BR112015027483B1 - Dispositivo de computação óptico e método para utilizar um dispositivo de computação óptico - Google Patents

Dispositivo de computação óptico e método para utilizar um dispositivo de computação óptico Download PDF

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Abstract

dispositivo de computação óptico e método para utilizar um dispositivo de computação óptico. várias implementações de dispositivos de computação ópticos são aqui descritos que incluem uma sonda de "diapasão de sintonização", uma sonda de "vela de ignição", um "tubo sulcado" e implementação do tipo "modular".

Description

Campo da invenção
[001] A presente invenção refere-se geralmente a dispositivos de computação ópticos e, mais especificamente, a vários métodos pelos quais incorpora, ou implementa, tais dispositivos de computação ópticos.
Fundamentos da invenção
[002] Nos últimos anos, técnicas de computação ópticas foram desenvolvidas para aplicações na Indústria de Petróleo e Gás na forma de sensores ópticos em equipamentos no fundo do poço ou na superfície para avaliar uma variedade de propriedades do fluido. Um dispositivo de computação óptico é um dispositivo configurado para receber uma entrada de radiação eletromagnética de uma substância ou uma amostra da substância e produzir uma saída de radiação eletromagnética de um elemento de processamento, também denominado de um elemento óptico. O elemento óptico pode ser, por exemplo, um elemento óptico de banda estreita ou um Elemento Computacional Integrado ("ICE") (também conhecido como um Elemento Óptico Multivariada ("MOE").
[003] Fundamentalmente, os dispositivos de computação ópticos utilizam elementos ópticos para realizar cálculos, ao contrário dos circuitos com fio de processadores eletrônicos convencionais. Quando a luz de uma fonte de luz interage com uma substância, as informações exclusivas físicas e químicas sobre a substância são codificadas na radiação eletromagnética que é refletida, transmitida através de, ou irradiada a partir da amostra. Assim, o dispositivo de computação óptica, através da utilização do núcleo ICE e um ou mais detectores, é capaz de extrair as informações de uma ou várias características/propriedades ou analitos dentro de uma substância e a conversão dessas informações num sinal de saída detectável refletindo as propriedades globais de uma amostra. Tais características podem incluir, por exemplo, a presença de determinados elementos, composições, fases de fluidos, etc. existentes no interior da substância.
[004] Assim, surgiu a necessidade dentro da indústria de desenvolver maneiras de colocar temporariamente ou permanentemente dispositivos de computação ópticos na tubulação ou canalização do fundo do poço. Tais canos e tubos são utilizados para a produção de fluidos de reservatório e podem ser postos em prática durante muitos anos. Enquanto o poço for produzido, é desejável conhecer a composição dos fluidos, já que este conhecimento é usado em parte para tomar decisões de como tratar os fluidos, uma vez que eles atinjam a superfície. No entanto, existem considerações que determinam a configuração de sensores utilizados em aplicações de colocação permanente. Por exemplo, o sensor tem de ser robusto e requer pouca energia, para permitir que ele fique no lugar durante muitos anos. Os sensores também têm de ser de tamanho suficiente de tal modo que outros sistemas e ferramentas podem ser transmitidos pelo sensor instalado ao longo do tubo/cano. Além disso, os sensores devem afetar minimamente o fluxo de fluido no tubo. Se o sensor afetar o fluxo, poderá haver variações na taxa de fluxo volumétrica ou de pressão. Estes efeitos podem conduzir a alterações na composição de fluidos. Por exemplo, os sólidos em suspensão no fluido podem cair para fora e acumular-se em zonas de fluxo volumétrico baixo conduzindo a uma eventual obstrução. Em alternativa, as alterações na pressão podem causar gases dissolvidos de se evoluir a partir do fluido que conduz a estimativas imprecisas da composição de fluidos.
[005] Além disso, os instrumentos de espectrômetro tradicionais simplesmente não são estáveis o suficiente para resistir a condições de fundo de poço. Fotômetros de filtragem são razoavelmente estáveis, mas não têm a sensibilidade para medir analitos de interesse em óleos complexos. Além disso, muitos instrumentos não conseguem medir através de grandes faixas de concentração. Por exemplo, a aplicação de corte à água exige uma cobertura de água (ou óleo) de 0 a 100%, e instrumentos tradicionais geralmente só detectam uma pequena fração deste intervalo...por exemplo, de 0 a 10% ou de 70 a 80%. Finalmente, os sensores precisam ser de baixo custo a fim de colocá-los ao longo de cada tubo de coleta. Assim, por exemplo, um único poço produtor pode utilizar até 1.000 ou mais sensores individuais. Se estes custarem ~ ^ milhão cada um, como alguns sensores tradicionais custam, isto é claramente um grande obstáculo a superar.
[006] Por conseguinte, a presente invenção atende estas e outras necessidades na técnica através da provisão de implementações eficientes de energia, compactas, estáveis, robustas, e de baixo custo para dispositivos de computação ópticos, como aqui descrito.
Breve descrição das figuras
[007] A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma arquitetura exemplificativa de um dispositivo de computação óptico utilizando um design de modo de transmissão, que pode ser utilizado em um ou mais dos dispositivos de computação ópticos da presente invenção;
[008] A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma arquitetura exemplificativa de um dispositivo de computação óptico utilizando um design de modo de domínio de tempo, que pode ser utilizado em um ou mais dos dispositivos de computação ópticos da presente invenção;
[009] A Figura 3A ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação da sonda de diapasão de sintonização de um dispositivo de computação óptico, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção;
[0010] A Figura 3B ilustra uma vista secional de um tubo que tem uma pluralidade de sondas de diapasão posicionadas radialmente em torno do corpo de um tubo, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção;
[0011] A Figura 4 ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação da sonda de vela de ignição de um dispositivo de computação óptico, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção;
[0012] A Figura 5A ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação do tubo sulcado de um dispositivo de computação óptico, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção;
[0013] A Figura 5B ilustra uma vista secional do comprimento do tubo sulcado da Figura 5A;
[0014] As Figuras 5C e 5D são vistas secionais simplificadas do tubo sulcado da Figura 5A destinadas a ilustrar formatos de perfis alternativos para o sulco óptico;
[0015] A Figura 5E é ainda outra vista secional simplificada do sulco óptico da Figura 5A destinada para ilustrar como certas modalidades do sulco óptico afunilam no furo do tubo; e
[0016] As Figuras 6A e 6B ilustram um diagrama de bloco secional de uma implementação de módulo e uma vista secional ao longo do comprimento da implementação do módulo, respectivamente, de um dispositivo de computação óptico, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção.
Descrição de modalidades ilustrativas
[0017] As modalidades ilustrativas e metodologias relacionadas da presente invenção são descritas abaixo conforme podem ser empregues em vários métodos pelos quais para implementar dispositivos de computação ópticos. Por motivos de clareza, nem todas as características de uma implementação ou metodologia real são descritas neste relatório descritivo. Além disso, as modalidades "exemplares" aqui descritas referem-se aos exemplos desta invenção. Será evidentemente apreciado que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real numerosas decisões específicas de implementação devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tal como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio as quais variarão de uma implementação para outra. Além disso, será observado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, no entanto, seria um empreendimento de rotina para aqueles ordinariamente versados na técnica que tiverem o benefício desta divulgação. Aspectos e vantagens adicionais das várias modalidades e metodologias relacionadas da invenção se tornarão aparentes a partir da consideração da seguinte descrição e figuras.
[0018] Tal como aqui descrito, modalidades exemplificativas da presente invenção são direcionadas para implementações de sonda de "diapasão de sintonização", sonda de "vela de ignição", "tubo sulcado" e do tipo "modular" para dispositivos de computação ópticos. Embora descrita com referência a implementações relacionadas ao óleo e gás, os dispositivos de computação ópticos podem ser utilizados numa variedade de outras aplicações em que é desejado para determinar uma ou mais características de uma amostra. Outras aplicações podem incluir, por exemplo, aqueles tão diversos como aqueles associados ao monitoramento superficial e submarino, vigilância por via satélite ou zangão, monitoração de encanamento, ou até sensores que transitam uma cavidade do corpo, tal como um trato digestivo. Dentro destes ambientes, os dispositivos de computação ópticos são utilizados para detectar/monitorar vários compostos ou características a fim de monitorizar, em tempo real, vários fenômenos que ocorrem dentro do ambiente.
[0019] Tal como aqui descrito, certas modalidades exemplificativas da implementação da sonda de diapasão de sintonização incluem uma fonte de radiação eletromagnética, elemento óptico, detector e duas hastes que são inseridas num corpo tubular. É formada uma folga entre as hastes por meio da qual uma amostra de fluido pode fluir. Enquanto o fluido flui através da abertura, a radiação eletromagnética é transmitida através das hastes e através da abertura, por meio de que uma característica do fluido é determinada. Em certas modalidades, a fonte de radiação eletromagnética, elemento óptico e o detector estão contidos fora das hastes. Alternativamente, um ou mais dentre a fonte de radiação eletromagnética, o elemento óptico ou o detector podem ser posicionados ao longo das hastes.
[0020] Certas modalidades exemplificativas da implementação da sonda de vela de ignição incluem um corpo de sonda que pode ser inserido num corpo tubular. O corpo de sonda contém uma fonte eletromagnética, elemento óptico, detector e um canal de fluxo através do qual uma amostra de fluido pode fluir. O canal de fluxo estende-se através do corpo de sonda ao longo de um eixo que atravessa um eixo do corpo de sonda. Além disso, o corpo de sonda pode incluir um desviador para desviar o fluido que corre através do tubo para uma porta de entrada do canal de fluxo. Pelo menos uma característica da amostra de fluido é determinada que flui através do canal de fluido.
[0021] Certas modalidades exemplificativas da implementação de tubo sulcado incluem um corpo tubular que tem um furo através do mesmo, e um sulco óptico que se estende ao longo do furo em que uma amostra de fluido é deixado fluir. Dentro do corpo do tubo em ambos os lados do sulco óptico estão posicionados uma fonte de radiação eletromagnética, um elemento óptico e um detector. Enquanto a amostra de fluido corre ao longo do sulco óptico, a radiação eletromagnética é emanada ao longo do sulco óptico numa direção que atravessa o eixo do sulco óptico. O elemento óptico está posicionado oposto à fonte de radiação eletromagnética a fim de receber a luz (que interagiu com a amostra de fluido) e produzir a saída necessária para determinar a característica desejada do fluido.
[0022] Certas modalidades exemplificativas da implementação modular, incluem um compartimento de dispositivo que pode ser fixado de forma removível a um corpo que contém fluido. O compartimento de dispositivo inclui um sulco óptico posicionado na sua superfície exterior de tal modo que o fluido dentro do corpo contendo o fluido é deixado fluir ao longo do sulco óptico. Dentro do corpo do compartimento de dispositivo em ambos os lados do sulco óptico estão posicionados uma fonte de radiação eletromagnética, um elemento óptico e um detector. Enquanto a amostra de fluido corre ao longo do sulco óptico, a radiação eletromagnética é emanada ao longo do sulco óptico numa direção que atravessa o eixo do sulco óptico. O elemento óptico está posicionado oposto à fonte de radiação eletromagnética a fim de receber a luz (que interagiu com a amostra de fluido) e produzir a saída necessária para determinar a característica desejada do fluido.
[0023] Em vista da descrição fornecida adiante, estas e outras características e vantagens das várias implementações descritas acima serão prontamente entendido por aqueles versados na técnica.
[0024] Mais uma vez, embora os dispositivos de computação ópticos aqui descritas possam ser utilizados em uma variedade de ambientes, a descrição seguinte focará em aplicações de fundo de poço. A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma arquitetura exemplificativa de um dispositivo de computação óptico 100 utilizando um design de modo de transmissão, que pode ser utilizado em um ou mais dos dispositivos de computação ópticos da presente invenção. Uma fonte de radiação eletromagnética 108 pode ser configurada para emitir ou caso contrário gerar uma radiação eletromagnética 110. Como entendido na técnica, fonte de radiação eletromagnética 108 pode ser qualquer dispositivo capaz de emitir ou gerar a radiação eletromagnética. Por exemplo, a fonte de radiação eletromagnética 108 pode ser uma lâmpada, dispositivo emissor de luz, laser, corpo negro, cristal fotônico, ou fonte de raio X, luminescência natural, etc. Numa modalidade, a radiação eletromagnética 110 pode ser configurada para interagir opticamente com a amostra 106 (fluido de poço que flui através de um poço ou duto, por exemplo) e gerar luz interagida com a amostra 112 direcionada para um divisor de feixe 102. Amostra 106 pode ser de qualquer fluido (líquido ou gás), substância sólida ou material tal como, por exemplo, componentes de ferramentas de poço, tubos, formações rochosas, pastas, areias, lamas, aparas de perfuração, concreto, outras superfícies sólidas, etc. Em outras modalidades, no entanto, a amostra 106 é um fluido de poço multifásico (compreendendo petróleo, gás, água, sólidos, por exemplo) que consiste em uma variedade de características do fluido, tais como, por exemplo, subprodutos elementares corrosivos, elementos gerados por perda de material de amostra, hidrocarbonetos C1-C6, agrupamentos de tais elementos, água salina, pH, sólidos totais dissolvidos, teor de areia, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, ácidos gordos saturados, resinas, ou vários traçadores de aprimoramento de produção ou nanopartículas que foram adicionadas em poços vizinhos para permitir o rastreamento do fluxo de fluido de um local para outro.
