg2. Para facilitar a discussão, o segundo material 38 também pode ser referido como o segundo intervalo.

[0031] Finalmente, a junção entre o segundo material 39 e o ambiente externo na quarta superfície de reflexão 53 causa a quarta reflexão 46. Esta quarta reflexão 46 também causa interferência que pode ser utilizada para determinar a Wg3. Para facilitar a discussão, o segundo material 39 também pode ser referido como o terceiro intervalo.

[0032] Em uma modalidade, o divisor 40 é um refletor óptico. Emtal modalidade, o primeiro material 38 e segundo material 39 podem ser formados do mesmo material. O divisor 40 pode incluir ouro, óxido de titânio ou nitreto de silício para causar reflexões na junção do segundo e terceiro materiais, 38 e 39, respectivamente, resultando na terceira reflexão 45. O divisor 40 poderia ser também uma das classes de poderia também ser da classe de refletores dielétricos de múltiplas camadas de banda larga.

[0033] Em outra modalidade, o primeiro material 38 tem um índicede refração diferente do segundo material 39. A diferença em índices causa a terceira reflexão 45. Em tal modalidade, o divisor 40 pode ser omitido. Em uma modalidade, o primeiro material 38 e o segundo material 39 são ambos um vidro ou material vítreo. Por exemplo, assim como o primeiro material 38 o segundo material 39 pode ser formado a partir de sílica. Em outra modalidade, o primeiro material 38 poderia ser amorfo que não seja vidro ou material cristalino tal como, por exemplo, silício.

[0034] Em operação, pressão é aplicada para o lado de fora dosensor 30 (figura 3). Esta pressão pode causar compressão do tubo 34 e para o terceiro intervalo 39. O primeiro material (segundo intervalo) 38, entretanto, não está diretamente acoplado a uma pressão. Conse- quentemente, a largura Wg2 do segundo material 38 pode ser utilizada como um medidor de temperatura. Ambos o intervalo de ar 37 e o segundo material (terceiro intervalo) 39 podem ser utilizados como medidor de pressão. Em uma modalidade, o terceiro intervalo dá uma estimativa grosseira da pressão e o intervalo de ar 37, com base na estimativa grosseira, é utilizada para maior precisão nas medições de pressão.

[0035] Será entendido que a configuração mostrada na figura 4 ésomente ilustrativa. Por exemplo, a dispersão dos feixes de luz a partir do núcleo 32 e o ângulo e posição das reflexões não pretende ser limitativa. Além disso, em uma modalidade, o núcleo 32 pode ser omitido na eventualidade que luz colimada é fornecida ao sensor 30.

[0036] Em operação, em ordem para determinar os valores deWg1, Wg2, e Wg3, pontos de dados reais são coletados e então as técnicas de ajuste de curva podem ser empregadas. Em uma modalidade, técnica de ajuste quadrado mínimo não linear pode ser empregada.

[0037] Conforme será realizado por um elemento de habilidadecomum, técnicas de ajuste de curva não linear requerem estimativas iniciais para as variáveis desconhecidas. Além disso, a temperatura é tipicamente requerida para executar a etapa de compensação de temperatura. Para alcançar a precisão desejada, as mudanças de largura de intervalo são tipicamente muitos múltiplos da extensão do comprimento de onda principal de fonte e abrange muitas ordens de franjas. Se o primeiro e segundo materiais são configurados (isto é, dimensionados) de modo que suas larguras só podem mudar por menos de uma ordem de franja além de qualquer variação de temperatura ou pressão esperada, as larguras de intervalo recuperadas determinadas em um primeiro estágio do algoritmo descrito acima pode ser usado para disseminar um segundo estágio do algoritmo com suficiente pre- cisão para garantir tanto uma solução única quanto a precisão desejada. Para esta extremidade, as larguras do segundo e terceiro intervalos, Wg2 e Wg3, respectivamente, podem ser selecionados de modo que sob qualquer mudança de temperatura ou pressão esperada, estas larguras não variam mais que uma ordem de franja.

[0038] Em uma modalidade, o sensor 30 pode ser formado a partirde modo que o intervalo de ar 37 tem uma largura de aproximadamente 160 um, o primeiro material 38 tem uma largura de aproximadamente 300 um, e o segundo material 39 tem uma largura de aproximadamente 700 um. É claro que estes valores poderiam mudar com base no material que é usado e as condições externas esperadas, o sensor 30 pode experimentar.

