BR112013013920B1 - aparelho para medir parâmetros ambientais e método de monitoramento - Google Patents

aparelho para medir parâmetros ambientais e método de monitoramento Download PDF

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Abstract

APARELHO PARA MEDIR PARÂMETROS AMBIENTAIS E MÉTODO DE MONITORAMENTO. A presente invenção refere-se a um aparelho para medir parâmetros ambientais que inclui; um sensor de fibra óptica (12) configurado para ser disposto ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido, o caminho do sensor de fibra óptica (12) definindo um eixo longitudinal; e pelo menos uma seção do sensor de fibra óptica (12) configurada de modo que um comprimento inteiro da pelo menos uma seção está exposto a um parâmetro ambiental substancialmente, homogêneo; pelo menos uma parte da pelo menos uma seção se estendendo em uma direção com um componente radial relativo ao eixo longitudinal.

Description

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados
Este pedido reivindica o benefício do Pedido U.S. N°. 12/962786, depositado em 8 de dezembro de 2010, que está incorporado ao presente por referência, em sua totalidade.
Fundamentos
Sensores de fibra óptica podem ser usados para monitorar muitos parâmetros diferentes em estruturas ou em ambientes selecionados. E- xemplos de sensores de fibra óptica incluem sensores de Fiber Bragg Grating (FBG) [Grade de Bragg de Fibras], que podem ser utilizados para detectar uma solicitação em uma fibra óptica. Sistemas de sensor de temperatura distribuída (DTS) utilizam sensores de fibra óptica para gerar informações de temperatura no fundo do poço e em outros ambientes.
A fim de garantir uma detecção de temperatura precisa no fundo do poço, DTS e outros sensores de fibra óptica geralmente são calibrados antes de serem posicionados. Essa calibração é realizada, tipicamente, enquanto os sensores de fibras estão na superfície e armazenados em rolos. Quando as fibras são posicionadas no fundo do poço, elas são desenroladas e expostas e condições ambientais substancialmente diferentes, incluindo temperaturas elevadas, pressões altas e diversas composições químicas. O posicionamento pode alterar as características dos sensores e, desse modo, comprometer a calibração realizada na superfície. Além disso, gradientes de temperatura tipicamente encontradas em sensores de fibra óptica posicionados em ambientes no fundo do poço, tornam difícil a tarefa de calibrar sensores de fundo de poço.
Sumário da Invenção
Um aparelho para medir parâmetros ambientais inclui:
um sensor de fibra óptica configurado para ser disposto ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido, o caminho do sensor de fibra óptica definindo um eixo longitudinal; e pelo menos uma seção do sensor de fibra óptica está configurado de modo que um comprimento inteiro da pelo menos uma seção está exposto a um parâmetro ambiental pelo menos substancialmente, homogêneo, pelo menos parte da pelo menos uma seção se estendendo em uma direção com um componente radial em relação ao eixo longitudinal.
Um método para monitorar um aparelho de medição de parâmetros ambientais inclui: dispor um sensor de fibra óptica ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido, o caminho do sensor de fibra óptica definindo um eixo longitudinal, o sensor de fibra óptica incluindo pelo menos uma seção de modo que um comprimento inteiro da pelo menos uma seção está exposto a um parâmetro ambiental pelo menos substancialmente, homogêneo, pelo menos parte da pelo menos uma seção se estendendo em uma direção com um componente radial em relação ao eixo longitudinal; transmitir um sinal de medição eletromagnético no sensor de fibra óptica e receber sinais de resposta de uma pluralidade de locais de medição dispostos no sensor de fibra óptica e na pelo menos uma seção; avaliar o parâmetro ambiental em cada um da pluralidade de locais e gerar um perfil, o perfil incluindo pelo menos uma parte de perfil que corresponde à pelo menos uma seção; e analisar a pelo menos uma parte de perfil para monitorar o de-sempenho do sensor de fibra óptica.
Descrição Resumida dos Desenhos
Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção são mais bem entendidas quando a descrição abaixo é lida com referência aos desenhos anexos, nos quais números iguais representam partes iguais ao longo de todos os desenhos, nos quais:
Figura 1 é uma vista em corte transversal de um sistema de medição de parâmetros do fundo do poço, que inclui um sensor de fibra óptica;
Figura 2 é uma vista em corte transversal de uma modalidade de uma seção de monitoramento do sensor de fibra óptica da Figura 1;
Figura 3 ilustra um perfil de temperatura exemplificado de um furo de sondagem; e
Figura 4 a um fluxograma ilustrando um método exemplificado de monitoramento de um aparelho de medição de parâmetros ambientais.
