BR112016025888B1

BR112016025888B1 - Método de sensoreação distribuída de fibra óptica, e, aparelhos sensor distribuído de fibra óptica, de detecção de vazamento e de monitoração de poço

Info

Publication number: BR112016025888B1
Application number: BR112016025888-6A
Authority: BR
Inventors: Roger Crickmore; Andrew Ridge
Original assignee: Optasense Holdings Limited
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2022-05-10
Also published as: EP3140630A1; US11199465B2; EP3140630B1; CN106461495B; CA2947661C; AU2015257489A1; GB201408125D0; MY191285A; US20170045410A1; CN106461495A; BR112016025888A2; AU2015257489B2; WO2015170114A1; CA2947661A1

Abstract

método de sensoreação distribuída de fibra óptica, e, aparelhos sensor distribuído de fibra óptica, de detecção de vazamento e de monitoração de poço. um método de sensoreação distribuída de fibra óptica é descrito. em um exemplo, uma série de inspeções é lançada em uma fibra óptica, cada inspeção compreendendo radiação de inspeção em pelo menos um par de impulsos, em que os impulsos de um par de impulsos são introduzidos na fibra óptica com um intervalo de tempo entre os mesmos. a radiação retrodispersada daí é amostrada de modo a obter pelo menos uma amostra de cada inspeção. a modulação de fase nas amostras é determinada e os componentes de modulação de fase que estão abaixo de uma frequência limiar são isolados. um tal método de sensoreação pode ser usado, por exemplo, para monitorar mudanças na temperatura da fibra óptica.

Description

[001] Este pedido refere-se a senseoração distribuída de fibra óptica, e em particular, mas não exclusivamente, a métodos e aparelhos para detectar variações, tais como, variações de temperatura ou de deformação usando senseoração distribuída de fibra óptica.

[002] A senseoração por fibra óptica é uma técnica conhecida onde uma fibra óptica, implantada como uma fibra de senseoração, é inspecionada com radiação de inspeção. A radiação que emerge da fibra é detectada e analisada para determinar mudanças ambientais que atuam sobre a fibra óptica. Alguns sensores de fibra óptica dependem de aspectos deliberadamente introduzidos dentro da fibra, por exemplo, as grades de Bragg da fibra ou semelhantes, para induzir a reflexão a partir de um ponto na fibra. Em um sensor distribuído de fibra óptica, no entanto, a radiação que é retrodispersada, de sítios de dispersão inerentes dentro da fibra, é detectada. A função de sensoreação é assim distribuída por toda a fibra e a resolução espacial e o arranjo das várias porções de sensoreação depende das características da radiação de inspeção e do processamento aplicado.

[003] Os sensores de fibra óptica para sensoreação de temperatura distribuída (DTS) são conhecidos. Estes dependem de detectar a luz que tenha sido submetida a dispersão de Brillouin e/ou Raman. Ao olhar para as características do deslocamento de frequência de Brillouin e/ou das amplitudes dos componentes anti-Stokes/Stokes, pode ser determinada a temperatura absoluta de uma dada porção de sensoreação da fibra. A DTS é uma técnica útil com uma faixa de aplicações, mas a maioria dos sistemas de DTS requer médias de tempo relativamente longas, tipicamente dezenas de segundos ou mais, para proporcionar a precisão desejada, o que significa que tais sistemas de DTS são menos úteis para a detecção de mudanças relativamente rápidas na temperatura. Além disso, mesmo com vários minutos de cálculo da média, a resolução do sistema de DTS é tipicamente de 0,01°C ou inferior.

[004] Os sensores de fibra óptica para sensoreação acústica distribuída (DAS) também são conhecidos, incluindo sensores com base em Retrodispersão de luz Rayleigh a partir de vários sítios de dispersão inerentes dentro de uma fibra óptica. A vibração mecânica da fibra, como a causada por uma onda acústica incidente, vai alterar a distribuição dos sítios de dispersão que resultam em uma mudança detectável nas propriedades da luz retrodispersada Raleigh. Analisando estas mudanças permite estímulos de vibrações/acústicos que atuam em porções e sensoreação da fibra óptica a ser detectada.

[005] O pedido de patente do Reino Unido GB 2.442.745 (AT&T) descreve sensoreação acústica distribuída usando uma fibra óptica. Este documento ensina a uso de pares de impulsos, em que os impulsos individuais de um par de impulsos têm diferentes frequências. Este documento ensina demodular o sinal de retrodispersão detectado na diferença de frequência conhecida entre os impulsos em um par de impulsos para fornecer sinais em fase (I) e em quadratura (Q) para a frequência da portadora. Estes são então convertidos para fornecer a fase e a amplitude do sinal da portadora. A fase de amostras sucessivas de uma mesma seção da fibra é então monitorada para determinar quaisquer sinais incidentes acústicos naquela seção de fibra.

[006] Os pedidos de Patente Internacional WO2012/137022 e WO2012/137021 também descrevem métodos e aparelhos de DAS envolvendo lançamento de radiação de inspeção (que podem ser pares de impulsos) para uma fibra óptica. Em WO2012/137021, uma pluralidade de amostras correspondendo a cada porção de sensoreação de interesse é adquirida e combinada de acordo com uma métrica de qualidade, que pode ser uma medida do grau de semelhança dos dados processados a partir dos canais, para resultar em uma produção total para aquela seção de fibra. Em WO2012/137022, a radiação de inspeção incluindo pelo menos os primeiro e segundo pares de impulsos é lançada em uma fibra óptica. Os primeiro e segundo pares de impulsos são gerados de modo que a relação de fase dos impulsos do primeiro par de impulsos tenha uma diferença de fase relativa predeterminada para a relação de fase dos impulsos do segundo par de impulsos.

[007] US2009/132183 descreve o uso de retrodispersão Brillouin em uma fibra óptica para determinar a temperatura, o que pode ser suplementado com a informação obtida a partir retrodispersão Raleigh e/ou dispersão de Raman de banda estreita.

[008] Todos os documentos acima mencionados são aqui incorporados por referência em toda a extensão permitida.

[009] De acordo com um aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de sensoreação distribuída de fibra óptica que compreende realizar uma série de inspeções de uma fibra óptica, cada inspeção compreendendo o lançamento de pelo menos um par de impulsos de inspeção para a fibra, em que os impulsos de um par de impulsos são introduzidos para a fibra óptica, com um faixa de tempo entre os mesmos, a radiação óptica de amostragem, que é de retrodispersada em dispersão de Rayleigh de dentro da dita fibra para obter pelo menos uma amostra de cada inspeção; e determinar qualquer modulação de fase nas amostras, em que a etapa de determinação da modulação de fase compreende o isolamento de componentes da modulação de fase que estão abaixo de uma frequência limiar.

[0010] Como será apreciado, um tal método irá identificar deslocamentos de fase de baixa frequência, isto é, mudanças de atuação relativamente baixas para o comprimento do trajeto dentro de uma dada seção da fibra. Isto poderia incluir mudanças de temperatura ou de deformação. Tal sensor pode, por exemplo, ser usado para detectar um vazamento em uma tubulação pela detecção de uma mudança na temperatura devido ao efeito de Joule-Thomson, por exemplo, arranjando a fibra no ou perto de uma tubulação. Em contraste, portanto, com os sistemas conhecidos de DAS, é apenas mudanças de fase de frequência menores que são considerados.