[0039] De acordo com uma modalidade, utiliza-se um método dedois estágios que determina as larguras dos intervalos. No primeiro estágio, uma solução inicial é encontrada para todos os intervalos Wg1, Wg2 e Wg3. Supondo que a largura dos primeiro e segundo materiais podem não variar por mais que uma ordem de franja simples, as soluções iniciais para estes valores (Wg2 e Wg3) podem ser corrigidos por adição ou subtração de um número inteiro múltiplo de metade do comprimento de onda médio da fonte para estabelecer os valores de intervalo Wg2 e Wg3 na faixa física correta. O algoritmo é repetido e todos os valores de intervalo resultantes recuperados estão na correta e absoluta ordem de franja permitindo precisão e valores de precisão alta para ser obtidos.

[0040] Na técnica anterior quando somente dois intervalos (umintervalo de ar para pressão e um sólido intervalo para temperatura) foram usados, uma transformada de Fourier da saída de sinal pode ter sido utilizada para determinar seu conteúdo de frequência. A partir do conteúdo de frequência, foi criada uma estimativa das larguras de intervalo. Estas estimativas foram então usadas na técnica de ajuste de curva como um ponto de partida. O resultado do ajuste de curva deu soluções para larguras de intervalo e, assim, a medida do interesse de propriedade física. Entretanto, como descrito acima, a variação dos intervalos podem ser maiores que um comprimento de franja. Como tal, esses resultados poderiam incluir saltos de soluções.

[0041] A figura 5 mostra um fluxograma de um método de acordocom a presente invenção. Em um bloco 52 uma série de valores de dados é coletada. Estes valores de dados podem ter por base, por exemplo, as medições da saída conforme a frequência da luz de entrada é variada. Na técnica anterior, era a partir desses valores que o conteúdo espectral era recolhido e assim, a partir da qual as estimativas iniciais para os intervalos foram feitas para ajuste de curva. Em uma modalidade, os valores de dados são recebidos a partir de um sensor que tem pelo menos três intervalos. Em uma modalidade, o sensor tem um intervalo de ar e dois intervalos (segundo e terceiro intervalos) formados por materiais sólidos.

[0042] É criada em um bloco 54 uma estimativa para o segundo eterceiro intervalos. Esta estimativa pode ser formada de muitas maneiras. Em uma modalidade, Análise de Fourier pode ser utilizada na estimativa. Em outra modalidade, no caso em que conforme as larguras do segundo e terceiro intervalos são selecionados de modo que não podem variar mais que a ordem de franja, uma estimativa para estas variáveis podem ser obtidos por selecionar qualquer valor na faixa de variação de largura da largura de intervalo. Por exemplo, a estimativa pode ser a partir do valor da variação de largura intermediário. Em uma modalidade, pode ser selecionado um valor no meio da faixa de variação de intervalo de ar.

[0043] Em um bloco 56, as estimativas de largura de intervalo sãofornecidas para uma técnica de ajuste de curva. É claro que, outros valores, tais como a refletividade de cada uma das superfícies e o raio de campo de modo da guia de onda de entrada pode ser fornecida.

[0044] Em um bloco 58 larguras de intervalos intermediários paraos dois intervalos de materiais sólidos são recebidos como um resultado da técnica de ajuste de curva. A largura de intervalo de ar também pode ser recebida, porém pode ser ignorada em uma modalidade. Em um bloco 60 é determinado se qualquer um dos dois valores de intervalo de materiais sólidos está fora da faixa possível. Sendo assim, metade do comprimento de onda médio da luz de entrada é adicionada ou subtraída até os valores estão nas faixas possíveis em um bloco 62. Caso contrário, processamento prossegue para o bloco 514. Os blocos 60 a 62 podem ser referidos como "verificação" dos intervalos.

[0045] No bloco 64, a técnica de ajuste de curva é novamenteaplicada. Nesta iteração, o comprimento do terceiro intervalo conforme finalmente determinado no outro bloco 58 ou 62 é convertido para uma largura de intervalo de ar correspondente. Os valores para as segunda e terceira largura usadas nesta iteração são aqueles determinados em blocos 58 ou 62.

[0046] Em um bloco 66, a largura de intervalo de ar final é atingidae pode ser considerada como uma solução absoluta.