Descrição Detalhada
Está previsto um aparelho, sistema e método para monitorar e/ou calibrar um sensor de fibra óptica. O aparelho inclui pelo menos um sensor de fibra óptica, que está configurado para ser estendido ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido, tal como um interior de um furo de sondagem em uma formação terrestre. Uma ou mais seções do sensor de fibra óptica estão configuradas como seções de monitoramento, distribuídas em um ou mais locais ao longo do caminho. Cada seção de monitoramento está configurada de modo que um comprimento inteiro da seção está exposto a uma temperatura substancialmente homogênea ou outro parâmetro ambiental, isto é, com um gradiente de temperatura (ou de outro parâmetro) de aproximadamente zero ao longo do comprimento da seção. Cada seção pode formar um rolo ou outra configuração axialmente condensada, tal como um rolo voltado radialmente, um rolo voltado axialmente ou qualquer outra configuração, na qual pelo menos parte da seção estende-se em uma direção com um componente radial em relação a um eixo longitudinal do caminho do sensor de fibra óptica. Em uma modalidade, uma ou mais seções de monitoramento estão dispostas, em cada caso, dentro de uma respectiva carcaça, que pode definir uma região termicamente conservada, que conserva uma temperatura substancialmente homogênea ao longo do comprimento da seção de monitoramento. Em uma modalidade, o aparelho, o sistema e o método são usados para auxiliar na calibração de sensores de fibra óptica no fundo do poço, usados, por exemplo, em aplicações de detecção de temperatura distribuída (DTS). Outros usos incluem monitoramento temporário ou permanente de mudanças nos sensores de fibra óptica, tais como mudanças de atenuação.
Com referência à Figura 1, um sistema de medição no fundo do poço 10 inclui um conjunto de sensores de fibra óptica. O sistema de medi- ção 10 pode ser usado em conjunto com diversos sistemas e componentes de fundo de poço e inclui um sensor de fibra óptica 12 disposto em um furo de sondagem 14 em uma formação terrestre 16. O sensor de fibra óptica 12 inclui uma ou mais fibras ópticas com pelo menos um núcleo e um revestimento e, opcionalmente, um envoltório ou outra cobertura protetora. Em uma modalidade, uma ou mais fibras ópticas estão dispostas como um ou mais cabos. A configuração da uma ou mais fibras ópticas formando o sensor de fibra óptica não está limitada e pode ser qualquer configuração apropriada para transmitir sinais de medição e receber sinais de resposta indicativas de um parâmetro ambiental.
O sensor de fibra óptica 12 inclui uma ou mais seções de cali- bração/monitoramento 18, cada uma das quais está formada por um comprimento selecionado do sensor de fibra óptica 12. Cada uma das seções de monitoramento 18 está configurada para ser conservada a uma temperatura substancialmente homogênea ou a outro parâmetro (por exemplo, pressão, solicitação axial, solicitação radial e outros), junto com todo o comprimento da seção 18. Por exemplo, cada seção de monitoramento 18 está enrolada como um rolo ou configurada de outro modo, de modo que todo o comprimento da seção 189 está axialmente condensado e disposto em uma região localizada do furo de sondagem 14 e/ou está localizado na mesma profundidade ou em profundidades similares. Em uma modalidade, cada seção de calibração/monitoramento 18 está recebida dentro de uma carcaça 20, que pode funcionar como uma carcaça protetora ou facilitar a disposição de uma região com um gradiente de temperatura substancialmente zero. Em uma modalidade, o sistema de medição é um sistema de detecção de temperatura distribuída (DTS). Embora o sistema de medição 10 esteja descrito no presente como um sistema de fundo do poço, ele não está limitado a isso e pode ser usado para fazer medições de temperatura distribuída ou outras medições de parâmetros de qualquer ambiente desejado.
As seções de monitoramento 18 formam uma parte do sensor de fibra óptica 12 que está exposto a pelo, substancialmente, a mesma temperatura ao longo de todo o comprimento da seção de monitoramento 18, Por- tanto, a seção é suficientemente estável, isto é, mudanças de temperatura ao longo do comprimento de cada seção 18 são suficientemente pequenas, de modo que para os fins de medir a temperatura ou outros parâmetros ao longo do sensor de fibra óptica 12, os valores de temperatura medidos ao longo da seção 18 podem ser presumidos como tendo aproximadamente o mesmo valor.
Em uma modalidade, pelo menos parte da seção de monitoramento 18 desvia-se do caminho do sensor de fibra óptica 12, isto é, tem um componente direcional que é perpendicular ou estende-se radialmente em relação ao eixo longitudinal do sensor de fibra óptica 12. Em uma modalidade, um comprimento substancial do sensor de fibra óptica 12, por exemplo, um comprimento do sensor 12 com uma pluralidade ou um número mínimo de locais de medição, está disposto como parte da seção de monitoramento 18.Em um exemplo, um comprimento de aproximadamente 50 -150 metros está disposto como parte da seção 14, embora possam ser usados quaisquer comprimentos apropriados, que forneçam medições suficientes para confirmar se uma temperatura em geral constante está sendo medida e/ou para determinar uma inclinação das medições. Tal como descrito no presente, "axial"refere-se a uma direção que está, pelo menos em geral, paralela a um eixo longitudinal central do caminho do sensor de fibra óptica 12. "Radial"refere-se a uma direção ao longo de uma linha que é ortogonal ao eixo longitudinal e estende-se do eixo longitudinal.