[0011] Em sistemas de DAS conhecidos, as faixas de frequência mais baixas da informação de mudança de fase são usualmente ignoradas, ou são filtradas como ruído, de modo a obter sinais acústicos encontrados nas faixas de frequências superiores de informação de mudança de fase. No entanto, e como será familiar para a pessoa habilitada, alguns sistemas de DAS da técnica anterior têm usado filtros passa-baixas no processamento de dados para recuperar fase. Em particular, no processamento IQ, filtros passa-baixas são usados para remover os componentes 2o, e quaisquer componentes em o que resultam de quaisquer estações de CC no sinal de entrada sendo multiplicados pelas estações de seno e cosseno para formar componentes I e Q. No entanto, em tais exemplos, a filtração em filtro passa-baixas não tem o efeito de isolamento de componentes de baixa frequência da modulação de fase das amostras a partir dos componentes de frequência mais elevada da modulação de fase (por exemplo, isolamento de modulações de fase que são abaixo da frequência limiar) - em vez disso, ela remove artefatos criados no processamento dos dados.

[0012] De preferência, o método compreende obter uma pluralidade de amostras de cada inspeção, cada uma das amostras sendo obtida em um tempo diferente após o lançamento do par de impulsos. Isto permite que diferentes porções de fibra sejam monitoradas. Cada uma das amostras compreende, de preferência, um sinal de interferência compreendendo radiação retrodispersada a partir do primeiro impulso e radiação retrodispersada do segundo impulso. Isto é vantajoso uma vez que permite que a porção de fibra entre os impulsos do par de impulsos dentro da fibra a ser considerada.

[0013] Cada uma das amostras a partir de uma dada inspeção é, de preferência, relacionada a uma porção da fibra. Qualquer mudança de fase pode ser determinada entre as amostras de diferentes inspeções (por exemplo, consecutivas) da fibra que são relacionadas com a mesma porção de fibra. Isto é um modo conveniente de determinar qualquer modulação de fase naquela porção de fibra.

[0014] Em uma forma de realização, o método pode compreender um método para determinar mudanças de temperatura, por exemplo, na fibra, ou na vizinhança da fibra. O método pode adicionalmente compreender determinar a mudança de temperatura usando uma relação predeterminada entre a mudança de fase e a mudança da temperatura da fibra.

[0015] Em uma outra forma de realização, o método pode compreender um método de determinação de mudanças na deformação da fibra. Essas mudanças também podem estar atuando relativamente lentas e, portanto, são aparentes como mudanças de fase de baixa frequência.

[0016] Em algumas formas de realização, o método pode compreender a execução de filtração em filtro passa-baixas para isolar os componentes de baixa frequência abaixo de uma frequência limiar. Em tais formas de realização, na etapa de isolamento do componente de frequência mais baixa da modulação de fase, o limiar pode ser entre cerca de 0,1 Hz a 1 Hz. Em outros exemplos, o limiar pode ser entre cerca de 0,1 Hz a 2 Hz ou entre aproximadamente de 0,1 e 5 Hz. Será apreciado que o limiar pode ser determinado com referência a (i) o sinal de interesse a ser retido e/ou (ii) a frequência dos sinais prováveis que poderiam influenciar o comprimento do trajeto óptico dentro de uma porção de fibra, mas são não de interesse na função de sensoreação particular. Por exemplo, um corte de frequência entre aproximadamente de 0,1 Hz a 1 Hz resultará na maioria dos dados acústicos relativos a ondas de som que podem ser incidentes na fibra sob teste, sendo removidos. No entanto, o limiar pode ser selecionado para ser suficientemente elevado para incluir a mudança de atuação mais rápida na região de sinal de interesse (por exemplo, a mudança de temperatura de atuação mais rápida antecipada ou a ser monitorada).

[0017] A frequência limiar pode, portanto, depender do ambiente no qual a fibra é arranjada (um detector de solo acima pode usualmente ter um limiar diferente para um detector de solo abaixo, por exemplo), e o tipo de sinais que é antecipado será incidente no mesmo.

[0018] Como mencionado acima, em algumas formas de realização, o método pode compreender realizar a filtração em filtro passa-baixas para isolar os componentes de baixa frequência. Esta é uma forma conveniente de isolar os componentes de baixa frequência. No entanto, em alguns exemplos, o sinal de temperatura de baixa frequência pode ser o sinal dominante, como foi encontrado em particular em aplicações "furo abaixo" do DAS, particularmente em poços de gás estanques. Em tais casos, o isolamento do sinal de frequência mais baixo pode não requer a filtragem do sinal em relação à frequência.

[0019] Em uma forma de realização, a etapa de amostragem pode compreender a amostragem de um sinal da portadora modulado em fase na radiação retrodispersada. Este sinal da portadora é, de preferência, relacionado à radiação retornada de uma dada porção de fibra (um dado canal) por pares de impulsos sucessivos, de modo que posa ser adquirida ao mesmo tempo após cada lançamento de um par de impulsos. Pode haver uma pluralidade de tais sinais de “canal” gerados para permitir que diferentes porções de fibra óptica sejam monitoradas.

[0020] O método pode adicionalmente compreender demodular os sinais de canal, por exemplo, pela multiplicação dos sinais de canal por estações de seno e cosseno na frequência portadora para fornecer estações em fase (I) e em quadratura (Q). Estas estações podem ser filtradas em filtro passa-baixas para isolar a modulação de baixa frequência (isto é, antes as estações de I e Q são combinadas para determinar a modulação de fase). Enquanto a filtração em filtro passa-baixas pode adicionalmente ou alternativamente ser realizada uma vez que a modulação de fase foi determinada, filtrando as estações I e Q, antes de combinar as mesmas, pode melhorar a estabilidade da demodulação.

[0021] Em algumas formas de realização, os impulsos de um par de impulsos podem ter diferença de frequência mútua. Isto é vantajoso uma vez que permite um sinal de interferência retornado ser facilmente identificado. A determinação de uma modulação de fase entre amostras, provenientes da mesma porção da fibra a partir de diferentes pares de impulsos, permite que quaisquer mudanças no trajeto óptico naquela porção sejam determinadas.

[0022] Em algumas formas de realização, o método pode adicionalmente compreender compensar o ruído na radiação de inspeção. Isto é particularmente vantajoso se o sinal de ruído é provável que se encontra na banda de interesse do sinal.

[0023] Em particular, em formas de realização preferidas, a fonte da radiação de inspeção pode compreender um laser e o método pode compreender a identificação do ruído de fase do laser e compensar o ruído de fase do laser no processamento do sinal. O ruído de fase do laser é devido a uma derivação lenta no comprimento de onda do laser que gera a radiação de inspeção. Isto pode impor um deslocamento semelhante de fase como um estímulo de atuação lenta e pode, portanto, ser difícil distinguir do sinal de interesse, por exemplo, mudança de temperatura ou deformação.

[0024] Além disso, o ruído de fase do laser pode, em algumas formas de realização, ser um componente significativo do sinal de mudança de fase em baixas frequências (digamos, abaixo de 1 Hz). No entanto, o ruído de fase produz um sinal que é o mesmo em toda a fibra. Portanto, o método pode compreender o fornecimento de uma porção da fibra que é pelo menos substancialmente blindada de pelo menos algumas outras mudanças de atuação lentas (por exemplo, é em um ambiente de temperatura estável, para blindagem das mudanças de temperatura), e usando o sinal de retrodispersão a partir desta seção blindada de fibra para fornecer uma indicação de ruído de fase do laser.

[0025] Como o ruído de fase do laser é consistente ao longo da fibra, um método alternativo ou adicional de determinação de ruído de fase do laser pode compreender o cálculo do sinal médio retornado a partir de pelo menos algumas, e de possivelmente cada uma, porção(ões) da fibra (isto é, cada canal). Em algumas formas de realização, o sinal de algumas porções (de preferência a maior parte) da fibra pode ser usado para determinar o médio, mas os sinais retornados a partir daquelas porções que têm altos níveis de sinal em baixa frequência a partir de outras fontes, tais como, sinal de interesse ou níveis elevados de ruído devido a um sinal de portadora baixo poderiam ser excluídos. Estes métodos têm a vantagem de que não é necessária nenhuma seção de blindagem da fibra, mas assumem que o sinal em baixa frequência de interesse nas porções de fibra usadas para calcular a média não está correlacionado (como, por exemplo, se toda a fibra foi submetida à mesma mudança de temperatura, este sinal de temperatura também seria consistente através de todos os canais, e difícil de distinguir do ruído).