[0025] Amostra 106 pode ser fornecida para o dispositivo de computação óptico 100 por meio de um tubo de fluxo ou célula de amostra, por exemplo, contendo a amostra 106, por meio de que é introduzido à radiação eletromagnética 110. Em alternativa, o dispositivo de computação óptico 100 pode utilizar uma configuração óptica constituída por um elemento interno de reflexão que analisa o fluido do poço à medida que flui, assim, ou que analisa a superfície da amostra (superfície de formação, por exemplo). Enquanto a Figura 1 mostra a radiação eletromagnética 110 como passagem através ou incidente sobre a amostra 106 para produzir a luz interagida com a amostra 112 (isto é, o modo de transmissão ou de fluorescência), está também contemplado na presente invenção para refletir a radiação eletromagnética 110 para fora da amostra 106 (isto é, o modo de refletância), tal como no caso de uma amostra 106 que é translúcida, opaca, ou sólida, e igualmente gerar a luz interagida com a amostra 112.
[0026] Depois de ser iluminado com radiação eletromagnética 110, a amostra 106 que contém uma substância de interesse (uma característica da amostra, por exemplo) produz uma potência de radiação eletromagnética (luz interagida da amostra 112, por exemplo). Como descrito previamente, a luz interagida da amostra 112 também contém informações espectrais da amostra utilizada para determinar uma ou mais características da amostra de fluido. Em última análise, um processador local ou remoto analisa esta informação espectral para determinar a característica desejada da amostra 106. Embora não especificamente indicado, um ou mais elementos espectrais podem ser empregados num dispositivo de computação óptico 100 a fim de restringir os comprimentos de ondas ópticas e/ou larguras de banda do sistema e, assim, eliminar a radiação eletromagnética indesejada existentes nas regiões de comprimento de onda que não tem importância. Como será entendido por aqueles normalmente versados na técnica tendo o benefício da divulgação, tais elementos espectrais podem ser localizados em qualquer lugar ao longo do trem óptico, mas normalmente são empregados diretamente após a fonte de luz que fornece a radiação eletromagnética inicial.
[0027] Embora não mostrado, o dispositivo de computação óptico 100 pode ser acoplado a uma fonte de alimentação remota (localizada na superfície ou um gerador de energia posicionado no furo ao longo do poço, por exemplo), enquanto que em outras modalidades o dispositivo de computação óptico 100 compreende uma bateria de bordo. O dispositivo de computação óptico 100 pode também incluir um processador de sinal (não mostrado), módulo de comunicação (não mostrado) e outros circuitos necessários para atingir os objetivos da presente invenção, como será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Também será reconhecido que as instruções de software necessárias para realizar os objetivos da presente invenção podem ser armazenadas dentro de armazenamento localizado no dispositivo de computação óptico 100 ou carregado para aquele armazenamento a partir de um CD- ROM ou outros meios de armazenamento adequados, através de métodos com ou sem fio.
[0028] Alternativamente, no entanto, o processador pode estar localizado remotamente a partir do dispositivo de computação óptico 100. Em tais modalidades, uma ligação de comunicações fornece um meio de comunicação entre o processador e o dispositivo de computação óptico 100. A ligação de comunicações pode ser uma ligação de fio, tal como, por exemplo, uma fiação ou cabo de fibra óptica. Alternativamente, no entanto, a ligação pode ser uma ligação sem fios, tais como, por exemplo, um dispositivo eletromagnético de frequência adequada, ou outros métodos, incluindo a comunicação acústica e dispositivos semelhantes.
[0029] Em certas modalidades exemplares, o processador de sinal controla o funcionamento do dispositivo de computação óptico 100. Dispositivo de computação óptico 100 pode também incluir um transmissor e receptor (transceptor, por exemplo) (não mostrado) que permite a comunicação bidirecional ao longo de uma ligação de comunicações em tempo real. Em modalidades exemplares, o dispositivo de computação óptico 100 irá transmitir a totalidade ou uma parte dos dados de característica de amostra a um processador remoto, para posterior análise. No entanto, em outras modalidades, essa análise é completamente tratada pelo dispositivo de computação óptico 100 e os dados resultantes são então transmitidos remotamente para armazenamento ou análise posterior. Em qualquer modalidade, o processador que realiza os cálculos pode, por exemplo, analisar os dados de características, executar a Equação de Estado ("EOS") ou outras técnicas de análise ópticas, ou realizar simulações com base nos dados de características, tal como será prontamente compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta descrição.
[0030] Ainda em relação à modalidade exemplar da Figura 1, o divisor de feixe 102 é utilizado para dividir a luz interagida da amostra 112 em uma radiação eletromagnética transmitida 114 e uma radiação eletromagnética refletida 120. Radiação eletromagnética transmitida 114 é, então, dirigida para um ou mais elementos ópticos 104. O elemento óptico 104 pode ser uma variedade de elementos ópticos, tais como, por exemplo, um ou mais filtros ópticos de banda estreita ou núcleos ICE dispostos ou de outro modo utilizados em série, a fim de determinar as características da amostra 106. Naquelas modalidades que utilizam núcleos ICE, o núcleo ICE pode ser configurado para ser associado a uma característica particular da amostra 106 ou pode ser concebido para aproximar ou imitar o vetor de regressão da característica de uma maneira desejada, como seria compreendido pelos versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Além disso, numa modalidade alternativa, elemento óptico 104 pode funcionar tanto como um divisor de feixe quanto um processador computacional, tal como será entendido por essas mesmas pessoas versadas na técnica.
[0031] Uma discussão mais aprofundada do projeto e operação de núcleos ICE pode ser encontrada, por exemplo, na Patente U.S. n° 6.198.531, intitulada "SISTEMA COMPUTATIONAL ÓPTICO", depositada para Myrick et al., em 6 de março de 2001; n° 7.697.141, intitulada "MÉTODO E SISTEMA DE ANÁLISE DE FLUIDO DE COMPUTAÇÃO ÓPTICA IN SITU", expedida para Jones et al., em 13 de abril de 2010; e n° 8.049.881, intitulada "SISTEMA DE ANÁLISE ÓPTICA E MÉTODOS PARA A OPERAÇÃO DE ELEMENTOS ÓPTICOS MULTIVARIADOS NUMA ORIENTAÇÃO DE INCIDÊNCIA NORMAL", expedida para Myrick et al., em 1° de novembro de 2011, cada uma sendo propriedade do Cessionário da presente invenção, Halliburton Energy Services, Inc., de Houston, Texas, a divulgação de cada uma sendo incorporada por meio deste por referência, na sua totalidade.
[0032] No entanto, a radiação eletromagnética transmitida 114, em seguida, interage opticamente com elemento óptico 104 para produzir luz opticamente interagida 122. Nesta modalidade, a luz opticamente interagida 122, que está relacionada à característica ou ao analito de interesse, é transmitida para o detector 116 para análise e quantificação. O detector 116 pode ser qualquer dispositivo capaz de detectar a radiação eletromagnética e pode geralmente ser caracterizado como um transdutor óptico. Por exemplo, o detector 116 pode ser, mas não está limitado a, um detector térmico, tal como uma termopilha ou detector fotoacústico, um detector semicondutor, um detector de piezo-elétrico, detector de dispositivo de carga acoplada, vídeo ou detector de matriz, detector de divisão, detector de fotões (tal como um tubo fotomultiplicador), fotodiodos, local ou distribuído, fibras ópticas, e/ou suas combinações, ou afins, ou outros detectores conhecidos por aqueles versados na técnica. Detector 116 está ainda configurado para produzir um sinal de saída 128 na forma de uma tensão que corresponde à característica da amostra 106. Em pelo menos uma modalidade, o sinal de saída produzido pelo detector 128 116 e a concentração característica da amostra 106 podem ser diretamente proporcionais. Em outras modalidades, a relação pode ser uma função polinomial, uma função exponencial, e/ou uma função logarítmica.
[0033] Dispositivo de computação óptico 100 inclui um segundo detector 118 disposto para receber e detectar a radiação eletromagnética refletida e a saída de um sinal de normalização 124. Tal como entendido na técnica, a radiação eletromagnética refletida 120 pode incluir uma variedade de desvios de radiação resultantes da fonte de radiação eletromagnética 108, tais como, por exemplo, flutuações de intensidade de radiação eletromagnética, flutuações interferentes (por exemplo, poeira ou outros interferentes que passam em frente a fonte de radiação eletromagnética), suas combinações, ou afins. Assim, o segundo detector 118 detecta tais desvios de radiação também. Numa modalidade alternativa, o segundo detector 118 pode ser disposto de modo a receber uma parte da luz interagida da amostra 112 em vez de radiação eletromagnética refletida 120, e, portanto, compensar desvios de radiação eletromagnética resultantes a partir da fonte de radiação eletromagnética 108. Em ainda outras modalidades, o segundo detector 118 pode ser disposto para receber uma parte de radiação eletromagnética 110, em vez de radiação eletromagnética refletida 120, e, assim, do mesmo modo compensar desvios de radiação eletromagnética resultantes a partir da fonte de radiação eletromagnética 108. Aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação irão perceber que há uma variedade de alterações de concepção que podem ser utilizadas em conjunto com a presente invenção.
[0034] Embora não explicitamente mostrado na Figura 1, em certas modalidades exemplificativas, o detector 116 e o segundo detector 118 podem ser acoplados de forma comunicativa a um processador de sinal (não mostrado) de dispositivo de computação óptico de bordo 100 de tal modo que o sinal de normalização 124 indicativo de desvios de radiação eletromagnética pode ser fornecido ou transmitido ao mesmo. O processador de sinal pode então ser configurado para combinar computacionalmente o sinal de normalização 124 com o sinal de saída 128 para proporcionar uma determinação mais precisa da característica de amostra 106. No entanto, em outras modalidades que utilizaram apenas um detector, o processador de sinal seria acoplado a este único detector. No entanto, na modalidade da Figura 1, por exemplo, o processador de sinal combina o sinal de normalização 124 computacionalmente com o sinal de saída 128 através de técnicas de análise de componentes principais, tais como, por exemplo, quadrados mínimos parciais padrão, que estão disponíveis na maioria dos pacotes de software de análise estatística (por exemplo, XL Stat para MICROSOFT® EXCEL®; o UNSCRAMBLER® da CAMO Software e MATLAB® da MATHWORKS®), tal como será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação. Depois disso, os dados resultantes são então transmitidos para o processador para operações adicionais.
[0035] A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma arquitetura exemplificativa de um dispositivo de computação óptico 200 utilizando um design de modo de domínio de tempo, que pode ser utilizado em um ou mais dos dispositivos de computação ópticos da presente invenção. Dispositivo de computação óptico 200 é um pouco semelhante ao dispositivo de computação óptico 100 descrito com referência à Figura 1 e, por conseguinte, pode ser melhor compreendido com referência à mesma, onde números iguais indicam elementos iguais. Dispositivo de computação óptico 200 pode incluir uma montagem móvel 202, que tem pelo menos um elemento óptico 104 e dois elementos ópticos complementares 226a e 226b associados ao mesmo. Tal como ilustrado, a montagem móvel 202 pode ser caracterizada, pelo menos, numa modalidade como um disco rotativo 203, tal como, por exemplo, uma roda de corte, em que os elementos ópticos 104, 226a e 226b estão dispostos radialmente para rotação com o mesmo. A Figura 2 também ilustra vistas frontais correspondentes da montagem móvel 202, que é descrito em mais detalhe abaixo.
[0036] Aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação reconhecerá facilmente, no entanto, que a montagem móvel 202 pode ser caracterizada como qualquer tipo de montagem móvel configurada para sequencialmente alinhar pelo menos um detector com luz opticamente interagida e/ou um ou mais elementos ópticos. Cada elemento óptico 104, 226a e 226b pode ser semelhante na construção àqueles conforme anteriormente descritos aqui, e configurado para ser associado ou dissociado a uma característica particular da amostra 106. Embora três elementos ópticos sejam descritos, elementos ópticos mais ou menos podem ser empregues juntamente com a montagem móvel 202 conforme desejado.