O sensor de fibra óptica 12 inclui um ou mais locais de medição, tais como grades de Bragg ou regiões de dispersão de fibras de Raleigh, configuradas para responder a um sinal indicativo de um parâmetro ambiental, em resposta a um sinal de interrogação. Cada um do sensor de fibra óptica 12 e da seção de monitoramento 18 inclui pelo menos um local de medição 22. Em uma modalidade, o sensor de fibra óptica 12 e/ou a seção de monitoramento 18 inclui uma pluralidade de locais de medição 22.
O sensor de fibra óptica 12 pode ser posicionado com um cordão 24 no fundo do poço, tal como um cordão de perfuração ou cordão de produção, ou pode ser posicionado com uma camisa do furo de sondagem.
O sensor de fibra óptica 12 pode ser posicionado no fundo do poço tempo-rariamente, por um período prolongado de tempo (por exemplo, durante a vida operacional de um componente ou durante a duração de uma produção, avaliação da formação ou outra operação no fundo do poço) ou permanen-temente, por exemplo, fixando o sensor em um cordão ou camisa no fundo do poço. Pode haver uma ou uma pluralidade de seções de monitoramento 18, por exemplo, uma pluralidade de seções 18 dispostas periodicamente ao longo do sensor de fibra óptica 12.
Em uma modalidade, uma ou mais seções de monitoramento 18 funcionam como seções de calibração usando a suposição de que cada seção 18 está exposta a uma temperatura aproximadamente constante ou homogênea (ou a outro parâmetro) ao longo do comprimento da secção de monitoramento 14. Por exemplo, um ou mais sensores de temperatura 26 independentes ou outros tipos de sensores são posicionados no ambiente (por exemplo, furo de sondagem 14) próximos a cada seção de monitoramento 18 ou de outro moldo posicionados em um local que está sujeito substancialmente, ao mesmo parâmetro a ser medido. As medições de parâmetro geradas pelas seções de monitoramento 18 podem ser comparadas às medições de sensor independentes, correspondentes, para calibrar o sensor de fibra óptica 12. Os sensores independentes 26 podem ser de qualquer tipo de sensor, tal como um sensor de fibra óptica e um transformador de energia de temperatura e/ou pressão.
Com referência à Figura 2, em uma modalidade, uma seção de monitoramento 18 do sensor de fibra óptica 12 é enrolada em um rolo ou de outro modo configurada para condensar-se axialmente ou reduzir o comprimento da seção 18 em relação a outros comprimentos do sensor de fibra óptica 12, ou de outro modo limitar a área na qual se encontra a seção 18 a uma região do ambiente com uma temperatura substancialmente homogênea ou outro parâmetro. No exemplo mostrado na Figura 2, a seção 18 é enrolada em um rolo que está pelo menos parcialmente voltado radialmente, isto é, em um plano pelo menos parcialmente paralelo ao eixo longitudinal do furo de sondagem. O rolo pode ser enrolado em torno de uma estrutura a- propriada 28 dentro da câmara 16. Outros exemplos de configuração incluem uma seção 18 que é um rolo voltado axialmente e/ou estende-se circun- ferencialmente em torno do eixo longitudinal para limitar a seção 18 a pelo menos substancialmente a mesma profundidade ou local axial ao longo do furo de sondagem 14. As configurações descritas no presente são exemplificadas e podem ser quaisquer configurações que limitam a seção 18 a uma região com temperatura substancialmente homogênea ou outro parâmetro ambiental.
A carcaça 20 pode ser feita de qualquer material apropriado, tal como aço ou aço inoxidável, para resistir às temperaturas no fundo do poço. Em uma modalidade, a carcaça 20 está configurada para conservar termi- camente uma cavidade ou região dentro da carcaça 20, que tem uma temperatura pelo menos substancialmente homogênea ou outro parâmetro. Por exemplo, a carcaça 20 pode ser feita de um ou mais materiais terrnicamente isolantes, tais como materiais de polímero, materiais cerâmicos, espumas, e/ou definem uma câmara evacuada para facilitar o isolamento térmico. Em uma modalidade, a carcaça 20 inclui um forno isotérmico ou outro tipo de câmara isotérmica.
A carcaça 20 e/ou a(s) seção(ões) de monitoramento podem estar fixadas em, unidas com ou de outro dispostas com o sensor de fibra óptica 12 e/ou outros componentes dispostos no furo de sondagem 14 ou outro ambiente. Por exemplo, a carcaça 20 e/ou seção de monitoramento 18 está fixada ou integrada a um suporte de um cordão ou seção de tubo no fundo do poço 24. Nesse exemplo, a carcaça 20 pode ser formada para corresponder à curvatura da seção de tubo para minimizar a pegada da seção dentro do furo de sondagem.