[0026] O método pode compreender compensar o ruído de fase do laser por subtração de um sinal de ruído determinada de amostras adquiridas. Isto, portanto, permite que outros sinais de baixa frequência, tais como mudanças de temperatura, sejam mais facilmente identificados. Como seria apreciado pela pessoa habilitada, a etapa de compensar o ruído de fase do laser pode ser realizada após ter sido obtido o sinal de interesse, por exemplo, tomando o arco tangente dos componentes I e Q.

[0027] Em um exemplo, o método compreende adicionalmente a aquisição de uma pluralidade de amostras de diversidade (isto é, um número de amostras diferentes) de radiação retrodispersada a partir de uma porção de sensoreação de interesse da fibra, por exemplo, um canal de medição, e processamento de ditas amostras de diversidade para fornecer um valor de medição total para aquela porção de sensoreação. Tal método pode compreender dividir uma pluralidade de amostras em uma pluralidade de canais de processamento, cada um correspondendo a amostras provenientes de seções de fibra (em que as seções são arranjadas para sobrepor, pelo menos em parte, com a porção de sensoreação de fibra de interesse). O método pode adicionalmente compreender o processamento, pelo menos, alguns da dita pluralidade de canais de processamento para determinar pelo menos os dados de fase para o dito canal; aplicação de uma métrica de qualidade para os dados de canais de processamento; e combinação dos dados de fase determinados para os ditos canais para um valor de fase total para a porção de fibra de interesse com base nos resultados da aplicação da dita métrica de qualidade.

[0028] Assim, várias leituras, que podem ser de seções de sobreposição da fibra (canais), são obtidas para uma porção de interesse. Esta técnica pode ser usada como descrita em maior detalhe em WO2012/137021 como uma forma de processamento de diversidade. Como várias leituras são tomadas para cada porção de interesse (a porção de interesse sendo tal que um estímulo é provável para afetar todas estas amostras/canais), os resultados podem ser usados de acordo com a métrica de qualidade para garantir que os sinais de qualidade ruim (por exemplo, aqueles que sofrem de “desvanecimento”, em que a interferência destrutiva ocorre na radiação refletida por pelo menos um dos impulsos resultando em um sinal de portadora baixo) não afetam indevidamente o resultado daquela porção de fibra. O método baseia-se na observação de que um sinal de interesse será observado, e será bastante consistente, por vários canais (isto é, ao longo de um comprimento da fibra).

[0029] Em WO2012/137021, o sinal é filtrado por filtro passa-altas para remover qualquer deslocamento de CC. Como isto poderia também remover o sinal de atuação baixo de interesse desejado na presente forma de realização, tal filtração não pode ser realizada e a métrica de qualidade em vez disso pode ser baseada em uma determinação do nível de sinal em alta frequência (com níveis mais baixos sendo favorecidos), ou a proporção entre o sinal em baixa frequência (por exemplo 2-20Hz) e o sinal em alta frequência (com proporções mais elevadas sendo favorecidas), ou o diferencial máximo em relação ao tempo do sinal (com valores baixos sendo favorecidos).

[0030] Em algumas formas de realização, a métrica de qualidade atua para selecionar os melhores canais (por exemplo, aqueles que excedem um valor limiar, ou os melhores n canais, onde n é um número inteiro) para serem combinados. Em tais formas de realização, o método pode adicionalmente compreender a adição de um deslocamento de CC (que pode ser um deslocamento negativo) para a média dos canais selecionados através do uso da métrica de qualidade, que pode ser determinada de modo que, quando os canais selecionados mudam, o processador determine a diferença entre a média do conjunto de recém selecionado de canais e o conjunto previamente selecionado de canais e muda o deslocamento de CC de modo que não haja nenhum degrau nos dados. Pode adicionalmente ser desejável para afunilar a mudança, de modo que o deslocamento de CC seja mudado ao longo de um número de amostras sucessivos para uma determinada porção de fibra de interesse.

[0031] Tais ‘métricas de qualidade’ e métodos associados também ser usados em outros sistemas e métodos de DAS.

[0032] Em outras formas de realização, em particular, aqueles que compreendem demodular um sinal da portadora modulado em fase (canal), a falha na demodulação pode ser detectada e isso pode ser usado como uma métrica de qualidade. Tal falha de demodulação poderá ser indicada por uma mudança de fase 2π, ou antecipada por uma proporção de portadora para ruído baixa. Os dados para os canais que sofrem de falha de demodulação podem ser substituídos com dados de um ou mais outros canais (por exemplo, vizinhos) que não sofrem de falha de demodulação. Tal método de remoção de informação de fase pobre pode ser vantajoso quando se considera a radiação retrodispersada em qualquer faixa de frequência (isto é, nas faixas de baixa frequência aqui descritas e em frequência maior, por exemplo, faixas de frequência acústicas) e, portanto, pode ser usado em outros métodos de DAS.

[0033] Em algumas formas de realização, os dados de mudança de fase de alta frequência podem ser retidos e, em uma etapa de processamento separada, o método também pode ser arranjado para detectar sinais acústicos e pode compreender por pelo menos uma porção de sensoreação da dita fibra óptica, comparando a fase detectada e/ou a intensidade de amostras a partir de um ou mais impulsos de inspeção para fornecer um sinal de medição indicativo de quaisquer estímulos acústicos que atuam sobre a porção de sensoreação. Em algumas aplicações, os sinais acústicos podem ser correlacionados com os efeitos de baixa frequência detectados para fornecer identificação de eventos de interesse. Por exemplo, como mencionado, a fibra de sensoreação pode ser arranjada ao longo do trajeto de uma tubulação e de detecção de mudanças de temperatura localizadas, por exemplo, devido ao efeito de resfriamento do escapamento do gás pressurizado, ou de mudanças de deformação localizadas, por exemplo, causadas pelo soerguimento devido ao escape de gás, pode ser usada como possíveis indicadores de um vazamento. Os sinais acústicos de tais porções de fibra óptica, também podem ser analisados para detectar sinais acústicos característicos associados com um vazamento para proporcionar confiança na detecção de vazamento. Em outro exemplo, um cabo de fibra pode ser instalado para baixo de um poço de óleo ou gás e usado para monitorar mudanças de temperatura que são induzidas pelo movimento de fluidos para dentro ou ao longo do poço. Tais medições podem ser usadas para fornecer informação sobre uma variedade de processos incluindo o fluxo, e comunicação de poço transversal no fraturamento.

[0034] Em algumas formas de realização, a sensoreação de temperatura pode ser um efeito secundário de detecção. Por exemplo, uma fibra óptica pode ser pelo menos parcialmente implantada no interior ou acoplada a um material que exibe as mudanças de temperatura em resposta a certos estímulos, ou na presença de certas composições. Por exemplo, as seções de fibra podem ser revestidas com um material que exibe uma reação exotérmica ou endotérmica, na presença de uma dada composição química. Qualquer uma das mudanças de temperatura significativas nas seções revestidas pode indicar a presença da composição. As seções da fibra também podem ser não revestidas para proporcionar uma indicação de controle de mudanças de temperatura ambientais (ou então uma fibra separada pode ser fornecida sem um revestimento). Portanto, o método pode ser arranjado, de forma indireta, para sensorear a presença da composição.