[0037] Em certas modalidades exemplares, o disco rotativo 203 pode ser rodado a uma frequência de cerca de 0,1 RPM até cerca de 30.000 RPM. Em funcionamento, a rotação do disco 203 pode rodarde tal modo que os elementos ópticos individuais 104, 226a e 226b podem, cada um, ser expostos a ou de outra forma interagir com a luz opticamente interagida da amostra 112 durante um breve período de tempo distinto. Após opticamente interagindo com a luz interagida da amostra 112, o elemento óptico 104 é configurado para gerar luz opticamente interagida 206a (um primeiro feixe, por exemplo), o elemento óptico 226a é configurado para gerar uma segunda luz opticamente interagida 206b (um segundo feixe, por exemplo) e o elemento óptico 226b é configurado para gerar uma radiação eletromagnética normalizada 206c (um feixe de normalização, por exemplo). Detector 116 recebe, então, cada feixe 206a-c e assim gera um primeiro, segundo e terceiro sinal de saída, respectivamente (sinal de saída 128 compreende o primeiro, segundo e terceiro sinal). Por conseguinte, um processador de sinal (não mostrado) acoplado ao detector 116 de forma comunicativa utiliza o sinal de saída para determinar computacionalmente as características de amostra.
[0038] Além disso, em certas modalidades exemplificativas, o detector 116 pode ser configurado para regular o tempo de feixes múltiplos 206a-c entre os feixes detectados individualmente. Por exemplo, o elemento óptico 104 pode ser configurado para direcionar o primeiro feixe 206a para o detector 116 num primeiro momento T1, o elemento óptico 226a pode ser configurado para direcionar o segundo feixe 206b para o detector 116 num segundo momento T2, e o elemento óptico 226b pode ser configurado para direcionar o terceiro feixe 206c para o detector 116 num terceiro momento T3. Consequentemente, o detector 116 recebe, pelo menos, três feixes distintos de luz opticamente interagida que podem ser computacionalmente combinados por um processador de sinal (não mostrado) acoplados ao detector 116, a fim de fornecer uma saída sob a forma de uma tensão que corresponde à característica da amostra, como descrito anteriormente. Em certas modalidades alternativas, os feixes 206a-c podem ser calculados sobre um domínio de tempo apropriado (por exemplo, cerca de 1 milissegundo a cerca de 1 hora) para determinar com mais precisão a característica de amostra 106. Como descrito anteriormente, o detector 116 está posicionado para detectar o primeiro, segundo e terceiro feixe 206a-c, a fim de produzir o sinal de saída 128. Nesta modalidade, um processador de sinal (não mostrado) pode ser acoplado ao detector de forma comunicativa, 116 de tal modo que o sinal de saída 128 pode ser processado como desejado para determinar computacionalmente a característica de amostra 106.
[0039] Aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação reconhecem que os dispositivos de computação ópticos acima mencionados são exemplares por natureza, e que existe uma variedade de outras configurações ópticas que podem ser utilizadas. Estas configurações ópticas não só incluem os métodos de reflexão, de transmissão ou de absorção aqui descritos, mas também podem envolver espalhamento (Raleigh & Raman, por exemplo) bem como de emissão (fluorescência, excitação de raios X, etc, por exemplo). Além disso, os dispositivos de computação ópticos podem compreender uma configuração de processamento paralelo em que a luz interagida com a amostra é dividida em múltiplos feixes. Os feixes múltiplos podem então ir simultaneamente através de núcleos ICE correspondentes, em que várias características e/ou analitos de interesse são simultaneamente detectados. A configuração de processamento paralelo é particularmente útil nas aplicações que exigem energia extremamente baixa ou sem partes móveis. Um tal exemplo de uma configuração de processamento paralelo é descrito no Pedido do Tratado de Cooperação de Patente n° , depositado em 20 de junho de 2013, intitulado "DISPOSITIVO DE COMPUTAÇÃO ÓPTICO COM FONTE DE ALIMENTAÇÃO REDUNDANTE E TREM ÓPTICO", que é aqui incorporado por referência na sua totalidade. Em ainda outra modalidade alternativa, os vários núcleos ICE únicos ou múltiplos podem ser posicionados em série num único dispositivo de computação óptico. Esta modalidade é particularmente útil se for necessário medir as concentrações dos analitos em diferentes locais (em cada tubo de mistura individual, por exemplo). Além disso, às vezes é útil, se cada um dos núcleos ICE utiliza duas fontes de luz substancialmente diferentes (UV e IV, por exemplo) para cobrir a atividade óptica de todas as características ou analitos de interesse (isto é, alguns analitos podem ser apenas de UV ativo, enquanto outros são de IV ativo). No entanto, aqueles ordinariamente versados na técnica tendo o benefício desta divulgação irão reconhecer que a seleção de uma configuração específica óptica é principalmente dependente da aplicação específica e analitos de interesse.
[0040] Agora que arquiteturas fundamentais exemplares de dispositivos de computação ópticos foram descritas, vários métodos dos quais para implementar essas arquiteturas serão agora descritos. A Figura 3A ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação da sonda de diapasão de sintonização 300 de dispositivo de computação óptico 100,200 de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção. A sonda de diapasão de sintonização 300 é um corpo da sonda 302 que compreende um compartimento 304, primeira haste 306 e segunda haste 308. O compartimento 304 pode ser constituído por um material resistente a alta temperatura/pressão, tais como, por exemplo, os aços inoxidáveis e suas ligas, titânio e outros metais de alta resistência, e inclusive compósitos de fibra de carbono e de safira ou estruturas de diamante, tal como entendido na técnica.
[0041] A primeira haste 306 e a segunda haste 308 estão fixadas ao compartimento 304 através de qualquer método adequado. A primeira e segunda haste 306,308 compreende um furo 310a, 310b, respectivamente, que se estende através dele na qual várias radiações eletromagnéticas são comunicadas, tal como descrito em mais detalhe abaixo. A primeira e segunda haste 306,308 pode ser composta por uma variedade de materiais, tais como, por exemplo, alumínio, safira, vidro, diamante, ZnSe, ZnS, Ge ou Si. Nesta modalidade exemplar, a fonte de radiação eletromagnética 108, o elemento óptico 104 (núcleo ICE, por exemplo), os detectores 216,218 e aparelhos eletrônicos do sistema (não mostrado) estão posicionados no interior do compartimento 304. Alternativamente, no entanto, a fonte de radiação eletromagnética 108, o elemento óptico 104, os detectores 216,218 e aparelhos eletrônicos do sistema (não mostrado) podem ser posicionados ao longo da primeira e segunda haste, 306,308.
[0042] Nesta modalidade exemplar, a fonte de radiação eletromagnética 108 encontra-se posicionada de forma adjacente à primeira extremidade 312a da primeira haste 306 através da qual transmite radiação eletromagnética 110 através do furo 310a e para um primeiro elemento refletor 314a (espelho óptico, por exemplo) posicionado na segunda extremidade 316a. No primeiro elemento refletor 314a, a radiação eletromagnética 110 é refletida através de uma primeira janela 318a, onde é então transportada através da entrada 320 posicionada entre a primeira e segunda janela 318a, 318b. Como será descrito em mais detalhe abaixo, quando a sonda de diapasão de sintonização 300 for inserida num tubo, por exemplo, o fluido no interior do tubo vai fluir através da entrada 320 como amostra de fluido 106. Enquanto a radiação eletromagnética 110 transmite através da entrada 320, ela é transmitida através da amostra de fluido 106 para produzir luz interagida da amostra 112.
[0043] A luz interagida da amostra 112 é então transmitida através da segunda janela 318b, posicionada ao longo da segunda haste 308, e refletida para fora do segundo elemento refletor 314b posicionado a uma segunda extremidade 316b da segunda haste 308. A luz interagida da amostra 112, em seguida, viaja ao longo do furo 310b e eventualmente encontra o elemento óptico 104 posicionado em uma primeira extremidade 312b da segunda haste 308. Aqui, a luz interagida da amostra 112 opticamente interage com o elemento óptico 104 para produzir a luz opticamente interagida 122, que está relacionada à característica ou analito de interesse. A luz opticamente interagida 122 é então transportada para os detectores 116,118,216 para a geração de sinal 124,128, que é então transmitido a um processador local ou remoto (não mostrado) para análise e quantificação de uma ou mais características desejadas de amostra de fluido 106.
[0044] Ainda em relação à modalidade exemplar da Figura 3A, as várias radiações eletromagnéticas transmitidas através de furos 310a,b podem ser transportadas em uma variedade de maneiras, incluindo, por exemplo, por meio de usar metodologias de onda guiada ou de fibra óptica. Assim, numa modalidade alternativa, os furos 310a,b cada um, compreende um ou mais cabos de fibra óptica posicionados para transmitir a radiação eletromagnética.
[0045] A dimensão da entrada 320 é importante para a propagação de onda adequada. Por conseguinte, em determinadas modalidades exemplares, o comprimento da sonda de diapasão de sintonização 300 é mais ou menos da ordem de 25,4-50,8 mm (12 polegadas) e o seu diâmetro total é de cerca de 20 mm (0,8"), e a radiação eletromagnética 110 e a luz interagida da amostra 112 tem cada um, um diâmetro de feixe total de cerca de 6,35 mm (0,25"). Em tais modalidades, a dimensão de entrada 320 é entre 5-25 mm. Como será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação, se a entrada 320 for demasiado pequena, existe uma interação enfraquecida de luz/amostra que afeta a capacidade de detecção. Se a entrada 320 for muito grande, nenhuma luz irá propagar através da entrada 320. Por conseguinte, a dimensão de entrada 320 é dependente do tamanho da sonda de diapasão de sintonização 300, a radiação eletromagnética sendo transmitida, e a composição do fluido. Por conseguinte, essas mesmas pessoas ordinariamente versadas na técnica irão perceber que a dimensão da entrada 320 pode ser maior ou menor do que a aqui descrita em vários modelos alternativos.
[0046] Em certas outras modalidades exemplificativas, a primeira e segunda janela 318a, 318b pode ser removida quando a primeira e segunda haste 306,308 são compostas de safira, por exemplo. Tais modalidades são particularmente úteis para evitar o entupimento da entrada 320 com a matéria (sólidos, por exemplo) existente no interior da amostra de fluido 106. Além disso, já que a primeira e segunda janela 318a,b deve ser de uma certa espessura para suportar pressões de fundo de poço, a abertura 320 pode ser muito pequena e, assim, limitar desnecessariamente a quantidade de fluido de amostra 106 deixada para fluir através do mesmo. Por conseguinte, por meio da utilização de hastes de safira, a primeira e segunda janela 318a,b pode ser removida e substituída por janelas formadas pelo material de safira das próprias hastes nas segundas extremidades 316a,b.
[0047] A Figura 3B ilustra uma vista secional de um tubo 322 que tem uma pluralidade de sondas de diapasão de sintonização 300 posicionadas radialmente em torno do corpo de tubo 322, de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção. O tubo 322 pode ser uma variedade de corpos contendo fluidos, incluindo, por exemplo, tubos de poços, dutos, ou recipientes de armazenamento. Nesta modalidade, o tubo 322 é 10' de comprimento e o diâmetro total da sonda de diapasão de sintonização 300 é de 20 mm (0,8"). No entanto, outras dimensões podem ser utilizadas para tubos de tamanho maior ou menor. Numa modalidade exemplar, como mostrado, a primeira e segunda haste 306,308 se estende para o tubo 322 num sentido de tal modo que o eixo A da primeiro e segunda haste 306,308 é substancialmente paralela ao eixo B de tubo 322 e a direção do fluxo do fluido C. Em uma modalidade exemplar alternativa, no entanto, a sonda de diapasão de sintonização 300 pode ser inserida ao tubo 322 numa direção tal modo que o eixo A é substancialmente perpendicular ao eixo B do corpo tubular 322.
[0048] No entanto, em qualquer modalidade (de inserção paralela ou perpendicular), a sonda de diapasão de sintonização 300 não deve intrometer-se o centro do espaço D que se estende ao longo do comprimento do tubo 322. O centro do espaço D é utilizado para transportar várias ferramentas para baixo através do tubo 322 durante as operações de fundo de poço; portanto, a sonda de diapasão de sintonização 300 não deve infringir tais meios de transporte para evitar danos a si mesmo ou às ferramentas. Numa modalidade alternativa, no entanto, a sonda de diapasão de sintonização 300 pode compreender um mecanismo de extensão que se estende para fora para o centro do espaço D quando desejado, e, em seguida, retrai para trás para fora do centro do espaço D quando necessário. Tal mecanismo de extensão pode ser, por exemplo, uma mola externa carregada, remotamente acionada, dispositivo por alavanca mecânica.