Com referência, novamente, à Figura 1, o sistema 10 inclui uma ou mais unidades de processamento, tal como uma unidade de processamento de superfície 30 ou uma unidade de DTS 32. A unidade de DTS pode ser qualquer dispositivo apropriado para transmitir sinais de interrogação ao sensor de fibra óptica, recebendo sinais de resposta e/ou processar os sinais de respostas. A unidade de DTS 32 inclui, por exemplo, pelo menos uma fonte de radiação 34, tal como um laser pulsado para enviar sinais de interrogação eletromagnéticos ao sensor de fibra óptica 12, um sensor de sinal de resposta 36 para receber sinais de resposta dependentes de temperatura (ou de outro parâmetro) do sensor de fibra óptica 12 e um processador 38 configurado para receber dados de sinal de resposta e calcular a temperatura correspondente ou outro parâmetro. As unidades de processamento, fontes de radiação e sensores descritos no presente não estão limitados a locais de superfície e podem ser posicionados em diversos locais no fundo do poço ou outro locais próximos ao ou afastados do sensor de fibra óptica 12 e/ou seções de monitoramento 18.
O sistema de medição 10 não está limitado ao que está descrito no presente. O sistema de medição 10 ou sensor de fibra óptica 12 pode ser posicionado e/ou disposto no furo de sondagem 14 por meio de qualquer suporte apropriado. Um "suporte", tal como descrito no presente, significa qualquer dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membros, que podem ser usados para transportar, alojar, sustentar ou de outro modo facilitar o uso de outro dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membros. Suportes exemplificados, não restritivos, incluem cordões de furos de sondagem do tipo de tubo enrolado, do tipo de tubo unido e qualquer combinação ou parte dos mesmos. Outros exemplos de suporte incluem tubos de revestimento, sistemas de cabeamentos, sondas de sistema de cabeamento, sondas de fio de filamento único, drop shots, submersíveis de fundo de poço, conjuntos de furo inferior e cordões de perfuração.
A Figura 3 ilustra um exemplo de um perfil de temperatura 40 gerado pelo sensor de fibra óptica 12. O perfil de temperatura 40 mostra os valores de temperatura calculados de sinais de resposta recebidos de vários locais ao longo do sensor de fibra óptica 12, a um determinado tempo ou sobre um determinado período de tempo. Esses sinais de resposta podem ser gerados, por exemplo, por grades de Bragg ou dispersões de fibras de Rayleigh. Tal como mostrado na Figura 3, o perfil de temperatura inclui regiões 42 de temperatura pelo menos substancialmente constante, que corres- pondem aos comprimentos e temperaturas das seções de monitoramento 18.
Deve ser observado que as regiões de temperatura substancialmente constante podem não corresponder à profundidade, mas correspondem ao comprimento de cada seção 18. Portanto, dados de medição gerados pelo sensor de fibra óptica 12 podem ser compensados para refletir a profundidade efetiva representada pelas seções 18 e pelo sensor de fibra óptica 12.
A Figura 8 ilustra um método 50 de monitorar um aparelho de medição de parâmetro ambiental, tal como o sensor de fibra óptica 12. O método 50 inclui um ou mais estágios 51-54. Em uma modalidade, o método 50 inclui a execução de todos os estágios 51--54 na ordem descrita. Porém, determinados estágios podem ser omitidos, estágios podem ser adicionados ou a ordem dos estágios pode ser mudada.
No primeiro estágio 51, um sensor de fibra óptica 12, tal como um sensor de DTS é disposto em um ambiente a ser medido. Por exemplo, o sensor de fibra óptica 12 é posicionado no fundo do poço em um furo de sondagem 14 de uma formação terrestre, de modo que o sensor de fibra óptica 12 define um caminho que se estende, em geral, ao longo do furo de sondagem 14. No posicionamento, uma ou mais seções de calibra- ção/monitoramento 18 são posicionadas. Em uma modalidade, uma pluralidade de seções de monitoramento 18 está localizada ao longo de um comprimento do sensor de fibra óptica 12. O posicionamento pode ser efetuado, por exemplo, baixando a fibra junto com um sistema de cabeamento, cordão de perfuração (por exemplo, durante uma perfuração e/ou registro durante a operação de perfuração, cordão de produção ou qualquer outro suporte). Em uma modalidade, o sensor de fibra óptica 12 e as seções 18 são posicionados permanentemente ou por um período de tempo prolongado, por exemplo, ficando o sensor de fibra óptica 12 e/ou as seções 18 em um cordão de furo de sondagem 24, revestimento ou outro componente.