[0047] Para fundamentar os ensinamentos aqui apresentados, vários componentes de análise podem ser usados, incluindo um sistema digital e/ou analógico. Por exemplo, e referindo-se novamente a figura 2, as optoeletrônicas tais como uma fonte de luz 23, o detector de luz 24, ou o sistema de processamento de computador 25 pode incluir o sistema digital e/ou analógico. O sistema pode ter componente tal como um processador, mídia de armazenamento, memória, entrada, saída, ligação de comunicações (com fio, sem fio, lama pulsada, óptico ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (digital ou analógico) e outros tais componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer para opera- ção e análises do aparelho e métodos aqui descritos em qualquer uma das várias maneiras bem apreciado na técnica. É considerado que esses ensinamentos podem ser, porém não precisam ser, implantados em conjunção com um conjunto de instruções executável de computador armazenado em um meio legível por computador, incluindo memória (ROMs, RAMs), óptico (CD-ROMs), ou magnético (discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que quando executado faz um computador implantar o método da presente invenção. Estas instruções podem fornecer para operação de equipamentos, controle, coleção de dados e análises e outras funções consideradas relevantes por um projetista de sistema, proprietário, usuário ou outro tal pessoal, além disso, para as funções descritas nesta discussão.

[0048] Ademais, vários outros componentes podem ser incluídos echamados para fornecer para aspectos dos ensinamentos aqui descritos. Por exemplo, um suprimento de energia (por exemplo, pelo menos um dentre um gerador, um suprimento remoto e uma bateria), componente de arrefecimento, componente de aquecimento, força motriz (tal como uma força de translação, força propulsora ou uma força rotacio- nal), ímã, eletroímã, sensor, eletrodo, transmissor, receptor, transcep- tor, antena, controlador, unidade óptica, conector óptico, emenda óptica, lentes óptico, unidade elétrica ou unidade eletromagnética podem ser inclusas em apoio aos vários aspectos aqui discutidos ou em apoio de outras funções além desta revelação.

[0049] Os elementos das modalidades foram introduzidos comqualquer um dos artigos "um" ou "uma". Os artigos são destinados a significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "que incluem" e "que têm" são destinados a ser inclusivos de modo que podem existir elementos adicionais além dos elementos listados. A conjunção "ou" quando usada com uma lista de pelo menos dois termos pretende significar qualquer termo ou combinações de termos. Os termos "primei- ro" e "segundo" são usados para distinguir elementos e não são usados para denotar uma ordem em particular. O termo "acoplar" relaciona-se a dois dispositivos que são acoplados direta ou indiretamente através de um ou mais dispositivos intermediários.

[0050] Será reconhecido que vários componentes ou tecnologiaspodem fornecer certas funcionalidades ou características necessárias ou benéficas. Consequentemente, essas funções e características conforme necessário no apoio às reivindicações anexas e variações das mesmas, são reconhecidas como estando inerentemente incluídas como uma parte dos ensinamentos aqui presentes e uma parte da invenção revelada.

[0051] Embora a invenção tenha sido descrita com referência amodalidades exemplificativas, será entendido que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas para adaptar um instrumento particular, situação ou material para os ensinamentos da invenção sem se afastar do escopo essencial da mesma. Portanto, é intendido que a invenção não é limitada à modalidade particular revelada como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção, nas que a invenção irá incluir todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho para estimar uma propriedade, sendo que o aparelho é caracterizado pelo fato de que compreende:um tubo de núcleo oco (34);uma guia de luz de entrada (31) disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34);um segundo intervalo disposto dentro do tubo de núcleo oco (34) e separado da guia de luz de entrada (31) por uma largura de intervalo de ar (37), sendo que o segundo intervalo é formado a partir de um primeiro material sólido (38) e tem uma largura do segundo intervalo;um terceiro intervalo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34) e que está mais distante da guia de luz de entrada (31) do que do segundo intervalo, sendo que o terceiro intervalo é formado a partir de um segundo material sólido (39) e tem uma largura do terceiro intervalo em contato com um terceiro material em uma extremidade oposta ao segundo intervalo que é diferente do primeiro ou segundo materiais sólidos; euma camada reflexiva entre o segundo intervalo e o terceiro intervalo formado de um material diferente de pelo menos um dos segundo e terceiro intervalos e o terceiro material.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro material sólido (38) é idêntico ao segundo material sólido (39).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura do segundo intervalo pode variar com base em uma mudança em uma condição externa.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a largura do segundo intervalo pode não variar mais do que a ordem de franja de um comprimento de onda médio de luz fornecida para a guia de luz de entrada (31).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a condição externa seja temperatura.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura do terceiro intervalo pode variar com base em uma mudança em uma condição externa.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a largura do terceiro intervalo não pode variar mais que uma ordem de franja de um comprimento de onda médio da luz fornecida para a fibra de entrada (22).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a condição externa é pressão ou temperatura.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho é configurado para ser disposto em um furo de poço (2) que penetra a terra (3).