[0049] Ainda com referência à Figura 3B, a sonda de diapasão de sintonização 304 pode ser acoplada ao tubo 322 numa variedade de maneiras. Por exemplo, o tubo 322 pode compreender uma porta que tem uma ligação roscada para receber uma ligação de acoplamento situado no exterior das sondas de diapasão de sintonização 300. Alternativamente, a sonda de diapasão de sintonização 300 pode ser soldada ao tubo 322. Como mostrado na Figura 3B, os compartimentos 304 são ilustrados como parcialmente dentro e fora do tubo 322. Alternativamente, o compartimento 304 pode ser completamente fora do tubo 322. Além disso, em certas modalidades, o compartimento 304 pode ser ligado de forma removível ao tubo 322 de modo que a fonte de radiação eletromagnética 108, elemento óptico 104, detectores 116,118,216 e eletrônicos do sistema podem ser substituídos ou consertados. Além disso, em tais modalidades, a primeira e segunda haste 306,308 pode ser ligada diretamente ao tubo 322, de modo a que elas permanecem no lugar durante a sua manutenção. Ainda noutras modalidades, a primeira e segunda haste 306,308 também pode ser ligada de forma removível ao tubo 322. Em última análise, aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação percebem que há uma variedade de características que podem ser combinadas como desejado dentro da presente invenção.
[0050] Durante o funcionamento da modalidade ilustrada na Figura 3B, o fluido C flui através do tubo 322 na direção indicada pela seta. Enquanto o fluido C flui para dentro do tubo 322, ele flui para fora e em torno de sonda de diapasão de sintonização 300 de tal modo que uma parte do fluido C, ou uma amostra de fluido 106, flui através da entrada 320 entre a primeira e a segunda haste 306,308, tal como descrito anteriormente. Uma vez que as sondas de diapasão de sintonização 300 são ativadas, elas determinam uma ou mais características de fluido C utilizando os componentes ópticos aqui descritos. Além disso, embora não seja mostrado, a sonda de diapasão de sintonização 300 pode estar em comunicação com fios/sem fios um com os outros e/ou qualquer estação de processamento remoto. Além disso, cada sonda de diapasão de sintonização 300 pode ser operada em uma maneira do tipo de rede distribuída conforme descrito na Patente do Pedido de Tratado de Cooperação n° , depositado em 2 0 de junho de 2013, intitulada "REDE DE SENSOR ÓPTICO BASEADO EM ELEMENTO COMPUTATIONAL INTEGRADO E RESPECTIVOS MÉTODOS", a divulgação dos quais é aqui incorporada por referência na sua totalidade.
[0051] A Figura 4 ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação da sonda de vela de ignição 400 de um dispositivo de computação óptico 100,200 de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção. Tal como as outras modalidades aqui descritas, a sonda de vela de ignição 400 pode ser utilizada numa variedade de aplicações. No entanto, a seguinte descrição incidirá sobre o uso de sonda de vela de ignição 400 com o tubo 322. Como foi referido anteriormente, o tubo 322 pode ser de qualquer variedade de corpos contendo fluidos, tais como, por exemplo, um tubo de poço, duto ou recipiente de armazenamento. A sonda de vela de ignição 400 compreende um corpo de sonda 402 adaptado para ser estendido em um corpo, tal como, por exemplo, o tubo 322. O corpo de sonda 402 pode ser, por exemplo, um corpo de forma tubular oco vedado em ambas as extremidades e feito de material resistente à temperatura/pressão, incluindo, por exemplo, os aços inoxidáveis e as suas ligas, de titânio e de outros metais de alta resistência, e inclusive compósitos de fibra de carbono e safira ou estruturas de diamante, tal como entendido na técnica. Nesta modalidade exemplar, o corpo de sonda 402 tem diâmetro de cerca de 20 mm (0,8") e pode ser de qualquer comprimento desejado, apesar de outras dimensões podendo também ser utilizadas.
[0052] A primeira extremidade 404 do corpo da sonda 402 se estende dentro do tubo 14 através do qual a fonte radiação eletromagnética 108 está posicionada. Um canal de fluxo 406 estende-se através de sonda 402 para que a amostra de fluido 106 do C fluido pode fluir através do mesmo durante as operações de detecção. O canal de fluxo 406 inclui uma entrada de porta 410a em que a amostra de fluido 106 entra, e a saída de porta 410b na qual a amostra de fluido 106 sai e retorna ao fluido C. Assim, o canal de fluxo 406 é semelhante a um túnel que se estende através do corpo da sonda 402. O diâmetro do canal de fluxo 406 pode também ser referido como a entrada que, em certas modalidades exemplares, é de aproximadamente 25,4 mm (1"), enquanto que o diâmetro da radiação eletromagnética emanada através do canal de fluxo 406 é cerca de 12,7 mm (0,5"), apesar de que outras dimensões possam ser utilizadas. Assim, uma vantagem desta modalidade é que a largura da abertura (canal de fluxo 406) pode ser pré-definida, independentemente de um determinado diâmetro tubular sem adicionar complexidade adicional para a concepção da sonda de vela de ignição 400.
[0053] Em certas modalidades, o canal de fluxo 406 estende- se através do corpo da sonda 402 ao longo do eixo E que atravessa o eixo F do corpo da sonda 402 a um ângulo adequada para facilitar o fluxo da amostra de fluido 106. Numa modalidade exemplar, o ângulo pode ser, por exemplo, 45 graus, a fim de minimizar as dimensões das janelas 408a,b, e ao mesmo tempo otimizar as características de fluxo dentro do canal de fluxo 406. No entanto, aqueles versado na técnica em terem o benefício desta divulgação irão perceber que outros ângulos podem ser utilizados como ditado pelo desenho da sonda e das características do fluido. No entanto, a primeira e segunda janela óptica 408a,b estão posicionadas ao longo de cada lado do canal de fluxo 404 para transmitir radiação eletromagnética durante as operações. Adjacente a uma segunda extremidade 404b do corpo da sonda 402 são o elemento óptico 104 e os detectores 116,118,216. Outros eletrônicos do sistema (processador, por exemplo) necessários para operações e/ou comunicação também podem ser contidos dentro do corpo de sonda 402. Além disso, um desviador 412 pode ser posicionado na primeira extremidade 404a para desviar o fluxo de fluido C no sentido para a porta de entrada 410a.
[0054] Conforme descrito em relação a outras modalidades aqui, uma pluralidade de sondas de vela de ignição 400 podem ser posicionadas radialmente em torno do corpo do tubo 322, tal como foi descrito em relação à Figura 3B. Cada um pode ser acoplado ao tubo 322 em uma variedade de formas, incluindo as ligações roscadas ao longo do exterior do corpo da sonda 402 e uma porta de inserção ao longo do tubo 322, soldadura, etc. Numa modalidade exemplar, as sondas de vela de ignição 400 se estendem até o tubo 322 tal que um eixo F do corpo da sonda 402 é substancialmente paralelo ao eixo B do tubo 322, como mostrado na Figura 4. Em outras modalidades, as sondas de vela de ignição 400 podem estender-se ao tubo 322 tal que o eixo F é substancialmente perpendicular ao eixo B. Em qualquer modalidade, como com outras modalidades aqui descritas, a sonda de vela de ignição 400 não se estende para fora para o centro do espaço D (mostrado na Figura 3B). Em ainda outras modalidades exemplificativas, os mecanismos de extensão podem ser utilizados para estender e retrair a sonda de vela de ignição 400 para dentro e para fora do centro do espaço D como desejado.
[0055] Como mostrado na Figura 4, o corpo de sonda 402 é ilustrada como parcialmente dentro e fora do tubo 322. Uma tampa removível (não mostrada) pode ser posicionada ao longo da segunda extremidade 404b do corpo da sonda 402 para permitir o acesso ao circuito interno e outros componentes para manutenção. Em certas modalidades, o corpo de sonda 402 pode ser fixado de forma removível ao tubo 322 ou pode ser permanentemente fixado. Além disso, quando múltiplas sondas de velas de ignição são utilizadas, elas podem ser operadas de uma forma do tipo rede, conforme descrito anteriormente. Em última análise, aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação percebem que há uma variedade de características que podem ser combinadas como desejado dentro da presente invenção.
[0056] Durante a operação da sonda de vela de ignição 400, o fluido C é deixado fluir através do tubo 322 através do qual ele encontra o desviador 412 que desvia o fluido C no sentido da porta de entrada 410a. Porta de entrada 410 extrai essencialmente amostra de fluido 106 do fluido C por meio de que flui através do canal de fluxo 406 e é então retornado para fluido C através da porta de saída 410b. Enquanto que flui através do canal de fluxo 406, a fonte de radiação eletromagnética 108 emite radiação eletromagnética 110 em direção a primeira janela 408a onde ela é transmitida para a amostra de fluido 106. Aqui, ela opticamente interage com a amostra de fluido 106 para produzir luz interagida da amostra 112, que é então transmitida através da segunda janela 408b posicionada ao longo do canal de fluxo 406 oposta da primeira janela 408a. A luz interagida da amostra 112 é então transportada para o elemento óptico 104, onde é opticamente interagida para produzir opticamente interagida luz 122 que corresponde a uma ou mais características da amostra de fluido 106. A opticamente interagida luz 122 é então transportada para os detectores 116,118,216, pelo meio de que a opticamente interagida luz 122 é medida para gerar o sinal 124,128 utilizado para determinar a(s) característica(s) da amostra de fluido 106. Os sinais 124,128, em seguida, podem ser transmitidos, por meio de métodos com fios/sem fios, a um processador remoto ou local para posterior análise.
[0057] A Figura 5A ilustra um diagrama de bloco secional de uma implementação do tubo sulcado 500 de um dispositivo de computação óptico 100,200 de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção. Mais uma vez, o tubo sulcado 500 pode ser utilizado numa variedade de aplicações. No entanto, a descrição seguinte incidirá sobre a utilização de tubo sulcado 500 em uma aplicação relacionada ao petróleo e gás, tais como, por exemplo, um duto ou tubo no fundo do poço. Alternativamente, o tubo sulcado 500 pode ser implementado como algum outro corpo contendo fluido utilizado para armazenar ou transportar fluido. O tubo sulcado 500 compreende um corpo tubular 502 tendo um furo 504 que se estende através do mesmo. Um sulco óptico 506 estende-se ao longo da superfície do furo 504 na qual a amostra de fluido 106 de fluido C é deixada a fluir. O sulco óptico 506 pode estender-se ao longo de todo o comprimento do corpo tubular 502, ou apenas parte dele. Embora o sulco óptico 506 esteja posicionado na parte superior do tubo sulcado 500, ele pode ser posicionado em qualquer local desejado em torno do corpo tubular 502 em modalidades alternativas.
[0058] Em ambos os lados do sulco óptico 506 são dois bolsos 508a e 508B nos quais vários eletrônicos e componentes do sistema podem ser contidos. A fonte de radiação eletromagnética 108 é posicionada dentro do bolso 508a ao longo do corpo tubular 502 adjacente ao sulco óptico 506, a emitir, assim, a radiação eletromagnética 110 através do sulco óptico 506 durante as operações de detecção. Desta maneira, o sulco óptico 506 funciona como a entrada anteriormente descrito. Numa modalidade exemplar, o sulco óptico 506 tem uma largura de cerca de 20 mm (0,8"); embora outras dimensões possam ser utilizadas como descrito anteriormente. A primeira e segunda janela 510A e 510B, respectivamente, são posicionadas em ambos os lados do sulco óptico 506 para transmitir a radiação eletromagnética. O elemento óptico 104 é posicionado dentro do bolso 508B para receber a luz interagida da amostra 112 através da segunda janela 510b. O detector 116,118,216 é, então, posicionado para receber luz opticamente interagida 122 do elemento óptico 104 e produzir o sinal 124,128, tal como descrito anteriormente, que pode então ser transmitido para um processador local ou remoto para análise posterior.