No segundo estágio 52, um sinal de medição, tal como luz com um ou mais comprimentos de onda selecionados é gerado e transmitido ao sensor de fibra óptica 12, por exemplo, pro meio da unidade de DTS 32. O sensor de fibra óptica 12 e/ou os locais de medição 22 refletem uma parte do sinal de medição como um sinal de resposta, que é indicativo de temperatura ou outro parâmetro. O sinal de resposta é recebido pela unidade de DTS, unidade de processamento de superfície 30 ou outro usuário ou processador apropriado.
No terceiro estágio 53, o sinal de resposta para cada local de medição 22 é recebido e um parâmetro é avaliado. Por exemplo, a mudança espectral de um sinal de resposta de m local de medição 22 no sensor de fibra óptica 12 é usada para avaliar a temperatura do sensor de fibra óptica 12 no local e/ou profundidade correspondente. Além disso, outros parâmetros, tais como resistência à tração, tensão e pressão também podem ser determinados dos sinais de retorno. Em uma modalidade, as temperaturas avaliadas estão correlacionadas com profundidades e/ou locais ao longo do sensor de fibra óptica 12, por exemplo, tal como mostrado no perfil de temperatura 40 da Figura 3.
No quarto estágio 54, os parâmetros avaliados ao longo do sensor de fibra óptica são analisados para monitorar o desempenho do sensor de fibra óptica 12. Em uma modalidade, monitoramento inclui calibrar o sensor de fibra óptica 12, comparando os valores da temperatura avaliados em pelo menos uma seção de monitoramento 18 com valores de temperatura tomados de um(uns) sensor(es) independente(s), correspondente(s) 26. As medições de temperatura independentes são tomadas de sensores 26 localizados próximos às seções de monitoramento 18 correspondentes (por e- xemplo, a profundidades ou locais iguais ou similares ao longo do furo de sondagem 14). O sensor de fibra óptica 12 pode ser calibrado no ou antes do início da operação e ajustes de calibração também podem ser feitos ao longo do tempo.
Em uma modalidade, monitoramento inclui monitorar os valores de temperatura avaliados em pelo menos uma seção de monitoramento 18 para determinar se existe qualquer gradiente de temperatura ou se o mesmo se desenvolve ao longo do tempo e/ou monitorar quaisquer mudanças nos valores de temperatura avaliados. Esse monitoramento pode ser usado para acompanhar quaisquer mudanças de atenuação na fibra óptica. Por exemplo, valores de temperatura que incluem atenuação e inclinação (por exemplo, tal como visto na Figura 3) da seção isolada são monitorados ao longo do tempo e analisados para estudar quaisquer mudanças de atenuação e outros efeitos de desempenho, tais como efeitos devido a hidrogênio (por exemplo, escurecimento por hidrogênio), umidade, microcurvas, macrocur- vas e outros. Uma mudança na temperatura avaliada e/ou uma inclinação (por exemplo, uma linha de temperatura, tal como a região 42, que não é pelo menos substancialmente, vertical) nos dados gerados para uma seção de monitoração 18 pode indicar atenuação ou outros efeitos de degradação do sensor de fibra óptica.
Os aparelhos e métodos descritos no presente oferecem diversas vantagens sobre métodos e dispositivos existentes. Por exemplo, o sistema permite que um usuário e/ou processador calibre ou recalibre facilmente sensores de fibra óptica, enquanto eles estão dispostos no fundo do poço ou posicionados em um ambiente a ser medido, bem como monitorar o desempenho e condição dos sensores de fibra óptica.
Em conexão com os ensinamentos no presente, podem ser usadas diversas análises e/ou componentes analíticos, incluindo sistemas digitais e/ou analógicos. O aparelho pode ter componentes tais como um processador, meios de armazenamento, memória, entrada, saída, link de comunicação (por fio, sem fio, lama pulsada, óptico ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinais (digitais ou analógicos) e outros desses componentes (tais como resistores, capacitores, indutores e outros), para possibilitar a operação e análises do aparelho e métodos descritos no presente em qualquer uma das diversas maneiras bem conhecidas na técnica. Considera-se que esses ensinamentos podem, mas não precisam, ser executados junto com um conjunto de instruções executáveis por computador, armazenadas em um meio legível por computador, incluindo memória (ROMs, RAMs), óptica (CD-ROMs ou magnética (discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que, quando executadas, fazem com que um computador execute o método da presente invenção. Essas instruções podem proporcionar a operação do equipamento, controle, coleta de dados e análise e outras funções consideradas relevantes por um projetista, proprietário, usuário ou outro pessoal de sistema, além das funções descri- 5 tas no presente relatório descritivo.
Embora a invenção tenha sido descrita com referência a exemplos de modalidades, deve ser entendido pelos que são versados na técnica que diversas mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos, sem afastar-se do objeto da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser consideradas pelos que são versados na técnica, para adaptar um instrumento, situação ou material específico aos ensinamentos da invenção, sem afastar-se do objeto essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à modalidade específica descrita como o melhor modo contemplado pra realizar essa invenção.