[0035] De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um aparelho de sensor distribuído em de fibra óptica compreendendo: uma fonte óptica configurada para, em uso, lançar uma série de inspeções, cada uma compreendendo pelo menos um par de impulsos para uma fibra óptica, em que os impulsos de um par de impulsos são introduzidos para a fibra óptica com um faixa de tempo entre os mesmos; um detector de amostragem configurado para, em uso, amostrar a radiação que é retrodispersada em dispersão de Rayleigh dentro da dita fibra óptica a partir das inspeções; um processador configurado para determinar qualquer modulação de fase nas amostras, o processador sendo arranjado para isolar os componentes da modulação de fase abaixo de uma frequência limiar.

[0036] Tal sensor pode, por exemplo, ser usado para detectar um vazamento em uma tubulação pela detecção de mudanças na temperatura, em que a fibra é arranjada na, ou na vizinhança da, tubulação. A mudança na temperatura seria, em relação a outras perturbações (vibrações devido a movimentos de terra ou ondas sonoras incidentes ou semelhantes), uma mudança de atuação lenta, o que, portanto, resulta em uma mudança de baixa frequência para a fase do sinal retrodispersadado.

[0037] Portanto, em uma forma de realização, o aparelho sensor é um aparelho sensor de temperatura. Nestes exemplos, o processador pode adicionalmente ser arranjado para determinar a mudança da temperatura usando uma relação predeterminada entre a mudança de fase e a temperatura da fibra.

[0038] Em tais formas de realização, o processador compreende, pelo menos, um filtro passa-baixas arranjado de modo a isolar um componente de frequência da modulação de fase. Tal(ais) filtro(s) pode(m) ser arranjado(s) para isolar componentes de frequência abaixo de um limiar. O limiar pode ser, por exemplo, entre cerca de 0,1 Hz a 1 Hz. Em outros exemplos, o(s) filtro(s) passa-baixas pode(m) ser arranjado(s) para isolar os componentes da modulação de fase determinada abaixo de um limiar entre aproximadamente 0,1 Hz e 2 Hz.

[0039] Em uma forma de realização, o detector de amostragem pode ser configurado para, em uso, amostrar radiação de inspeção que é retrodispersada dentro da dita fibra óptica em uma frequência portadora predeterminada; e o processador é arranjado para demodular o sinal da portadora modulado em fase (o sinal de canal) pela multiplicação do sinal de canal por estações de seno e cosseno na frequência portadora para fornecer em estações em fase (I) e em quadratura (Q), e as estações I e Q são passadas para filtro(s) passa-baixas que são arranjados para isolar a modulação de baixa frequência.

[0040] Em algumas formas de realização, os impulsos de um par de impulsos podem ter diferença de frequência mútua.

[0041] Em algumas formas de realização, o aparelho sensor pode ser arranjado para compensar o ruído na radiação de inspeção. Em particular, em formas de realização preferidas, a fonte óptica pode compreender um laser e o processador pode ser arranjado para estimar o ruído de fase do laser e para compensar o ruído de fase do laser no processamento do sinal. O processador pode ser arranjado para estimar o ruído de fase do laser calculando a média do sinal médio de alguns ou de todos os canais, e/ou a determinação de um sinal retornado a partir de uma porção de fibra, que é de outro modo blindado de pelo menos alguns sinais de baixa frequência (por exemplo em um ambiente de temperatura estável). O processador pode adicionalmente ser arranjado de modo a compensar o ruído, por exemplo, por subtração do sinal de ruído estimado a partir de amostras adquiridas.

[0042] Em um exemplo, o processador é adicionalmente arranjado, após cada lançamento, para obter uma pluralidade de amostras de cada inspeção e para dividir a dita pluralidade de amostras para cada inspeção para uma pluralidade de canais de processamento, cada um correspondendo a uma amostra retornada de uma seção da fibra, em que cada seção se encontra, pelo menos em parte, em uma porção de fibra de interesse (onde as seções podem ser seções de sobreposição). O processador pode ser adicionalmente arranjado para processar pelo menos alguns da dita pluralidade de canais de processamento para determinar pelo menos os dados de fase para o dito canal; aplicar uma métrica de qualidade para os dados a partir dos canais de processamento; e combinar os dados de fase determinados para os ditos canais para um valor de fase total para a porção de fibra de interesse com base nos resultados da aplicação da dita métrica de qualidade. Este método pode ser repetido para diferentes porções de interesse ao longo da fibra.

[0043] Em formas de realização preferenciais, a métrica de qualidade atua para selecionar os melhores canais (por exemplo, de acordo com um valor de limiar, ou os melhores n canais) a serem combinados. Em tais formas de realização, o processador pode adicionalmente ser arranjado de modo a adicionar um deslocamento de CC para a média de canais selecionados através do uso da métrica de qualidade, que pode ser determinada de modo que, quando os canais selecionados mudarem, o processador determine a diferença entre a média do conjunto previamente selecionado ou recém selecionado de canais e mude o deslocamento de CC de modo que não haja mudança brusca nos dados. Pode adicionalmente ser desejável para afunilar os dados. Para esse fim, o conjunto de circuitos de processamento pode ser arranjado para variar o deslocamento de CC, gradualmente entre um número de amostras sucessivas para uma determinada porção de interesse.

[0044] Em algumas formas de realização o sensor pode também ser arranjado para detectar sinais acústicos e o processador pode ser arranjado para comparar a fase e/ou intensidade detectada a partir de um ou mais impulsos de inspeção para pelo menos uma porção de sensoreação da dita fibra óptica para fornecer um sinal de medição indicativo de quaisquer estímulos acústicos que atuam sobre aquela porção de sensoreação.

[0045] Em algumas formas de realização, a sensoreação de temperatura pode ser um efeito secundário de detecção. Por exemplo, a fibra óptica pode ser pelo menos parcialmente implantada no interior ou acoplada a um material que exibe as mudanças de temperatura em resposta a certos estímulos, ou na presença de certas composições. Por exemplo, as seções da fibra podem ser revestidas com um material que exibe uma reação exotérmica ou endotérmica, na presença de uma dada composição química. Qualquer das mudanças de temperatura significativas nas seções revestidas pode indicar a presença da composição. As seções de fibra também podem ser não revestidas para proporcionar uma indicação de controle das mudanças de temperatura do ambiente. Por conseguinte, o sensor pode ser arranjado, indiretamente, para sensorear a presença da composição.

[0046] O aparelho deste aspecto da presente invenção proporciona as mesmas vantagens que os métodos acima descritos e podem ser usados em qualquer ou todas as mesmas maneiras e/ou para as mesmas aplicações como descritas acima.

[0047] De acordo com um aspecto da invenção, é proporcionado um aparelho de detecção de vazamento, compreendendo um aparelho sensor distribuído de fibra óptica de acordo com o segundo aspecto da invenção, arranjado, em uso, para se estender ao longo do trajeto de uma tubulação e detectar as mudanças de temperatura localizadas.

[0048] O aparelho de detecção de vazamento pode compreender qualquer dos aspectos do segundo aspecto da invenção e, em particular, pode ser adicionalmente arranjado para detectar sinais acústicos. Tais sinais acústicos também podem fornecer indicação de um vazamento. O aparelho pode, portanto, ser arranjado para correlacionar eventos acústicos com eventos de mudança de temperatura. Isso pode ajudar na detecção de um vazamento, ou aumentar a certeza de que um vazamento tenha ocorrido, ou então pode fornecer mais indicações relativas à natureza e/ou a gravidade do vazamento.