[0059] Em certas outras modalidades exemplificativas do tubo sulcado 500, uma pluralidade de fontes de radiação eletromagnética 108 e elementos ópticos, detectores, etc., associados, podem estender-se ao longo do sulco óptico 506, como ilustrado na Figura 5B. A Figura 5B ilustra uma vista secional do comprimento do tubo sulcado 500 que tem uma pluralidade de bolsos 508 (e os seus componentes ópticos associados) posicionados para baixo da extensão do corpo tubular 502. Em certas outras modalidades, cada bolso 508 (e os seus componentes ópticos associados) é optimizado para detectar uma de uma pluralidade de características de amostra de fluido 106. Em ainda outras modalidades, uma pluralidade de sulcos ópticos 506 podem ser posicionados em torno do corpo tubular 502 em que cada um deles inclui uma ou mais fontes de radiação eletromagnética 108 e elementos ópticos, detectores, etc., associados. Além disso, em outros, o sulco óptico 506 pode ser espiral em torno da superfície do furo 504 semelhante a uma rosca de parafuso. Embora não ilustrado, o tubo sulcado 500, ou qualquer uma das outras modalidades descritas aqui, pode incluir um sistema de equilíbrio de pressão para equilibrar a pressão no interior dos bolsos 508a,b e o ambiente ao longo do furo.
[0060] Durante a operação do tubo sulcado 500, o C fluido é deixado fluir através do furo 504 através do qual a amostra de fluido 106 flui ao longo de uma ou mais sulcos ópticos 506. À medida que o fluido flui através do mesmo, a fonte de radiação eletromagnética 108 que emita radiação eletromagnética 110 para a primeira janela 510a, pelo meio de que atravessa o eixo G (Figura 5B) do sulco óptico 506 ao encontrar a amostra de fluido 106 para produzir a luz interagida da amostra 112. A luz interagida da amostra 112, em seguida, emana através da segunda janela 510b e para um elemento óptico 104, onde ela interage opticamente para produzir opticamente interagida luz 122 que corresponde a uma ou mais características da amostra de fluido 106. A opticamente interagida luz 122, em seguida, encontra o detector 116,118,216 que gera o sinal 124,128 utilizado para determinar a característica da amostra de fluido 106. Os sinais 124,128, em seguida, podem ser transmitidos para um processador remoto ou local para processamento adicional.
[0061] Em certas outras modalidades exemplificativas do tubo sulcado 500, o sulco óptico 506 pode compreender uma variedade de formatos. Formatos exemplares incluem, por exemplo, um formato "V" (Figura 5C) ou um formato arredondado (Figura 5D). As Figuras 5C e 5D são vistas simplificadas secionais do tubo sulcado 500 destinados a ilustrar formatos de perfis alternativos para o sulco óptico 506. A Figura 5E é mais uma vista simplificada secional do sulco óptico 506 destinado a ilustrar como certas modalidades do sulco óptico 506 afunilam no furo 504. Como mostrado, a parte inferior das extremidades 506a,b gradualmente entra em transição, ou afunila, entre o perfil do sulco óptico 506 com o perfil cilíndrico do furo 504. Essa transição gradual minimiza as perturbações de amostra de fluido 106 através do sulco óptico 506. Alternativamente, as transições bruscas, ou arestas vivas, tal como ilustrado nas Figuras 5A-5D, são úteis para induzir perturbações no fluxo de amostra de fluido 106.
[0062] As Figuras 6A e 6B ilustram um diagrama de bloco secional de uma implementação de módulo 600 e uma vista secional ao longo do comprimento da implementação do módulo 600, respectivamente, de um dispositivo de computação óptico 100,200 de acordo com certas modalidades exemplificativas da presente invenção. Como descrito anteriormente, o módulo 600 pode ser utilizado dentro de uma variedade de ambientes de aplicação, tais como, por exemplo, dentro de um duto, ao longo do tubo de fundo de poço ou outro corpo contendo fluido. No entanto, a descrição seguinte incidirá sobre a utilização de um módulo 600 dentro de um tubo de fundo de poço.
[0063] Como mostrado na Figura 6B, o módulo 600 é um dispositivo de computação óptico do tipo modular que compreende um compartimento do dispositivo 602 que se afixa permanentemente ou de modo removível à superfície de um furo 606 que se estende através de um corpo que contém fluido, tal como um tubo 604. O compartimento do dispositivo 602 pode ser um compartimento de alta temperatura/pressão que é autocontido de tal forma que todos os circuitos, os componentes ópticos, a fonte de alimentação, etc, estão contidos no interior do compartimento do dispositivo 602. Uma variedade de materiais pode ser utilizada para o compartimento do dispositivo 602, incluindo, por exemplo, os aços inoxidáveis e as suas ligas, de titânio e de outros metais de alta resistência, e mesmo compósitos de fibra de carbono e de safira ou de diamante estruturas, como entendido na técnica. Embora o módulo 600 seja composto por um formato do tipo cúpula, ele pode também ter uma variedade de outros formatos modulares. A parte superior 608 do compartimento do dispositivo 602 é conformado para coincidir com a curvatura do tubo 604. No entanto, o módulo 600 pode ser afixado à superfície do furo 604 utilizando uma variedade de métodos, tais como, por exemplo, soldadura ou magnetismo. Além disso, o módulo 600 está posicionado de tal forma que não infrinja para o centro do espaço D, onde várias ferramentas de fundo de poço são transportados.
[0064] O módulo 600 inclui um sulco óptico 610 posicionado ao longo do exterior do compartimento do dispositivo 602 no qual a amostra de fluido 106 pode fluir. O sulco óptico 610 de novo funciona como a entrada anteriormente aqui descrita, que, nesta modalidade exemplar, tem largura de aproximadamente 20 mm (0,8"). No entanto, outras dimensões podem ser utilizadas como entendido por aquelas pessoas ordinariamente versadas na técnica aqui descritas. Em ambos os lados do sulco óptico 610 é a primeira e segunda janela óptica 612a e 612b, respectivamente, através da qual a radiação eletromagnética pode ser transmitida. A fonte de radiação eletromagnética 108 encontra-se posicionada dentro do compartimento do dispositivo adjacente ao sulco óptico 610, enquanto que o elemento óptico 104 e o detector 116,118,216 são posicionados no lado oposto do sulco óptico 610 para receber a luz interagida da amostra 112. Nesta modalidade, a fonte de radiação eletromagnética 108 que emita radiação eletromagnética 110 através do sulco óptico 610 de tal modo que atravessa o eixo H (Figura 6B) do sulco óptico 610.
[0065] Em certas modalidades exemplares alternativas de módulo 600, o perfil de sulco óptico 610 pode ser, por exemplo, um formato "V" ou de formato arredondado, como mostrado nas Figuras 5C e 5D. Além disso, o sulco óptico 610 pode também afunilar para o perfil cilíndrico do furo 606, tal como aqui anteriormente descrito. Em outras modalidades, várias fontes de radiação eletromagnética 108 elementos ópticos e detectores associados podem ser posicionados ao longo do sulco óptico 610 para determinar uma ou mais características adicionais da amostra de fluido 106. Em outras modalidades uma pluralidade de módulos 600 pode ser posicionada em torno de mais de 606 para detectar amostras de fluidos em várias posições ao longo do furo 606. Além disso, embora não seja mostrado, o módulo 600 pode compreender um circuito de telemetria para executar várias operações de comunicação. Além disso, tal como aqui anteriormente descrito, se uma pluralidade de módulos 600 são posicionados ao longo de um ambiente (poço, por exemplo), que pode estar em comunicação um com o outro ou alguma estação central de processamento, por exemplo, em uma forma de rede distribuída para executar várias operações de detecção ou de reserva de energia (ciclismo de módulos ligado/desligado 660, por exemplo). Além disso, o sulco óptico 610 pode ser substituído por um elemento de refletância interna utilizado para produzir luz interagida da amostra 112, tal como será entendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação.
[0066] Com referência às Figuras 6A e 6B, durante a operação do módulo 600, o fluido C é deixado a fluir através do tubo 604 por meio do qual a amostra de fluido 106 passa ao longo do sulco óptico 610. À medida que o fluido flui através do mesmo, a fonte de radiação eletromagnética 108 que emita radiação eletromagnética 110 para a primeira janela 612a, pelo meio de que atravessa o eixo H (Figura 6B) do sulco óptico 610 ao encontrar a amostra de fluido 106 para produzir a luz interagida da amostra 112. A luz interagida da amostra 112, em seguida, emana através da segunda janela 612b e para um elemento óptico 104, onde ela interage opticamente para produzir opticamente interagida luz 122 que corresponde a uma ou mais características da amostra de fluido 106. A opticamente interagida luz 122, em seguida, encontra o detector 116,118,216 que gera o sinal 124,128 utilizado para determinar a característica da amostra de fluido 106. Embora os sinais 124,128 sejam mostrados como sendo transmitidos remotamente na Figura 6B, eles podem também ser processados localmente nessas modalidades em que todos os circuitos de processamento estão contidos no módulo 600.
[0067] Tal como aqui descrito, cada implementação de dispositivos de computação ópticos 100,200 pode ser utilizada para determinar uma variedade de características, tais como, por exemplo, a presença e a quantidade de gases inorgânicos específicos tais como, por exemplo, CO2 e H2S, gases orgânicos, tais como metano (C1), etano (C2) e propano (C3) e água salina, para além de iões dissolvidos (BA, Cl, Na, Fe, ou SR, por exemplo) ou várias outras características (p.H. , densidade e gravidade específica, viscosidade, sólidos totais dissolvidos, teor de areia, etc.). Além disso, a presença de dados de característica de formação (porosidade, composição química de formação, etc.) podem também ser determinados. Em certas modalidades, um único dispositivo de computação óptico pode detectar uma característica única, enquanto que em outros um único dispositivo de computação óptico pode determinar várias características, como será compreendido por aqueles versados na técnica tendo o benefício desta divulgação.
[0068] Por conseguinte, a presente invenção proporciona várias implementações de dispositivos de computação ópticos para determinar uma ou mais características de uma amostra em tempo real através da derivação de dados diretamente a partir da saída de um elemento óptico. A presente invenção proporciona um número de vantagens, incluindo, por exemplo, os requisitos de baixa potência, robustez, impacto minimizado de características de fluxo de fluido, a capacidade de colocar e recuperar o sistema óptico para manutenção ou de atualização evolutiva, e permitindo a passagem de outro equipamento ao longo do furo de poço a passar pelo sensor óptico.
[0069] Uma modalidade exemplar da presente invenção proporciona um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o dispositivo compreendendo um corpo de sonda adaptado para uso ao longo de um corpo tubular, o corpo da sonda compreendendo uma primeira haste que se estende para dentro do corpo tubular; e uma segunda haste que se estende para dentro do corpo tubular adjacente à primeira haste, formando assim um espaço entre a primeira e segunda haste, em que a amostra de fluido pode fluir; a radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido que flui através da abertura para, desse modo, produzir luz interagida da amostra 112; um elemento óptico que opticamente interage com a luz interagida da amostra 112 para produzir luz opticamente interagida que corresponde à característica da amostra de fluido; e um detector posicionado para a medição da luz opticamente interagida e assim gerar um sinal utilizado para determinar a característica da amostra de fluido. Numa outra, a primeira e segunda haste cada uma compreende um furo que se estende através da mesmo que é definido por uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, os furos da primeira e segunda haste sendo adaptados para transmitir a radiação eletromagnética à amostra de fluido, a luz interagida da amostra 112 para o elemento óptico e a luz opticamente interagida para o detector.
[0070] Em outra, os furos da primeira e segunda haste cada um compreende um cabo de fibras ópticas para transmitir a radiação eletromagnética, luz interagida da amostra 112 e a luz opticamente interagida. Ainda noutra, a primeira e segunda haste cada uma compreende um furo estendendo-se através da mesma que é definido por uma primeira extremidade e a segunda extremidade oposta à primeira extremidade, o dispositivo de computação óptico compreendendo ainda uma fonte de radiação eletromagnética colocada adjacente à primeira extremidade da primeira haste, a fonte de radiação eletromagnética adaptada para gerar a radiação eletromagnética; um primeiro elemento refletor posicionado adjacente a uma segunda extremidade da primeira haste de modo a refletir a radiação eletromagnética, assim, através da abertura para produzir a luz interagida da amostra 112; e um segundo elemento refletor 314b posicionado adjacente à segunda extremidade da segunda haste para receber, assim, a luz interagida da amostra 112 e transmitir a luz interagida da amostra 112 ao longo do furo da segunda haste em direção ao elemento óptico, em que o elemento óptico e o detector estão posicionados adjacentes a primeira extremidade da segunda haste. Outra compreende ainda uma primeira janela posicionada ao longo da primeira haste adjacente ao primeiro elemento refletor; e uma segunda janela posicionada ao longo da segunda haste adjacente ao segundo elemento refletor 314b, em que a entrada é formada entre a primeira e segunda janela.