Claims (20)

1. Aparelho para medir parâmetros ambientais, caracterizado por compreender: um portador configurado para estar disposto em um furo de sondagem (14) em uma formação terrestre (16); um sensor de fibra óptica (12) disposto no portador, o sensor de fibra óptica (12) incluindo uma fibra óptica que possui um comprimento configurado para ser disposto ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido e que inclui pelo menos um local de medição disposto no seu interior, em que o caminho da fibra óptica define um eixo longitudinal; e pelo menos uma seção do sensor de fibra óptica (12) incluindo uma porção do comprimento da fibra óptica, tendo uma pluralidade de locais de medição (18) que se estendem ao longo da porção e configurados para fornecer medições de parâmetros ambientais, a pluralidade de locais de medição (18) da porção do comprimento dispostas substancialmente no mesmo local no eixo longitudinal para manter a pluralidade de locais de medição (18) em, pelo menos, um parâmetro ambiental substancialmente homogêneo; e um processador (30) configurado para receber as medições de parâmetros ambientais a partir da pluralidade de locais de medição (18) e calibrar o sensor de fibra óptica (12) baseado nas medições de parâmetros ambientais.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro ambiental inclui temperatura.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte do comprimento inclui um comprimento enrolado do sensor de fibra óptica (12).
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento enrolado define um plano selecionado dentre pelo menos substancialmente paralelo e pelo menos substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção do comprimento é disposta em uma carcaça (20) que forma uma região conservada termicamente, com uma temperatura substancialmente homogênea em seu interior.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a carcaça (20) é feita de pelo menos um material termicamente isolante e um material isotérmico.
7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma seção inclui uma pluralidade de seções dispostas axialmente ao longo do caminho.
8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor de fibra óptica (12) é um dispositivo sensor de temperatura distribuída (DTS).
9. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ambiente é um ambiente do fundo do poço e o eixo longitudinal corresponde a um eixo de furo de sondagem (14).
10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador (30) é configurado para calibrar o sensor de fibra óptica (12) quando o sensor de fibra óptica (12) é disposto no furo de sondagem (14).
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os locais de medição (18) são selecionados de pelo menos um dentre grades de Bragg e locais de dispersão de Rayleigh.
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de parâmetros ambientais independente localizado próximo à pelo menos uma seção.
13. Método de monitoramento de um aparelho de medição de parâmetros ambientais, caracterizado por compreender: dispor um sensor de fibra óptica (12) ao longo de um caminho em um ambiente a ser medido, em que o sensor de fibra óptica (12) inclui uma fibra óptica que possui um comprimento disposto ao longo de um caminho que define um eixo longitudinal e que inclui pelo menos um local de medição disposto neste, o sensor de fibra óptica (12) incluindo pelo menos uma seção que inclui uma porção do comprimento da fibra óptica que possui uma pluralidade de locais de medição (18) dispostas ao longo da porção, a pluralidade de locais de medição (18) da porção do comprimento disposta substancialmente no mesmo local do eixo longitudinal para manter a pluralidade de locais de medição (18) em pelo menos um parâmetro ambiental substancialmente homogêneo; transmitir um sinal de medição eletromagnético ao sensor de fibra óptica (12) e receber sinais de retorno a partir do pelo menos um local de medição disposto em um comprimento axial da fibra óptica e a pluralidade de locais de medição (18) disposta na porção do comprimento; estimar o parâmetro ambiental em cada um local de medição e gerar um perfil, o perfil inclui pelo menos uma parte de perfil que corresponde à porção do comprimento; e calibrar o sensor de fibra óptica (12) com base em pelo menos uma porção de perfil.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o parâmetro ambiental inclui temperatura.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a porção do comprimento inclui um comprimento enrolado da fibra óptica.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que uma parte do comprimento é disposta em uma carcaça (20) que é feita de um material capaz de resistir a um ambiente do fundo do poço.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a carcaça (20) forma uma região conservada termicamente com uma temperatura substancialmente constante em seu interior.
18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que calibrar o sensor de fibra óptica (12) inclui comparar a pelo menos uma parte de perfil com uma medição de parâmetro ambiental independente tomada em um local próximo à pelo menos uma seção.
19. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que calibrar inclui monitorar efeitos ambientais sobre o sensor de fibra óptica (12) analisando mudanças na pelo menos uma parte de perfil.
20. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o ambiente é um ambiente de fundo do poço e o eixo longi- 5 tudinal corresponde a um eixo de furo de sondagem (14).