[0049] A invenção agora será descrita por meio de exemplo apenas com relação aos desenhos anexos, nos quais: A FIGURA 1 ilustra os componentes de um sensor acústico distribuído usado em formas de realização da presente invenção; A FIGURA 2 ilustra uma configuração par de impulsos de inspeção usado em formas de realização da presente invenção; A FIGURA 3 ilustra como um tal par de impulsos define a máxima resolução espacial do sensor; A FIGURA 4 ilustra a origem do sinal de retrodispersão a partir de dentro da fibra; A FIGURA 5 ilustra os retornos do lançamento de uma série de pares de impulsos de acordo com uma forma de realização da invenção; A FIGURA 6 ilustra uma forma de realização do processamento do sinal detectado por um canal do sensor; A FIGURA 7 ilustra uma forma de realização de um sensor compreendendo uma porção de fibra que é substancialmente blindado para pelo menos alguns sinais de baixa frequência; A FIGURA 8 mostra um exemplo do afunilamento da mudança entre um primeiro e um segundo blocos de dados; A FIGURA 9 ilustra uma forma de realização de uma fibra compreendendo um revestimento; A FIGURA 10 mostra um aparelho de detecção de vazamento de acordo com uma forma de realização da invenção; e A FIGURA 11 mostra uma outra forma de realização da invenção em que a fibra é instalada em um poço de óleo ou gás com um segundo poço nas proximidades.

[0050] A Figura 1 mostra um esquema de um arranjo de sensoreação distribuída de fibra óptica. Um comprimento de fibra de senseoração 101 é removivelmente conectado em uma extremidade a uma unidade inspecionadora 100. A fibra de sensoreação 101 é acoplada a uma saída/entrada da unidade inspecionadora 100 usando meio de acoplamento de fibra óptica convencional. A unidade inspecionadora 100 é arranjada para lançar impulsos de radiação óptica coerente na fibra de senseoração 101 para detectar qualquer radiação a partir dos ditos impulsos que é retrodispersada no interior da fibra óptica 101. Para uma dispersão de Rayleigh com base em aparelho de sensoreação distribuída de fibra óptica, a unidade inspecionadora 100 vai detectar a radiação que foi retrodispersada em dispersão de Rayleigh dentro da fibra 101. Para gerar os impulsos ópticos, a unidade inspecionadora 100 compreende pelo menos um laser 102. A saída do laser é recebida por um modulador óptico 103 que gera a configuração de impulso como será descrito mais tarde. A saída de impulsos do modulador óptico 103 é então transmitida para a fibra de senseoração 101, por exemplo, através de um circulador 104.

[0051] Nota-se que, tal como aqui usado, o termo “óptico” não é restrito ao espectro visível e radiação óptica inclui radiação infravermelha, radiação ultravioleta e outras regiões do espectro eletromagnético.

[0052] Uma proporção da luz na fibra é então retrodispersada a partir de sítios de dispersão dentro da fibra 101. Em um modelo simples, o número de sítios de dispersão pode ser pensado para determinar a quantidade de dispersão que pode ocorrer e a distribuição de tais sítios de dispersão determina a interferência. Um estímulo pode resultar em uma mudança de comprimento do trajeto óptico no interior da seção de fibra relevante (o que pode ser uma mudança física no comprimento e/ou uma mudança no índice de refração em parte da fibra). Neste modelo simples, isto pode ser pensado como mudança da separação dos sítios de dispersão, mas sem qualquer efeito significativo no número. O resultado é uma mudança nas características de interferência. Com efeito, o estímulo que leva a mudanças de trajeto óptico na seção relevante da fibra pode ser visto como variar o ponto de polarização de um interferômetro virtual definido pelos vários sítios de dispersão dentro daquela seção da fibra.

[0053] Qualquer radiação óptica que é retrodispersada de ditos impulsos ópticos que propagam dentro da fibra de senseoração 101 é direcionada para pelo menos um fotodetector 105, mais uma vez, por exemplo, por meio do circulador 104. A saída do detector é amostrada por um conversor analógico para digital (ADC) 106 e as amostras do ADC 106 são passadas para conjunto de circuitos de processamento 107 para processamento. O conjunto de circuitos de processamento 107 processa as amostras de detector para determinar um valor de fase para cada um de uma pluralidade de armazenamentos para análise, cada armazenamento para análise correspondente a uma porção de sensoreação longitudinal diferente de interesse de fibra óptica 101. O conjunto de circuitos de processamento 107 compreende um filtro passa-baixas 108, e um compensador de ruído 109. Deve ser notado que a unidade inspecionadora 100 pode compreender vários outros componentes, tais como amplificadores, atenuadores, filtros adicionais, etc., mas tais componentes foram omitidas na Figura 1 por clareza para explicar a função geral da unidade inspecionadora 100.

[0054] Em formas de realização da presente invenção, o laser 102 e o modulador 103 são configurados para produzir pelo menos uma série de pares de impulsos em uma taxa de lançamento particular. Cada par de impulsos compreende pelo menos um primeiro impulso e um segundo impulso e, de preferência, os primeiro e segundo impulsos são separados no tempo um do outro tal como ilustrado na Figura 2. A Figura 2 mostra um primeiro impulso 201 em uma primeira frequência F1 e tendo uma duração d1 seguida de um curto tempo mais tarde por um segundo impulso 202 tendo uma segunda frequência F2 e tendo uma segunda duração d2. Em algumas formas de realização, as frequências dos dois impulsos de F1, F2 são iguais a em outras formas de realização são diferentes, como serão explicadas mais tarde. De preferência, as durações (e, portanto, as larguras espaciais) dos dois impulsos d1, d2 são iguais entre si, embora esta necessidade não seja o caso. Os dois impulsos 201, 202 têm uma separação no tempo igual a Ts (como mostrado Ts representa a separação do tempo entre as bordas dianteiras dos impulsos).

[0055] Quando um par de impulsos tendo este tipo de configuração propaga dentro da fibra óptica 101, alguma luz irá ser dispersada a partir de cada um dos impulsos provenientes dos sítios de dispersão intrínsecas dentro da fibra óptica 101. Pelo menos alguma desta luz retrodispersada vai ser guiada de volta para o início da fibra óptica 101, onde pode ser detectada. Em qualquer instante em que a luz que chega ao detector 105 pode compreender a luz dispersa a partir do primeiro impulso de uma primeira faixa de sítios de dispersão e de luz dipersada a partir do segundo impulso a partir de uma segunda faixa de sítios de dispersão.

[0056] A Figura 3 ilustra a propagação do par de impulsos na fibra óptica 101 e mostra a distância ao longo da fibra 101 contra o tempo. As linhas 301 e 302 ilustram as bordas dianteiras e traseiras do primeiro impulso, respectivamente, e as linhas 303 e 304 as bordas dianteiras e traseiras do segundo impulso, respectivamente. Assim, no tempo t0, a borda dianteira do primeiro impulso entra na fibra óptica 101 e em t1 a borda traseira do primeiro impulso entra na fibra 101. O tempo entre t0 e t1, por conseguinte, corresponde à duração do primeiro impulso, i.e., d1. Em um tempo t2, a borda dianteira do segundo impulso entra na fibra 101 e em t3 a borda traseira do segundo impulso entra na fibra óptica 101. Deste modo, o tempo entre t2 e t3 é igual à segunda duração de impulso, d2, e o tempo entre t0 e t2 é igual ao tempo de separação de impulso, Ts. Os impulsos propagam na fibra 101 em uma velocidade igual a c/n, em que c é a velocidade da luz e n é o índice de refração eficaz da fibra óptica 101. Assim, os gradientes das linhas 301, 302, 303 e 304 são iguais para c/n. Isto significa que, na fibra 101, os primeiro e segundo impulsos terão larguras iguais a W1 e W2, respectivamente, representados pela distância vertical entre as linhas 301 e 302 e entre as linhas 303 e 304.