[0071] Em outra, a primeira e segunda haste se estende para o corpo tubular numa direção de tal modo que um eixo das hastes é substancialmente paralelo a um eixo do corpo tubular, e uma direção do fluxo da amostra de fluido. Em outra, a primeira e segunda haste se estende para o corpo tubular numa direção de tal modo que um eixo das hastes é substancialmente perpendicular a um eixo do corpo tubular, e uma direção do fluxo da amostra de fluido. Numa outra, o dispositivo de computação compreende ainda uma fonte de radiação eletromagnética adaptada para gerar a radiação eletromagnética, em que a fonte de radiação eletromagnética, elemento óptico e o detector são posicionados fora do tubo. Numa outra, a fonte de radiação eletromagnética, elemento óptico e o detector estão fixados de forma removível ao tubo. Ainda noutra, a primeira e segunda haste estão fixados de forma removível ao tubo. Ainda noutra, a primeira e segunda haste são compostas de pelo menos um de entre alumínio, safira, vidro, diamante, ZnSe, ZnS, Ge ou Si.
[0072] Em ainda outra, o dispositivo de computação óptico compreende ainda um processador de sinal acoplado de forma comunicativa ao detector, para determinar computacionalmente a característica da amostra de fluido. Numa outra, o elemento óptico é um elemento computacional integrado. Ainda noutra, a característica da amostra de fluido é pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água. Em ainda outra, o tubo é um duto ou tubo no fundo do poço.
[0073] Uma metodologia exemplificativa da presente invenção proporciona um método utilizando um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o método o compreendendo o posicionamento do dispositivo de computação óptico ao longo de um corpo tubular, o dispositivo de computação óptico tendo um corpo de sonda que compreende uma primeira haste que se estende para dentro do corpo tubular; e uma segunda haste que se estende para dentro do corpo tubular adjacente à primeira haste, formando assim uma entrada entre a primeira e segunda haste, em que a amostra de fluido pode fluir; opticamente interagindo radiação eletromagnética com a amostra de fluido que flui através da abertura para produzir luz interagida da amostra 112; opticamente interagindo um elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 para gerar luz opticamente interagida que corresponde a uma característica da amostra de fluido; gerando um sinal que corresponde à luz opticamente interagida através da utilização de um detector; e a determinação de uma característica da amostra de fluido utilizando o sinal. Noutra, opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido compreende ainda a transmissão da radiação eletromagnética através de um furo que se estende ao longo da primeira haste e à amostra de fluido para produzir a luz interagida da amostra 112.
[0074] Ainda noutra, opticamente interagindo o elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 compreende ainda a transmissão a luz interagida da amostra 112 através de um furo que se estende ao longo da segunda haste e ao elemento óptico para gerar a luz opticamente interagida. Numa outra, o posicionamento do dispositivo de computação óptico compreende ainda posicionar o dispositivo de computação óptico ao longo de um duto ou tubo no fundo do poço. Em ainda outra, o posicionamento do dispositivo de computação óptico compreende ainda o posicionamento de uma pluralidade de dispositivos de computação óptico em várias posições radiais em torno do corpo tubular.
[0075] Outra modalidade exemplificativa da presente invenção proporciona um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o dispositivo compreendendo um corpo de sonda adaptado para uso ao longo de um corpo tubular, o corpo da sonda compreendendo uma primeira extremidade que se estende para dentro do corpo tubular; e um canal de fluxo através do qual a amostra de fluido pode fluir, o canal de fluxo que se estende através do corpo da sonda ao longo de um eixo que atravessa um eixo do corpo da sonda; a radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido que flui através do canal de fluxo para desse modo produzir luz interagida da amostra 112; um elemento óptico que opticamente interage com a luz interagida da amostra 112 para produzir luz opticamente interagida que corresponde à característica da amostra de fluido; e um detector posicionado para a medição da luz opticamente interagida e assim gerar um sinal utilizado para determinar a característica da amostra de fluido. Numa outra, o dispositivo de computação óptico compreende ainda uma fonte de radiação eletromagnética colocada adjacente à primeira extremidade do corpo da sonda, a fonte de radiação eletromagnética adaptada para gerar a radiação eletromagnética, em que o elemento óptico e o detector estão posicionados no interior do corpo da sonda adjacentes a uma segunda extremidade do corpo da sonda oposta à primeira extremidade.
[0076] Em ainda outra, o dispositivo de computação compreende ainda uma primeira janela posicionada ao longo do canal de fluxo para transmitir a radiação eletromagnética emanada da fonte de radiação eletromagnética; e uma segunda janela posicionada ao longo do canal de fluxo numa posição oposta à primeira janela para transmitir assim a luz interagida da amostra 112 para o dispositivo de computação óptico. Numa outra, o canal de fluxo compreende uma porta de entrada para extrair a amostra de fluido a partir do fluido que flui através do tubo; uma porta de saída para retornar a amostra de fluido de volta para o fluido que flui através do tubo; e um desviador posicionado na primeira extremidade do corpo da sonda para desviar o fluido em direção da abertura de entrada. Ainda noutra, o eixo do canal de fluxo atravessa o eixo do corpo da sonda com um ângulo. Numa outra, o corpo de sonda estende-se para o tubo de tal modo que um eixo do corpo da sonda é substancialmente paralelo a um eixo do corpo tubular, e numa direção de fluxo de fluido através do tubo. Em ainda outra, a segunda extremidade do corpo da sonda se estende para fora do corpo tubular. Numa outra, o dispositivo de computação óptico é fixado ao corpo tubular de forma removível.
[0077] Em ainda outra, o dispositivo de computação compreende ainda um processador de sinal acoplado de forma comunicativa ao detector, para determinar computacionalmente a característica da amostra de fluido. Numa outra, o elemento óptico é um elemento computacional integrado. Em outra, a característica da amostra de fluido é pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água. Em ainda outra, o tubo é um duto ou tubo no fundo do poço.
[0078] Outra metodologia exemplificativa da presente invenção proporciona um método utilizando um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o método compreendendo o posicionamento do dispositivo de computação óptico ao longo de um corpo tubular, o dispositivo de computação óptico tendo um corpo de sonda que compreende uma primeira extremidade que se estende para dentro do corpo tubular; e um canal de fluxo através do qual a amostra de fluido pode fluir, o canal de fluxo que se estende através do corpo da sonda ao longo de um eixo que atravessa o eixo do corpo da sonda; a radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido que flui através do canal de fluxo para produzir a luz interagida da amostra 112; opticamente interagindo um elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 para gerar luz opticamente interagida que corresponde a uma característica da amostra de fluido; a geração de um sinal que corresponde à luz opticamente interagida através da utilização de um detector; e a determinação de uma característica da amostra de fluido utilizando o sinal.
[0079] Noutra, radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido compreende ainda a transmissão da radiação eletromagnética a partir de uma fonte de radiação eletromagnética colocada adjacente à primeira extremidade do corpo da sonda e para o canal de fluxo. Ainda noutra, opticamente interagindo o elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 compreende ainda a transmissão da luz interagida da amostra 112 ao elemento óptico posicionado adjacente a uma segunda extremidade do corpo da sonda oposta à primeira extremidade. Noutra, opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido que flui através do canal de fluxo compreende ainda o desvio do fluido que flui através do tubo no sentido de uma abertura de entrada do canal de fluxo utilizando um desviador posicionado na primeira extremidade do corpo da sonda; a extração da amostra de fluido a partir do fluido desviado utilizando a porta de entrada, pelo meio d que a amostra de fluido flui através do canal de fluxo; e o retorno da amostra de fluido de volta para o fluido que flui através do tubo.
[0080] Numa outra, o posicionamento do dispositivo de computação óptico ao longo do corpo tubular compreende, ainda, a extensão do corpo da sonda para o tubo de tal modo que um eixo do corpo da sonda é substancialmente paralelo a um eixo do corpo tubular, e numa direção de fluxo de fluido através do tubo. Ainda numa outra, o posicionamento do dispositivo de computação óptico compreende ainda posicionar o dispositivo de computação óptico ao longo de um duto ou tubo no fundo do poço. Em outra, o posicionamento do dispositivo de computação óptico compreende ainda o posicionamento de uma pluralidade de dispositivos de computação óptico em várias posições radiais em torno do corpo tubular. Ainda noutra, a determinação da característica da amostra de fluido compreende ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
[0081] Outra modalidade exemplificativa da presente invenção proporciona um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o dispositivo compreendendo um corpo tubular que tem um furo que se estende através dele; um sulco óptico que se estende ao longo de uma superfície do furo, em que uma amostra de fluido do fluido pode fluir; a radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido que flui através do sulco óptico a produzir, assim, a luz interagida da amostra 112; um elemento óptico que opticamente interage com a luz interagida da amostra 112 para produzir luz opticamente interagida que corresponde à característica da amostra de fluido; e um detector posicionado para a medição da luz opticamente interagida e assim gerar um sinal utilizado para determinar a característica da amostra de fluido. Numa outra, o dispositivo de computação compreende ainda uma fonte de radiação eletromagnética posicionada ao longo do corpo tubular adjacente ao sulco óptico, a fonte de radiação eletromagnética sendo adaptada para gerar a radiação eletromagnética, em que o elemento óptico está posicionado ao longo do corpo tubular adjacente ao sulco óptico de tal modo que o elemento óptico recebe a luz interagida da amostra 112 que emana da amostra de fluido.
[0082] Numa outra, a fonte de radiação eletromagnética emite a radiação eletromagnética numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética atravessa um eixo do sulco óptico. Ainda noutra, o sulco óptico tem um formato "V", um formato quadrado ou um formato arredondado. Ainda noutra, o sulco óptico afunila para dentro do furo. Numa outra, o sulco óptico é espiral em torno da superfície do furo. Em ainda outra, o dispositivo de computação compreende ainda múltiplas fontes de radiação eletromagnética e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico. Outra compreende ainda vários sulcos ópticos que se estendem ao longo da superfície do furo, cada sulco óptico tem pelo menos uma fonte de radiação eletromagnética e elemento óptico associados. Ainda outra compreende ainda um processador de sinal acoplado de forma comunicativa ao detector, para determinar computacionalmente a característica da amostra de fluido. Ainda em outra modalidade, o elemento óptico é um elemento computacional integrado. Em outra, a característica da amostra de fluido é pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água. Em ainda outra, o corpo tubular é um duto ou tubo no fundo do poço.
[0083] Outra metodologia exemplificativa da presente invenção proporciona um método utilizando um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o método compreendendo a implantação do dispositivo de computação óptico num meio ambiente, o dispositivo de computação óptico compreende um corpo tubular que tem um furo que se estende através do mesmo; e um sulco óptico que se estende ao longo de uma superfície do furo, em que uma amostra de fluido do fluido pode fluir; opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido que flui através do sulco óptico a produzir a luz interagida da amostra 112; opticamente interagindo um elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 para gerar luz opticamente interagida que corresponde a uma característica da amostra de fluido; a geração de um sinal que corresponde à luz opticamente interagida através da utilização de um detector; e a determinação de uma característica da amostra de fluido utilizando o sinal. Em outra, opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido compreende ainda a transmissão da radiação eletromagnética a partir de uma fonte de radiação eletromagnética posicionada ao longo do corpo tubular adjacente ao sulco óptico, a radiação eletromagnética sendo transmitida numa direção que atravessa um eixo do sulco óptico.
[0084] Ainda noutra, opticamente interagindo o elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 compreende ainda a transmissão da luz interagida da amostra 112 ao elemento óptico posicionado ao longo do corpo tubular adjacente ao sulco óptico oposto à fonte de radiação eletromagnética. Numa outra, a implantação do dispositivo de computação óptico para dentro do ambiente compreende ainda a implantação de uma pluralidade de dispositivos de computação ópticos para o ambiente, a pluralidade de dispositivos de computação ópticos cada um compreendendo fontes de radiação eletromagnética e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico. Em outra, a implantação do dispositivo de computação óptico para o ambiente compreende ainda a implantação do dispositivo de computação óptico, como um duto ou um tubo de fundo de poço. Ainda noutra, a determinação da característica da amostra de fluido compreende ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
[0085] Outra modalidade exemplificativa da presente invenção proporciona um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o dispositivo compreendendo um compartimento do dispositivo que se afixa a uma superfície de um corpo contendo fluido; um sulco óptico posicionado sobre um exterior do compartimento do dispositivo ao longo do qual uma amostra de fluido pode fluir; a radiação eletromagnética que interage opticamente com a amostra de fluido que flui ao longo do sulco óptico para produzir, assim, a luz interagida da amostra 112; um elemento óptico posicionado no interior do compartimento do dispositivo para interagir opticamente com a luz interagida da amostra 112 para produzir luz opticamente interagida que corresponde à característica da amostra de fluido; e um detector posicionado no interior do compartimento do dispositivo para medir a luz opticamente interagida e assim gerar um sinal utilizado para determinar a característica da amostra de fluido. Numa outra, o compartimento do dispositivo é de formato de cúpula. Ainda noutra, o sulco óptico é um elemento de refletância interno.