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2680013A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Baker Hugues Incorporated Location dependent calibration for distributed temperature sensor measurements
GB2490086B (en) * 2010-11-08 2015-04-08 Silixa Ltd Fibre optic monitoring installation, apparatus and method
GB201101075D0 (en) 2011-01-21 2011-03-09 Labminds Ltd Automated solution dispenser
FR2979990B1 (fr) * 2011-09-09 2013-12-27 Andra Dispositif d'etalonnage en temperature et procedes d'etalonnage en temperature et positionnement d'un capteur de temperature a fibre optique
US9574949B2 (en) * 2012-02-17 2017-02-21 Roctest Ltd Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems
CN110237878B (zh) * 2012-07-18 2022-11-15 莱伯曼兹有限公司 自动化溶液分配器
US9116055B2 (en) * 2012-09-05 2015-08-25 Siemens Energy, Inc Combustion turbine flashback sensing system employing fiber Bragg grating sensors
CN103107842B (zh) * 2012-09-05 2015-11-25 华为技术有限公司 分光器端口识别系统
US9575209B2 (en) 2012-12-22 2017-02-21 Halliburton Energy Services, Inc. Remote sensing methods and systems using nonlinear light conversion and sense signal transformation
US9091785B2 (en) 2013-01-08 2015-07-28 Halliburton Energy Services, Inc. Fiberoptic systems and methods for formation monitoring
US10241229B2 (en) 2013-02-01 2019-03-26 Halliburton Energy Services, Inc. Distributed feedback fiber laser strain sensor systems and methods for subsurface EM field monitoring
US10808521B2 (en) 2013-05-31 2020-10-20 Conocophillips Company Hydraulic fracture analysis
US9488531B2 (en) * 2013-08-27 2016-11-08 Baker Hughes Incorporated Loss compensation for distributed sensing in downhole environments
US9422806B2 (en) 2013-10-04 2016-08-23 Baker Hughes Incorporated Downhole monitoring using magnetostrictive probe
US9598642B2 (en) * 2013-10-04 2017-03-21 Baker Hughes Incorporated Distributive temperature monitoring using magnetostrictive probe technology
GB2535640B (en) 2013-11-05 2020-08-19 Halliburton Energy Services Inc Downhole position sensor
WO2015099641A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole signal repeater
GB2536817B (en) 2013-12-30 2021-02-17 Halliburton Energy Services Inc Position indicator through acoustics
WO2015112127A1 (en) 2014-01-22 2015-07-30 Halliburton Energy Services, Inc. Remote tool position and tool status indication
WO2015130298A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Halliburton Energy Services, Inc. Optical electric field sensors having passivated electrodes
US9683435B2 (en) 2014-03-04 2017-06-20 General Electric Company Sensor deployment system for a wellbore and methods of assembling the same
US10302796B2 (en) 2014-11-26 2019-05-28 Halliburton Energy Services, Inc. Onshore electromagnetic reservoir monitoring
WO2016125027A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Labminds, Ltd. Automated solution dispenser
CA2978701A1 (en) * 2015-03-09 2016-09-15 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Distributed strain monitoring for downhole tools
US9651706B2 (en) 2015-05-14 2017-05-16 Halliburton Energy Services, Inc. Fiberoptic tuned-induction sensors for downhole use
CA2989533C (en) 2015-06-17 2024-01-16 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Filter and method and distributed temperature sensor system
WO2017014773A1 (en) 2015-07-22 2017-01-26 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic monitoring with formation-matched resonant induction sensors
WO2017131822A1 (en) 2016-01-25 2017-08-03 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic telemetry using a transceiver in an adjacent wellbore
US10287874B2 (en) 2016-03-09 2019-05-14 Conocophillips Company Hydraulic fracture monitoring by low-frequency das
US10890058B2 (en) 2016-03-09 2021-01-12 Conocophillips Company Low-frequency DAS SNR improvement
US10095828B2 (en) * 2016-03-09 2018-10-09 Conocophillips Company Production logs from distributed acoustic sensors
CN107850495B (zh) * 2016-04-19 2020-06-30 东京毅力科创株式会社 温度测量用基板以及温度测量系统
WO2018031039A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Halliburton Energy Services, Inc. Auditory monitoring of downhole conditions through a fiber optic cable
US11255997B2 (en) 2017-06-14 2022-02-22 Conocophillips Company Stimulated rock volume analysis
CA3062569A1 (en) 2017-05-05 2018-11-08 Conocophillips Company Stimulated rock volume analysis
KR101944897B1 (ko) * 2017-08-03 2019-02-07 (주)에프비지코리아 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일
EP3676479B1 (en) 2017-10-17 2024-04-17 ConocoPhillips Company Low frequency distributed acoustic sensing hydraulic fracture geometry