[0057] Quando os impulsos se propagam na fibra óptica 101, alguma luz irá ser retrodispersada para o início da fibra 101. Esta luz retrodispersada também irá viajar a uma velocidade igual a c/n. Considere a luz que atinge o detector 105. A linha 305 representa a trajetória de luz que podia possivelmente ser recebido no início da fibra óptica 101 no instante t4. Qualquer retrodispersão que ocorre a um tempo e uma distância para a fibra 101, que se situa na linha 305 pode ser recebida no início da fibra 101, ao mesmo instante t4. Assim, pode ser visto que a luz a partir de uma primeira seção de fibra 101 iluminada pelo primeiro impulso em uma primeira faixa de tempos vai ser coincidente com luz dispersada a partir de uma segunda seção de fibra diferente 101 iluminada pelo segundo impulso em uma faixa diferente de tempos. Também pode ser visto que, como qualquer luz dispersada a partir de um impulso percorre para trás para o início da fibra óptica 101 na mesma faixa que os impulsos se propagam para a frente, a largura da primeira seção de fibra 101 é igual à metade da largura do primeiro impulso na fibra 101, ou seja, W1/2. Também a separação física entre as primeira e segunda seções de fibra 101 é igual à metade da separação física dos impulsos na fibra 101.

[0058] Isto significa que, como ilustrado na Figura 4, em qualquer caso, a luz retrodispersada recebida no início da fibra óptica 101 corresponde a retrodispersão na fibra 101 a partir de uma primeira seção de contribuição 401 de sítios de dispersão iluminados pelo primeiro impulso e também a partir de uma segunda seção de contribuição 402 de sítios de dispersão iluminados pelo segundo impulso. A distância entre estas seções de contribuição de sítios de dispersão é dita como o comprimento de calibre, LG. Como ilustrado, o comprimento de calibre pode ser medido entre os meios das seções 401 e 402 dos sítios de dispersão.

[0059] O sinal retrodispersor recebido no detector 105 em qualquer instante, por conseguinte, é um sinal de interferência resultante da combinação da luz dispersa a partir de todos estes sítios de dispersão. Efetivamente o sinal retrodispersor, a qualquer instante, corresponde a um sinal a partir de um interferômetro de percurso definido pelas posições dos sítios dispersores dentro de seções 401 e 402. Será apreciado que o retrodispersor, indicado pela seta, a partir de todos os sítios dispersores da segunda posição 402, que serão todos em frequência F2, pode ser considerado para interferir para produzir um sinal compósito a partir dos segundos sítios dispersores e da mesma forma o retrodispersor a partir de todos os sítios dispersores da primeira seção 401, que estão todos na frequência F1, pode ser considerada interferir para produzir um sinal compósito dos primeiros sítios de dispersão. Estes dois sinais compósitos então irão também interferir.

[0060] Qualquer perturbação para a fibra óptica, por exemplo, deformação, ou expansão térmica ou mudanças no índice de refração devido a mudanças de temperatura na fibra óptica 101 causará uma mudança de comprimento do trajeto óptico, que pode, por conseguinte, modular em fase o sinal de interferência gerado pelo interferômetro de percurso. Como será entendido, qualquer mudança de fase que ocorre sobre a fibra óptica 101 até a posição da segunda seção 402 de sítios de dispersão irá afetar a luz a partir da primeira seção 401 e da segunda seção 402 de fibra 101 igualmente. No entanto, qualquer modulação de fase Φ(t) na seção de fibra 101 entre a primeira seção 402 e a segunda seção 401 afetará a luz a partir da primeira seção 401. Isto pode causar uma mudança em fase do sinal de interferência. Detecção uma mudança de fase no sinal de interferência a partir de uma seção particular de fibra 101 pode, assim, ser usado como uma indicação de uma mudança de comprimento do trajeto óptico sobre a fibra óptica 101 (e, mais particularmente, na seção da fibra entre os dois impulsos que resultam no sinal de interferência) e, consequentemente, como uma indicação de condições (temperatura, deformação, áudio, etc.) naquela seção de fibra 101. No entanto, em princípio, e como a pessoa habilitada estará ciente, um único impulso pode ser usado.

[0061] Tais sensores com base em fase têm a vantagem de fornecer uma resposta linear e quantitativa a um estímulo incidente.

[0062] Nesta forma de realização, a configuração de impulso é de modo que a frequência do primeiro impulso seja diferente a do segundo impulso, isto é, F1^F2. Isto resultará no sinal de interferência retrodispersor tendo um componente em uma frequência igual à diferença de frequência entre os impulsos (|F1-F2|). Ao monitorar o retrodispersão nesta frequência, as modulações de fase devido a mudanças de comprimento do trajeto podem ser detectadas.

[0063] Nesta forma de realização da invenção, por conseguinte, uma série de pares de impulsos é lançada na fibra óptica 101, em que cada par de impulsos na série tem a mesma configuração de frequência, ou seja, um impulso de frequência F1 e a duração D1 seguidos de um tempo Ts mais tarde por um impulso de frequência F2 e duração d2. A taxa de lançamento dos pares de impulsos para a fibra óptica 101 (também chamada taxa de ping) está relacionada com a frequência de portadora destes pares de impulsos de modo que o tempo entre os lançamentos sucessivos seja igual ao tempo tomado por um sinal na frequência portadora para evoluir uma quantidade de fase predeterminada. A taxa de ping também relacionada com o comprimento da fibra a ser inspecionada: de um modo preferido, o tempo entre cada lançamento é pelo menos aquele necessário para o impulso de luz atingir a extremidade distante da fibra e para o retrodispersor para retornar a partir da mesma. Esta frequência de portadora é normalmente selecionada para ser de um quarto da taxa de ping de modo que se encontre no meio da banda de Nyquist.

[0064] Esta forma de realização da presente invenção baseia-se em uma portadora dentro da largura de banda de interesse seja preservada entre lanças sucessivas de pares de impulsos. Assim, um par de impulsos é lançado na fibra óptica 101 e o sinal de retrodispersão recebido no detector 105 é amostrado em intervalos para fornecer uma pluralidade de canais, cada um correspondente a um conjunto diferente de sítios de dispersão no interior da fibra óptica 101 (ainda que os conjuntos podem se sobrepor). A taxa de ping pode ser determinada pelo comprimento da fibra e, então, a frequência da portadora é tipicamente selecionada para ser um quarto da taxa de ping. Isto significa que, depois de um certo intervalo, que corresponde ao tempo tomado para um sinal na frequência portadora para mudar por uma quantidade de fase predeterminada, um outro par de impulsos é lançado para a fibra óptica 101 e uma outra pluralidade de amostras adquiridas nos mesmos intervalos após o lançamento. Isto é repetido durante o tempo que se pretende monitorar a fibra óptica 101.

[0065] Para cada canal (definido por um determinado tempo de amostragem depois do lançamento de um par de impulsos), as saídas do detector sucessivas irão proporcionar um sinal de canal modulado em fase à frequência definida pela diferença de frequência entre os impulsos de um par de impulsos, por exemplo, usando o modulador 103 para modular a frequência como é descrito em mais detalhes nos nossos pedidos previamente arquivados WO2012/137022 e WO2012/137021, que são aqui incorporados por referência na medida completa permitida.

[0066] Cada sinal de canal, por conseguinte, refere-se a uma porção da fibra (cujas porções podem ser discretas, contíguas, sobreposição, ou arranjadas em qualquer outro meio), e, se monitorada ao longo do tempo, as mudanças de fase no mesmo são indicativos de mudanças de comprimento de trajeto óptico naquela porção.