[0086] Numa outra, o dispositivo de computação compreende ainda uma fonte de radiação eletromagnética posicionada no interior do compartimento do dispositivo adjacente ao sulco óptico, a fonte de radiação eletromagnética sendo adaptada para gerar a radiação eletromagnética, em que o elemento óptico está posicionado adjacente ao sulco óptico de tal modo que o elemento óptico recebe a luz interagida da amostra 112 que emana da amostra de fluido. Numa outra, a fonte de radiação eletromagnética emite a radiação eletromagnética numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética atravessa um eixo do sulco óptico. Ainda noutra, o sulco óptico tem um formato "V", um formato quadrado ou um formato arredondado. Numa outra, o sulco óptico afunila para dentro do compartimento do dispositivo. Em ainda outra, o dispositivo de computação compreende ainda múltiplas fontes de radiação eletromagnética e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico.
[0087] Em outra, o dispositivo de computação compreende um processador de sinal acoplado de forma comunicativa ao detector, para determinar computacionalmente a característica da amostra de fluido. Em ainda outra, o elemento óptico é um elemento computacional integrado. Em outra, a característica da amostra de fluido é pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água. Em ainda outra, o corpo contendo fluido é um duto ou um tubo de fundo de poço. Em ainda outra, o dispositivo de computação óptico é fixado à superfície do corpo contendo fluido de forma removível.
[0088] Outra metodologia exemplificativa da presente invenção proporciona um método utilizando um dispositivo de computação óptico para determinar uma característica de uma amostra de fluido, o método compreendendo a fixação do dispositivo de computação óptico a uma superfície de um corpo contendo fluido, o dispositivo de computação óptico compreendendo um compartimento do dispositivo que se afixa à superfície do corpo contendo o fluido; e um sulco óptico posicionado sobre um exterior do compartimento do dispositivo ao longo do qual uma amostra de fluido pode fluir; opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido que flui ao longo do sulco óptico para produzir luz interagida da amostra 112; opticamente interagindo um elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 para gerar luz opticamente interagida que corresponde a uma característica da amostra de fluido; a geração de um sinal que corresponde à luz opticamente interagida através da utilização de um detector; e a determinação de uma característica da amostra de fluido utilizando o sinal.
[0089] Noutra, opticamente interagindo a radiação eletromagnética com a amostra de fluido compreende ainda a transmissão da radiação eletromagnética a partir de uma fonte de radiação eletromagnética posicionada no interior do compartimento do dispositivo adjacente ao sulco óptico, a radiação eletromagnética sendo transmitida numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética atravessa um eixo do sulco óptico. Ainda noutra, opticamente interagindo o elemento óptico com a luz interagida da amostra 112 compreende ainda a transmissão da luz interagida da amostra 112 ao elemento óptico posicionado ao longo do compartimento do dispositivo adjacente ao sulco óptico oposto à fonte de radiação eletromagnética. Em outra, a fixação do dispositivo de computação óptico para a superfície do corpo contendo fluidos compreende, ainda, a fixação de uma pluralidade de dispositivos de computação ópticos para a superfície do corpo contendo fluido, a pluralidade de dispositivos de computação ópticos compreendendo cada um fontes de radiação eletromagnética e elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico. Em ainda outra, a fixação do dispositivo de computação óptico para a superfície do corpo contento fluido compreende ainda a fixação de pelo menos um dispositivo de computação óptico a uma superfície de um duto ou um tubo de fundo de poço. Ainda noutra, a determinação da característica da amostra de fluido compreende ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
[0090] Embora várias modalidades e metodologias tenham sido mostradas e descritas, a invenção não é limitada a tais modalidades e metodologias, e será entendida para incluir todas as modificações e variações como seria aparente para alguém normalmente versado na técnica. Portanto, deve-se entender que a invenção não se destina a ser limitada às formas particulares divulgadas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caem dentro do espírito e do âmbito da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

Claims (77)

1. Dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), caracterizado pelo fato de o dispositivo (100, 200) compreender: - um corpo da sonda (302) adaptado para uso ao longo de um corpo tubular, o corpo da sonda (302) compreendendo: - uma primeira haste (306) que se estende para dentro do corpo tubular; e - uma segunda haste (308) que se estende para dentro do corpo tubular adjacente à primeira haste (306), formando assim um espaço entre a primeira e segunda haste (306, 308), sendo que a amostra de fluido (106) pode fluir; - a radiação eletromagnética (110) que interage opticamente com a amostra de fluido (106) que flui através do espaço para, desse modo, produzir luz interagida da amostra (112); - um elemento óptico (104) que opticamente interage com a luz interagida da amostra (112) para produzir luz opticamente interagida (122) que corresponde à característica da amostra de fluido (106); e - um detector (116, 118, 216) posicionado para a medição da luz opticamente interagida (122) e assim gerar um sinal (124, 128) utilizado para determinar a característica da amostra de fluido (106).
2. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda haste (306, 308) cada uma compreender um furo (310a, 310b) que se estende através da mesma que é definido por uma primeira extremidade (312a) e uma segunda extremidade (316a) oposta à primeira extremidade (312a), os furos (310a, 310b) da primeira e segunda haste (306, 308) sendo adaptados para transmitir a radiação eletromagnética (110) à amostra de fluido (106), a luz interagida da amostra (112) para o elemento óptico (104) e a luz opticamente interagida (122) para o detector (116, 118, 216).
3. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de os furos (310a, 310b) da primeira e segunda haste (306, 308) cada um compreender um cabo de fibras ópticas para transmitir a radiação eletromagnética (110), luz interagida da amostra (112) e a luz opticamente interagida (122).
4. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e a segunda haste (306, 308) cada uma compreender um furo (310a, 310b) que se estende através da mesma que é definido por uma primeira extremidade (312a) e a segunda extremidade (316a) oposta à primeira extremidade (312a), o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreendendo ainda: - uma fonte de radiação eletromagnética (108) colocada adjacente à primeira extremidade (312a) da primeira haste (306), a fonte de radiação eletromagnética (108) adaptada para gerar a radiação eletromagnética (110); - um primeiro elemento refletor (314a) posicionado adjacente a uma segunda extremidade (316a) da primeira haste (306) de modo a refletir a radiação eletromagnética (110), assim, através do espaço para produzir a luz interagida da amostra (112); e - um segundo elemento refletor (314b) posicionado adjacente à segunda extremidade (316a) da segunda haste (308) para receber, assim, a luz interagida da amostra (112) e transmitir a luz interagida da amostra (112) ao longo do furo (310a, 310b) da segunda haste (308) em direção ao elemento óptico (104), sendo que o elemento óptico (104) e o detector (116, 118, 216) estão posicionados adjacentes a primeira extremidade (312a) da segunda haste (308).
5. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - uma primeira janela (318a) posicionada ao longo da primeira haste (306) adjacente ao primeiro elemento refletor (314a); e - uma segunda janela (318b) posicionada ao longo da segunda haste (308) adjacente ao segundo elemento refletor (314b), sendo que o espaço é formado entre a primeira e segunda janela (318a, 318b).
6. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda haste (306, 308) se estenderem para o corpo tubular numa direção de tal modo que um eixo das hastes é paralela a um eixo do corpo tubular, e uma direção do fluxo da amostra de fluido (106).
7. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda haste (306, 308) se estenderem para o corpo tubular numa direção de tal modo que um eixo das hastes é perpendicular a um eixo do corpo tubular, e uma direção do fluxo da amostra de fluido (106).
8. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma fonte de radiação eletromagnética (108) adaptada para gerar a radiação eletromagnética (110), sendo que a fonte de radiação eletromagnética (108), elemento óptico (104) e o detector (116, 118, 216) são posicionados fora do tubo.
9. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a fonte de radiação eletromagnética (108), elemento óptico (104) e o detector (116, 118, 216) estarem fixados ao tubo de forma removível.
10. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e a segunda haste (306, 308) estarem fixadas ao tubo de forma removível.
11. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira e segunda haste (306, 308) serem compostas de pelo menos um de entre alumínio, safira, vidro, diamante, ZnSe, ZnS, Ge ou Si.
12. Dispositivo de computação óptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um processador de sinal acoplado de modo comunicável ao detector (116, 118, 216) para determinar computacionalmente a característica do fluido de amostra.
13. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento óptico (104) ser um Elemento Computacional Integrado.
14. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a característica da amostra de fluido (106) ser pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
15. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo ser um duto ou um tubo de fundo de poço.
16. Método para utilizar um dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), dito método, caracterizado pelo fato de compreender: - posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) ao longo de um corpo tubular, o dispositivo de computação óptico (100, 200) tendo um corpo de sonda (302) que compreende: - uma primeira haste (306) que se estende para dentro do corpo tubular; e - uma segunda haste (308) que se estende para dentro do corpo tubular adjacente à primeira haste (306), formando assim um espaço entre a primeira e segunda haste (306, 308), sendo que a amostra de fluido (106) pode fluir; - interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) que flui através do espaço para, desse modo, produzir luz interagida da amostra (112); - interagir opticamente um elemento óptico (104) com a luz que interagiu com a amostra para gerar luz opticamente interagida (122) que corresponde a uma característica da amostra de fluido (106); - gerar um sinal (124, 128) que corresponde à luz opticamente interagida (122) através da utilização de um detector (116, 118, 216); e - determinar uma característica da amostra de fluido (106) utilizando o sinal (124, 128).
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) compreender ainda a transmissão da radiação eletromagnética (110) através de um furo (310a, 310b) que se estende ao longo da primeira haste (306) e à amostra de fluido (106) para produzir a luz interagida da amostra (112).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de interagir opticamente o elemento óptico (104) com a luz interagida da amostra (112) compreender ainda a transmissão a luz interagida da amostra (112) através de um furo (310a, 310b) que se estende ao longo da segunda haste (308) e ao elemento óptico (104) para gerar a luz opticamente interagida (122).
19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreender ainda posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) ao longo de um duto ou tubo no fundo do poço.
20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreender ainda o posicionamento de uma pluralidade de dispositivos de computação óptico em várias posições radiais em torno do corpo tubular.
21. Dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), caracterizado pelo fato de o dispositivo (100, 200) compreender: - um corpo da sonda (402) adaptado para uso ao longo de um corpo tubular, o corpo da sonda (402) compreendendo: - uma primeira extremidade (404) que se estende para dentro do corpo tubular; e - um canal de fluxo (406) através do qual a amostra de fluido (106) pode fluir, o canal de fluxo que se estende através do corpo da sonda (402) ao longo de um eixo que atravessa um eixo do corpo da sonda (402); - a radiação eletromagnética (110) que interage opticamente com a amostra de fluido (106) que flui através do canal de fluxo (406) para desse modo produzir luz interagida da amostra (112); - um elemento óptico (104) que opticamente interage com a luz interagida da amostra (112) para produzir luz opticamente interagida (122) que corresponde à característica da amostra de fluido (106); e - um detector (116, 118, 216) posicionado para a medição da luz opticamente interagida (122) e assim gerar um sinal (124, 128) utilizado para determinar a característica da amostra de fluido (106).
22. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma fonte de radiação eletromagnética (108) colocada adjacente à primeira extremidade (404) do corpo da sonda (402), a fonte de radiação eletromagnética (108) adaptada para gerar a radiação eletromagnética (110), sendo que o elemento óptico (104) e o detector (116, 118, 216) estão posicionados no interior do corpo da sonda (402) adjacentes a uma segunda extremidade (404a) do corpo da sonda (402) oposta à primeira extremidade (404).
23. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - uma primeira janela (408a) posicionada ao longo do canal de fluxo (406) para transmitir a radiação eletromagnética (110) emanada da fonte de radiação eletromagnética (108); e - uma segunda janela (408b) posicionada ao longo do canal de fluxo (406) numa posição oposta à primeira janela (408a) para transmitir assim a luz interagida da amostra (112) para o dispositivo de computação óptico (100, 200).
24. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o canal de fluxo (406) compreender: - uma porta de entrada (410a) para extrair a amostra de fluido (106) a partir do fluido que flui através do tubo; - uma porta de saída (410b) para retornar a amostra de fluido (106) de volta para o fluido que flui através do tubo; e - um desviador (412) posicionado na primeira extremidade (404) do corpo da sonda (402) para desviar o fluido em direção da porta de entrada (410a).
25. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de o eixo do canal de fluxo (406) atravessar o eixo do corpo da sonda (402) com um ângulo.
26. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o corpo de sonda (402) se estender para o tubo de tal modo que um eixo do corpo da sonda (402) é paralelo a um eixo do corpo tubular, e numa direção de fluxo de fluido através do tubo.
27. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de a segunda extremidade (404a) do corpo da sonda (402) se estender para fora do corpo tubular.
28. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o dispositivo de computação óptico (100, 200) estar fixado ao corpo tubular de forma removível.
29. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de compreende ainda um processador de sinal acoplado de modo comunicável ao detector (116, 118, 216) para determinar computacionalmente a característica do fluido de amostra.
30. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o elemento óptico (104) ser um Elemento Computacional Integrado.
31. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de a característica da amostra de fluido (106) ser pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
32. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o tubo ser um duto ou um tubo de fundo de poço.
33. Método para utilizar um dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), dito método, caracterizado pelo fato de compreender: - posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) ao longo de um corpo tubular, o dispositivo de computação óptico (100, 200) tendo um corpo de sonda (402) que compreende: - uma primeira extremidade (404a) que se estende para dentro do corpo tubular; e - um canal de fluxo (406) através do qual a amostra de fluido (106) pode fluir, o canal de fluxo (406) que se estende através do corpo da sonda (402) ao longo de um eixo que atravessa o eixo do corpo da sonda (402); - interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) que flui através do canal de fluxo (406) para produzir a luz interagida da amostra (112); - interagir opticamente um elemento óptico (104) com a luz que interagiu com a amostra para gerar luz opticamente interagida (122) que corresponde a uma característica da amostra de fluido (106); - gerar um sinal (124, 128) que corresponde à luz opticamente interagida (122) através da utilização de um detector (116, 118, 216); e - determinar uma característica da amostra de fluido (106) utilizando o sinal (124, 128).
34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) compreende ainda a transmissão da radiação eletromagnética (110) a partir de uma fonte de radiação eletromagnética (108) colocada adjacente à primeira extremidade (404a) do corpo da sonda (402) e para o canal de fluxo (406).
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de interagir opticamente o elemento óptico (104) com a luz interagida da amostra (112) compreender ainda a transmissão da luz interagida da amostra (112) ao elemento óptico (104) posicionado adjacente a uma segunda extremidade (316a) do corpo da sonda (402) oposta à primeira extremidade (404a).
36. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) que flui através do canal de fluxo (406) compreender ainda: - desviar o fluido que flui através do tubo no sentido de uma porta de entrada (410a) do canal de fluxo (406) utilizando um desviador (412) posicionado na primeira extremidade (404a) do corpo da sonda (402); - extrair a amostra de fluido (106) a partir do fluido desviado utilizando a porta de entrada (410a), pelo meio de que a amostra de fluido (106) flui através do canal de fluxo (406); e - retornar a amostra de fluido (106) de volta para o fluido que flui através do tubo.
37. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) ao longo do corpo tubular compreender ainda a extensão do corpo da sonda (402) para o tubo de tal modo que um eixo do corpo da sonda (402) é paralelo a um eixo do corpo tubular, e numa direção de fluxo de fluido através do tubo.
38. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreender ainda posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) ao longo de um duto ou tubo no fundo do poço.
39. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de posicionar o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreender ainda o posicionamento de uma pluralidade de dispositivos de computação óptico em várias posições radiais em torno do corpo tubular.
40. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de determinar a característica da amostra de fluido (106) compreender ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
41. Dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), caracterizado pelo fato de o dispositivo (100, 200) compreender: - um corpo tubular (502) que tem um furo (504) que se estende através dele; - um sulco óptico (506) que se estende ao longo de uma superfície do furo (504), sendo que uma amostra de fluido (106) do fluido pode fluir; - a radiação eletromagnética (110) que interage opticamente com a amostra de fluido (106) que flui através do sulco óptico (506) a produzir, assim, a luz interagida da amostra (112); - um elemento óptico (104) que opticamente interage com a luz interagida da amostra (112) para produzir luz opticamente interagida (122) que corresponde à característica da amostra de fluido (106); e - um detector (116, 118, 216) posicionado para a medição da luz opticamente interagida (122) e assim gerar um sinal (124, 128) utilizado para determinar a característica da amostra de fluido (106).
42. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma fonte de radiação eletromagnética (108) posicionada ao longo do corpo tubular (502) adjacente ao sulco óptico (506), a fonte de radiação eletromagnética (108) sendo adaptada para gerar a radiação eletromagnética (110), sendo que o elemento óptico (104) está posicionado ao longo do corpo tubular (502) adjacente ao sulco óptico (506) de tal modo que o elemento óptico (104) recebe a luz interagida da amostra (112) que emana da amostra de fluido (106).
43. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de a fonte de radiação eletromagnética (108) emitir a radiação eletromagnética (110) numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética (110) atravessa um eixo do sulco óptico (506).
44. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (506) ter um formato "V", um formato quadrado ou um formato arredondado.
45. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (506) afunilar para dentro do furo (504).
46. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (506) ser espiral em torno da superfície do furo (504).
47. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de compreender ainda múltiplas fontes de radiação eletromagnética (110) e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico (506).
48. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de compreender ainda múltiplos sulcos ópticos (506) que se estendem ao longo da superfície do furo (504), cada sulco óptico (506) tem pelo menos uma fonte de radiação eletromagnética (108) e elemento óptico (104) associados.
49. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de compreender ainda um processador de sinal acoplado de modo comunicável ao detector (116, 118, 216) para determinar computacionalmente a característica do fluido de amostra.
50. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de o elemento óptico (104) ser um Elemento Computacional Integrado.
51. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de a característica da amostra de fluido (106) ser pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
52. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de o tubo ser um duto ou um tubo de fundo de poço.
53. Método para utilizar um dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), dito método, caracterizado pelo fato de compreender: - implantar o dispositivo de computação óptico (100, 200) em um ambiente, o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreendendo: - um corpo tubular (502) que tem um furo (504) que se estende através dele; e - um sulco óptico (506) que se estende ao longo de uma superfície do furo (504), sendo que uma amostra de fluido (106) do fluido pode fluir; - interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) que flui através do sulco óptico (506) para produzir a luz interagida da amostra (112); - interagir opticamente um elemento óptico (104) com a luz que interagiu com a amostra para gerar luz opticamente interagida (122) que corresponde a uma característica da amostra de fluido (106); - gerar um sinal (124, 128) que corresponde à luz opticamente interagida (122) através da utilização de um detector (116, 118, 216); e - determinar uma característica da amostra de fluido (106) utilizando o sinal (124, 128).
54. Método, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) compreender ainda a transmissão da radiação eletromagnética (110) a partir de uma fonte de radiação eletromagnética (108) posicionada ao longo do corpo tubular (502) adjacente ao sulco óptico (506), a radiação eletromagnética (110) sendo transmitida numa direção que atravessa um eixo do sulco óptico (506).
55. Método, de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de interagir opticamente o elemento óptico (104) com a luz interagida da amostra (112) compreender ainda a transmissão da luz interagida da amostra (112) ao elemento óptico (104) posicionado ao longo do corpo tubular (502) adjacente ao sulco óptico (506) oposto à fonte de radiação eletromagnética (110).
56. Método, de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de implantar o dispositivo de computação óptico (100, 200) para dentro do ambiente compreender ainda a implantação de uma pluralidade de dispositivos de computação ópticos para o ambiente, a pluralidade de dispositivos de computação ópticos cada um compreendendo fontes de radiação eletromagnética (110) e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico (506).
57. Método, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de implantar o dispositivo de computação óptico (100, 200) para o ambiente compreender ainda a implantação do dispositivo de computação óptico (100, 200), como um duto ou um tubo de fundo de poço.
58. Método, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de determinar a característica da amostra de fluido (106) compreender ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
59. Dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), caracterizado pelo fato de o dispositivo (100, 200) compreender: - um compartimento do dispositivo (602) que se afixa a uma superfície de um corpo contendo fluido; - um sulco óptico (610) posicionado sobre um exterior do compartimento do dispositivo (602) ao longo do qual uma amostra de fluido (106) pode fluir; - a radiação eletromagnética (110) que interage opticamente com a amostra de fluido (106) que flui ao longo do sulco óptico (610) para produzir, assim, a luz interagida da amostra (112); - um elemento óptico (104) posicionado no interior do compartimento do dispositivo (602) para interagir opticamente com a luz interagida da amostra (112) para produzir luz opticamente interagida (122) que corresponde à característica da amostra de fluido (106); e - um detector (116, 118, 216) posicionado no interior do compartimento do dispositivo (602) para medir a luz opticamente interagida (122) e assim gerar um sinal (124, 128) utilizado para determinar a característica da amostra de fluido (106).
60. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o compartimento do dispositivo (602) ser de formato de cúpula.
61. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (610) ser um elemento de refletância interno.
62. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma fonte de radiação eletromagnética (108) posicionada dentro do compartimento do dispositivo (602) adjacente ao sulco óptico (610), a fonte de radiação eletromagnética (108) sendo adaptada para gerar a radiação eletromagnética (110), sendo que o elemento óptico (104) está posicionado adjacente ao sulco óptico (610) de tal modo que o elemento óptico (104) recebe a luz interagida da amostra (112) que emana da amostra de fluido (106).
63. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de a fonte de radiação eletromagnética (108) emitir a radiação eletromagnética (110) numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética (110) atravessa um eixo do sulco óptico (610).
64. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (610) ter um formato "V", um formato quadrado ou um formato arredondado.
65. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o sulco óptico (610) afunilar para dentro do compartimento do dispositivo (602).
66. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de compreender ainda múltiplas fontes de radiação eletromagnética (110) e os elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico (610).
67. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de compreender ainda um processador de sinal acoplado de modo comunicável ao detector (116, 118, 216) para determinar computacionalmente a característica do fluido de amostra.
68. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o elemento óptico (104) ser um Elemento Computacional Integrado.
69. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de a característica da amostra de fluido (106) ser pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
70. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o corpo contendo fluido ser um duto ou um tubo de fundo de poço.
71. Dispositivo de computação óptico, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de o dispositivo de computação óptico (100, 200) estar fixado à superfície do corpo contendo fluido de forma removível.
72. Método para utilizar um dispositivo de computação óptico, para a determinação de uma característica de uma amostra de fluido (106), dito método, caracterizado pelo fato de compreender: - fixar o dispositivo de computação óptico (100, 200) a uma superfície de um corpo contendo fluido, o dispositivo de computação óptico (100, 200) compreendendo: - um compartimento do dispositivo (602) que se afixa a uma superfície de um corpo contendo fluido; e - um sulco óptico (610) posicionado sobre um exterior do compartimento do dispositivo (602) ao longo do qual uma amostra de fluido (106) pode fluir; - interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) que flui ao longo do sulco óptico (610) para produzir a luz interagida da amostra (112); - interagir opticamente um elemento óptico (104) com a luz que interagiu com a amostra para gerar luz opticamente interagida (122) que corresponde a uma característica da amostra de fluido (106); - gerar um sinal (124, 128) que corresponde à luz opticamente interagida (122) através da utilização de um detector (116, 118, 216); e - determinar uma característica da amostra de fluido (106) utilizando o sinal (124, 128).
73. Método, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de interagir opticamente a radiação eletromagnética (110) com a amostra de fluido (106) compreender ainda a transmissão da radiação eletromagnética (110) a partir de uma fonte de radiação eletromagnética (108) posicionada no interior do compartimento do dispositivo (602) adjacente ao sulco óptico (610), a radiação eletromagnética (110) sendo transmitida numa direção de tal modo que a radiação eletromagnética (110) atravessa um eixo do sulco óptico (610).
74. Método, de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de interagir opticamente o elemento óptico (104) com a luz interagida da amostra (112) compreender ainda a transmissão da luz interagida da amostra (112) ao elemento óptico (104) posicionado ao longo do compartimento do dispositivo (602) adjacente ao sulco óptico (610) oposto à fonte de radiação eletromagnética (110).
75. Método, de acordo com a reivindicação 74, caracterizado pelo fato de fixar o dispositivo de computação óptico (100, 200) à superfície do corpo contendo fluidos compreender, ainda, a fixação de uma pluralidade de dispositivos de computação ópticos para a superfície do corpo contendo fluido, a pluralidade de dispositivos de computação ópticos compreendendo cada um fontes de radiação eletromagnética (110) e elementos ópticos associados que se estendem ao longo do sulco óptico (610).
76. Método, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de fixar o dispositivo de computação óptico (100, 200) à superfície do corpo contento fluido compreender ainda a fixação de pelo menos um dispositivo de computação óptico (100, 200) a uma superfície de um duto ou um tubo de fundo de poço.
77. Método, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de determinar a característica da amostra de fluido (106) compreender ainda a determinação da presença de pelo menos um de um hidrocarboneto de C1-C6, salinidade, teor de areia, pH, sólidos dissolvidos totais, H2S, CO2, asfaltenos, ceras, saturados, resinas ou água.
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