AU2019243434A1 (en) 2018-03-28 2020-10-08 Conocophillips Company Low frequency DAS well interference evaluation
WO2019213402A1 (en) 2018-05-02 2019-11-07 Conocophillips Company Production logging inversion based on das/dts
WO2020059899A1 (ko) * 2018-09-18 2020-03-26 (주)에프비지코리아 관입 깊이 측정장치 및 그가 적용된 파일
CA3134912A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Conocophillips Company Machine-learning based fracture-hit detection using low-frequency das signal
EP3929548A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-29 Heraeus Electro-Nite International N.V. Device and method for measuring a temperature of a molten metal
US11802783B2 (en) 2021-07-16 2023-10-31 Conocophillips Company Passive production logging instrument using heat and distributed acoustic sensing

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4375164A (en) * 1981-04-22 1983-03-01 Halliburton Company Formation tester
JPS6166134A (ja) * 1984-09-10 1986-04-04 Agency Of Ind Science & Technol 光フアイバセンサ
US4848906A (en) * 1987-02-02 1989-07-18 Litton Systems, Inc. Multiplexed fiber optic sensor
JPH04318432A (ja) 1991-04-17 1992-11-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバセンサによる分布温度測定方法
JPH05241030A (ja) 1992-02-27 1993-09-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 分布型光ファイバセンサ
GB9606673D0 (en) * 1996-03-29 1996-06-05 Sensor Dynamics Ltd Apparatus for the remote measurement of physical parameters
EP0984254A1 (fr) * 1998-09-04 2000-03-08 Talltec Technologies Holdings S.A. Capteur de température à fibre optique
US6782150B2 (en) * 2000-11-29 2004-08-24 Weatherford/Lamb, Inc. Apparatus for sensing fluid in a pipe
US6807324B2 (en) * 2002-05-21 2004-10-19 Weatherford/Lamb, Inc. Method and apparatus for calibrating a distributed temperature sensing system
US20030234921A1 (en) * 2002-06-21 2003-12-25 Tsutomu Yamate Method for measuring and calibrating measurements using optical fiber distributed sensor
US20060146909A1 (en) * 2002-11-21 2006-07-06 Morse Theodore F Fiber optic temperature sensor
EA007244B1 (ru) * 2003-03-05 2006-08-25 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Узел со спирально свернутыми оптическими волокнами для измерения давления и/или других физических данных
JP2004318432A (ja) * 2003-04-15 2004-11-11 Canon Inc 画像形成装置および画像形成制御方法およびコンピュータが読み取り可能なプログラムを格納した記憶媒体およびプログラム
GB2401430B (en) * 2003-04-23 2005-09-21 Sensor Highway Ltd Fluid flow measurement
JP4116935B2 (ja) * 2003-07-01 2008-07-09 日立電線株式会社 光ファイバカールコード
EA200600380A1 (ru) * 2003-08-11 2006-06-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ установки распределенного волоконно-оптического узла с двумя выходами для детектирования внутри трубопровода
JP2005241030A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機
GB2424311B (en) 2005-03-18 2008-02-13 Sensor Highway Ltd Optical pulse generator for distributed temperature sensing operating at a characteristic wavelength in a range between 1050 nm and 1090 nm
WO2007087040A2 (en) * 2006-01-13 2007-08-02 Luna Innovations Incorporated Demodulation method and apparatus for fiber optic sensors
US7551517B2 (en) * 2006-05-05 2009-06-23 Optoplan As Seabed seismic station packaging
US7401530B2 (en) * 2006-05-11 2008-07-22 Weatherford/Lamb, Inc. Sonar based multiphase flowmeter
CA2619317C (en) * 2007-01-31 2011-03-29 Weatherford/Lamb, Inc. Brillouin distributed temperature sensing calibrated in-situ with raman distributed temperature sensing
CA2680013A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Baker Hugues Incorporated Location dependent calibration for distributed temperature sensor measurements
US7598485B2 (en) * 2007-11-01 2009-10-06 Baker Hughes Incorporated Temperature and pressure sensor using four wave mixing technique
US8672539B2 (en) * 2008-06-12 2014-03-18 Halliburton Energy Services, Inc. Multiple sensor fiber optic sensing system
CN201314849Y (zh) * 2008-10-31 2009-09-23 上海市电力公司 光纤测温系统的现场标定装置
EP2361393B1 (en) * 2008-11-06 2020-12-23 Services Petroliers Schlumberger Distributed acoustic wave detection
GB2467177A (en) * 2009-01-27 2010-07-28 Sensornet Ltd Sensing inside and outside tubing
US8356935B2 (en) * 2009-10-09 2013-01-22 Shell Oil Company Methods for assessing a temperature in a subsurface formation
US9476760B2 (en) * 2010-06-25 2016-10-25 Schlumberger Technology Corporation Precision measurements in a fiber optic distributed sensor system

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Publication number Publication date
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AU2011338909B2 (en) 2015-05-14
NO20130671A1 (no) 2013-06-04
US20120147924A1 (en) 2012-06-14
GB201308418D0 (en) 2013-06-19

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