[0067] Como também descrito em nossas aplicações anteriormente depositados WO2012/137022 e WO2012/137021, pode haver uma diferença de fase relativa entre os impulsos de um par, e esta diferença de fase relativa pode mudar de um par de impulso para a próxima. Em um arranjo, o que oferece vantagens de processamento, a frequência da portadora é arranjada de modo a ser um quarto da taxa de ping de modo que um sinal na frequência portadora evolua de 90° em fase entre o lançamento de pares de impulsos sucessivos. Isto também permite o uso eficiente da largura de banda de modulação.

[0068] A Figura 5 ilustra a forma como esta forma de realização da invenção opera. A Figura 5 ilustra a saída do detector amostrado a partir de uma série de lançamentos sucessivos de um par de impulsos tendo a configuração de frequência, como descrito acima, em que a diferença de frequência entre os impulsos no par é igual a um quarto da taxa de ping, isto é, taxa de lançamento dos pares de impulsos. No exemplo mostrado, a taxa de ping é de 20 kHz, o que pode ser uma taxa de ping típico usado com um comprimento de fibra óptica 101 da ordem de 5 km de comprimento ou menor, de modo a garantir que apenas um par de impulsos, ou o retrodispersor do mesmo, é de propagação dentro da fibra 101 em qualquer tempo.

[0069] Assim, neste exemplo, os pares de impulsos são lançados na fibra óptica 101 a cada 50 μs, e o sinal de retorno retrodispersor gerado pelo par de impulsos, uma vez que se propaga através da fibra 101, é detectado. Após cada lançamento de um par de impulsos, a saída do detector é amostrada a uma taxa relativamente elevada, por exemplo, da ordem de 80-100 MHz, para detectar o sinal de retrodispersor a partir de uma pluralidade de diferentes localizações dentro da fibra 101.

[0070] Em qualquer posição dada na fibra óptica 101, uma variação na intensidade do retrodispersor pode ser observada na frequência de portadora do lançamento para lançar. Ao comparar o sinal de interferência do retrodispersor a partir da mesma seção de fibra óptica 101 de diferentes pares de impulsos, um sinal da portadora pode ser detectado. A Figura 5 ilustra que, ao tomar a amostra adequada adquirida ao mesmo tempo após o lançamento de cada par de impulsos, um sinal de portadora em uma frequência igual a um quarto da taxa de lançamento pode ser detectado. Este sinal da portadora será modulado em fase por quaisquer mudanças de comprimento de trajeto que afetam a seção de fibra relevante 101, como descrito acima e, por conseguinte, por monitoramento da fase deste sinal da portadora ao longo do tempo de todas as mudanças de comprimento de trajeto na seção relevante da fibra óptica 101 pode ser detectado.

[0071] A Figura 6 ilustra uma forma de realização como este sinal da portadora modulado pode ser processado por conjunto de circuitos de processamento 107 para determinar a fase do sinal da portadora para um único canal. As amostras representando o sinal da portadora modulado para um canal (isto é, porção de fibra) do sensor podem ser filtradas em filtro passa-altos 601 para remover quaisquer componentes em CC ou baixa frequência. O sinal filtrado pode então ser dividido em dois canais de processamento e os sinais em cada canal podem ser multiplicados por funções de seno 602 e cosseno 603 na frequência da portadora de modo a gerar os componentes em quadratura (Q) e em fase (I), respectivamente, como é conhecido em esquemas de demodulação complexos. Onde a diferença de fase conhecida é de 90°, isto compreende simplesmente multiplicar por, 0, +1 ou -1. Os sinais I e Q resultantes podem então ser filtrados em filtro passa- baixas pelos filtros passa-baixas dos componentes I e Q 604 e 605 antes da conversão a um valor de fase conversão de retangular para polar (RP) 606.

[0072] A conversão de RP pode, opcionalmente, também gerar um valor de amplitude. O sinal de saída é, fundamentalmente, portanto, um deslocamento de fase medido em radianos ao longo da faixa de frequência de 0 Hz para um limite superior, que é determinado pelos filtros 604 e 605.

[0073] Em técnicas de sensoeação similares usadas para detectar sinais acústicos (ou seja, DAS), essa mudança de fase, Φ0, pode ser tipicamente filtrada em filtro passa-altas. Esta é considerada vantajosa uma vez que elimina os sinais de ruído que se encontram na região de baixa frequência. No entanto, no pedido atual, as mudanças de baixa frequência que são de interesse e, portanto, o valor de fase é filtrado em filtro passa-baixas para remover efeitos acústicos e para isso os dados são passados para um filtro passa-baixas 607. Na prática, a porção de sinal de alta frequência pode ser retida e processada separadamente para sensoreação acústica, proporcionando assim um DAS e um sensor de temperatura combinados (e/ou outras mudanças de atuação lentas). A frequência de corte do filtro passa- baixas é, de preferência, predeterminada. Será apreciado pela pessoa habilitada que não há distinção bem definida entre os sinais acústicos e os sinais de temperatura e, portanto, o corte pode ser determinado de acordo com o ambiente operacional pretendido. Contudo, tipicamente o limiar pode ser levado para estar entre 0,1 e 1 Hz. Isto é adicionalmente descrito abaixo.

[0074] Em formas de realização alternativas, os limiares dos filtros de passa-baixas dos componentes I e Q 604 e 605 podem ser selecionados para isolar, ou substancialmente isolar, os componentes de baixa frequência do sinal de fase, e o filtro passa-baixas de valor de fase subsequente 607 pode não ser necessário. Como a pessoa habilitada apreciará, tais filtros são fornecidos para remover os componentes de “dupla frequência” gerados no estágio de mistura de produção dos componentes I e Q, e podem também ser usados para remover qualquer componente na frequência de portadora, que resulta de qualquer sinal de entrada de baixa frequência remanescente sendo multiplicado pelas estações de seno e cosseno. Para esse efeito, o limiar é geralmente configurado para ser menor do que a frequência da portadora. Por exemplo, os filtros passa-baixas podem ser configurados para ter um corte de 1/3 da frequência do sinal de portadora (que pode ser, por exemplo, na faixa de kilohertz), o que irá preservar todos os sinais impondo mudanças de comprimento de trajeto na fibra óptica naquela frequência e abaixo. No entanto, neste exemplo, os sinais de baixa frequência que são de interesse, os filtros passa-baixas 604 e 605 poderiam ter cortado uma muito menor, por exemplo, 100 Hz ou inferior. Isto também auxilia a melhorar a estabilidade da demodulação, como explicado abaixo.

[0075] A estabilidade do processo de demodulação depende de a luz suficiente ter sido retrodispersada dos dois impulsos para gerar uma portadora com suficiente proporção de portadora para ruído. Olhando novamente para a Figura 4, a luz refletida a partir do segundo impulso é a combinação de todos os sítios de dispersão na região 402. Estes sítios de dispersão são efetivamente distribuídos aleatoriamente dentro da fibra 101. Para alguns setores da fibra 101, a luz retrodispersada tende a interferir construtivamente resultando em um grande nível do retrodispersor do segundo impulso enquanto para outras seções não haverá mais interferência destrutiva, resultando em um nível do retrodispersor muito mais baixo. Se a luz retrodispersada de qualquer um dos dois impulsos cai, então, o nível da portadora gerado misturando os mesmos irá diminuir. Um nível da portadora mais baixo significa que os componentes I e Q se tornam mais ruidosos e se o nível de ruído se torne muito grande então a fase obtida deles vai mostrar uma série de saltos 2π radianos corrompendo os dados. A probabilidade destes saltos 2π ocorrendo é inversamente relacionada ao nível de ruído total sobre os componentes I e Q. Como este ruído é banda larga, seu nível pode ser reduzido pelo uso de um corte de frequência mais baixa para os filtros 604 e 605 na figura 6. Por conseguinte, reduzir essa largura de banda reduz a probabilidade de gerar um salto 2π nos dados e assim a estabilidade do processo de demodulação é melhorada.