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um diâmetro exterior da fibra de entrada (22) é menor que um milímetro.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro material sólido (38) é igual ao segundo material sólido (39).

12. Aparelho para estimar uma propriedade, o aparelho ca-racterizado pelo fato de que compreende:um tubo de núcleo oco (34);uma guia de luz de entrada (31) disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34);um segundo intervalo disposto dentro do tubo de núcleo oco (34) e separado da guia de luz de entrada (31) por uma largura de intervalo de ar (37), sendo que o segundo intervalo é formado a partir de um primeiro material sólido (38) e tem uma largura do segundo in- tervalo;um terceiro intervalo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34) e que está mais distante da guia de luz de entrada (31) em comparação ao segundo intervalo, sendo que o terceiro intervalo é formado a partir de um segundo material sólido (39) e tem uma largura do terceiro intervalo em contato com um terceiro material em uma extremidade oposta ao segunda lacuna que é diferente do primeiro ou segundo materiais sólidos;em que o primeiro material sólido (38) é diferente do segundo material sólido (39).

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o segundo intervalo contata diretamente o terceiro intervalo.

14. Sistema (20) para estimar uma propriedade, o sistema (20) caracterizado pelo fato de que compreende:um tubo de núcleo oco (34);um guia de luz de entrada (31) disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo central oco;uma segunda folga disposta dentro do tubo de núcleo oco (34) e separada da guia de luz de entrada (31) por uma largura de folga de ar, a segunda folga sendo formada de um primeiro material sólido (38) e tendo uma segunda largura de folga;uma terceira lacuna disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34) e estando mais longe da guia de luz de entrada (31) do que a segunda lacuna, a terceira lacuna sendo formada de um segundo material sólido (39) e tendo uma terceira largura de lacuna em contato com um terceiro material em uma extremidade oposta ao segunda lacuna que é diferente do primeiro ou segundo materiais sólidos;uma camada reflexiva entre a segunda lacuna e a terceira lacuna formada de um material diferente de pelo menos uma das segunda e terceira lacunas e o terceiro material;uma fonte de luz (23) em comunicação óptica com o guia de luz de entrada (31) e configurada para transmitir um sinal de luz de entrada; eum detector de luz (24) em comunicação óptica com o guia de luz de entrada (31) e configurado para detectar reflexos de luz do sinal de luz de entrada, em que as reflexões de luz estão relacionadas à largura do entreferro, à segunda largura do espaço e à terceira largura do espaço.

15. Sistema (20) para estimar uma propriedade, o sistema (20) caracterizado pelo fato de que compreende:um tubo de núcleo oco (34);um guia de luz de entrada (31) disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo central oco;uma segunda lacuna disposta dentro do tubo de núcleo oco (34) e separada da guia de luz de entrada (31) por uma largura de folga de ar, a segunda lacuna sendo formada de um primeiro material sólido (38) e tendo uma segunda largura da lacuna;uma terceira lacuna disposta pelo menos parcialmente dentro do tubo de núcleo oco (34) e estando mais longe da guia de luz de entrada (31) do que a segunda lacuna, a terceira lacuna sendo formada de um segundo material sólido (39) e tendo uma terceira largura de lacuna em contato com um terceiro material em uma extremidade oposta ao segunda lacuna que é diferente do primeiro ou segundo materiais sólidos;uma fonte de luz (23) em comunicação óptica com o guia de luz de entrada (3 e configurada para transmitir um sinal de luz de entrada; eum detector de luz (24) em comunicação óptica com o guia de luz de entrada (31) e configurado para detectar reflexos de luz do sinal de luz de entrada, em que as reflexões de luz estão relacionadas com a largura do entreferro, a segunda largura do espaço e a terceira largura do espaço;em que o primeiro material sólido (38) é diferente do segundo material sólido (39).

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a segunda folga contata diretamente a terceira folga.