[0076] A tarefa de isolar o sinal em baixa frequência pode ser compartilhada entre os filtros passa-baixas dos componentes I e Q 604, 605 e o filtro passa-baixas do valor de fase 607, ou pode ser realizada pelos filtros passa-baixas de componentes I e Q 604, 605, ou pelo filtro passa-baixas do valor de fase 607. No entanto, é apenas a redução do limiar de corte dos filtros passa-baixas de componentes I e Q 604, 605 o que melhora a estabilidade da demodulação, como descrito acima.

[0077] Será também apreciado que o limiar selecionado para filtragem depende do sinal de interesse. Usualmente, o(s) filtro(s) deve(m) ser concebido(s) para reter todo o sinal de interesse. Considerando o exemplo de temperatura, por conseguinte, na concepção do sistema, a variação de temperatura antecipada e a velocidade com a qual a fibra reage deve ser considerada, e um limiar de frequência mais alto que preserva o valor de mudança mais rápida das mudanças antecipadas selecionadas.

[0078] Em certos exemplos, o sinal de temperatura será o sinal dominante. Verificou-se ser o caso em sensoreação por DAS de furo abaixo do poço de gás estanque. Em tais exemplos, pode ser possível isolar os sinais de baixa frequência de interesse através da remoção de outros sinais, por exemplo, classificando os mesmos, de forma eficaz, como ruído.

[0079] Supondo que a mudança de fase de baixa frequência é em grande parte devido à mudança de temperatura, a variação de temperatura pode ser determinada a partir dos dados adequadamente filtrados e, então, multiplicando os mesmos por uma relação predeterminada de temperatura/fase do cabo de fibra. A relação de temperatura/fase dependerá do cabo de fibra usado. Em geral, a relação de temperatura/fase para uma fibra nua é bem conhecida, mas esta pode ser modificada se revestimentos adicionais são colocados sobre, ou são incluídos em uma estrutura do cabo. A relação de temperatura/fase para um cabo particular pode ser calculada ou experimentalmente medida. Se o objetivo principal de um sistema de sensoreação distribuída particular é medir as mudanças de temperatura, pode ser usada uma fibra que vai gerar uma grande mudança de fase com a temperatura. Isto poderia, por exemplo, ser obtida por uso de fibras com um revestimento de um material (que pode ser um revestimento relativamente espesso para intensificar o efeito) com um elevado coeficiente de expansão térmica.

[0080] O conhecimento das variações reais de temperatura pode ser útil porque permite sinais de diferentes locais para ser comparado, que pode, por sua vez, ajudar a desenvolver uma melhor compreensão de como os vários processos causem variações de temperatura em torno da fibra de sensoreação.

[0081] Para um sistema duplo de impulso, por conseguinte, a conversão de fase para temperatura pode ser realizada por qualquer amplitude do sinal. Para os sistemas de impulso único, isto não é possível devido à questão de desvanecimento do sinal bem conhecido. No entanto, para grandes variações de temperatura lentas que causam envolvimento do sinal, é possível estimar a taxa de mudança de fase e, portanto, a mudança de temperatura em um sistema de impulso.

[0082] Se um laser 102 e/ou um modulador 103 exibir(em) desvio de frequência ao longo do tempo, isto resultaria em uma modulação desconhecida das frequências de impulso. Em um sensor DAS convencional, qualquer tal variação na frequência, assim, alteraria a resposta dos vários canais, como discutido acima. À medida que o desvio de frequência do laser ocorre por períodos de tempo relativamente longos, isto resulta em um sinal de ruído de baixa frequência (da ordem de alguns décimos de Hz ou inferior). Portanto, para monitoração acústica, o sinal de ruído por si só pode não ser um problema significativo, uma vez que se encontra em uma banda de onda diferente para o sinal de interesse, mas é provável que seja assim quando se mede os efeitos de baixa frequência, tal como mudanças de temperatura. Para reduzir este ruído, o sistema de inspeção (por exemplo unidade inspecionadora 100) pode usar como estável um laser tanto quanto possível. No entanto, em alternativa ou adicionalmente, pode ser desejável detectar e possivelmente compensar os efeitos de tal ruído do laser.

[0083] Como notado acima, em sistemas de sensoreação acústica, os dados de fase podem ser filtrados em filtro passa-altas. Isto é principalmente para remover o ruído do sistema, que se encontra fora do sinal de interesse em sistemas de sensoreação acústica (isto é, o sinal de áudio), mas se encontra na mesma banda que o sinal de interesse neste exemplo (temperatura ou deformações lentas). A frequências menores que 1 Hz (onde os sinais térmicos dominam), o ruído de fase do laser pode ser um componente significativo (muitas vezes o principal componente, em particular, se forem usados laseres menos estáveis) para o nível de ruído total e as etapas de processamento adicionais podem, portanto, em algumas formas de realização, serem tomadas para remover o mesmo.

[0084] Para um sistema de duplo impulso, o ruído de fase do laser produz um sinal que é o mesmo em toda a fibra de modo que possa ser removido se qualquer seção da fibra sob teste estiver em um ambiente de temperatura estável, por exemplo, enterrado no subsolo, ou tendo a sua temperatura controlada. Tal sistema é ilustrado na Figura 7, no qual a fibra 101 sob teste tem uma seção blindada 700, neste exemplo, uma seção profundamente enterrada. A seção blindada poderia também ser isolada da deformação, por exemplo, pela montagem de uma bobina de fibra em uma caixa de forma que qualquer deformação conferida para a caixa não é transmitida à fibra. Isto poderia, por exemplo, ser feito pelo uso de um acoplamento muito compatível entre a caixa e a fibra. O sinal em baixa frequência a partir da porção de fibra blindada 700, por conseguinte, fornece uma estimativa do ruído de fase do laser, e pode ser subtraído dos sinais de outros canais de fibra para remover o ruído de fase do laser de todos os outros canais de medição pelo compensador de ruído 109.

[0085] Em alternativa ou adicionalmente, uma estimativa do ruído de fase do laser pode ser feita tomando o sinal médio de todas as, ou algumas das, amostras (isto é, a partir de cada porção, ou canal, de a fibra ao longo do seu comprimento), embora esta abordagem assuma que variações de temperatura em diferentes seções da fibra não são correlacionadas. Esta estimativa pode ser usada pelo compensador de ruído 109 para remover ruído conforme descrito acima.

[0086] No sistema de impulso duplo descrito em particular em WO2012/137021, uma pluralidade de amostras correspondentes a cada porção de sensoreação de interesse é adquirida (estas amostras podem ser adquiridas de seções de sobreposição de fibra), e designada como canais separados para processamento. Os canais podem ser combinados de acordo com uma métrica de qualidade, que podem ser uma medida do grau de semelhança dos dados processados a partir dos canais. Isso permite que as amostras que têm um alto nível de ruído, por exemplo, devido ao desvanecimento do sinal de portadora, sejam desconsideradas, ou providas de uma avaliação baixa no resultado final.

[0087] Os sinais são acoplados em CC e desviados do zero para que cada um provável tenha um diferente deslocamento. A fim de garantir que este deslocamento de CC não domine o sinal (e, portanto, impactar, em particular, a determinação de quais sinais foram mais semelhantes aos outros), o processo descrito primeiro passa todos os dados através de um filtro passa- altas (que pode ser configurado em, por exemplo, 1 Hz).

[0088] Tal filtro passa-altas também pode remover a informação térmica. Portanto, para assegurar que esta informação seja retida, mas que os benefícios do método descrito em WO2012/137021 sejam mantidos no contexto da modulação de fase de baixa frequência, o método pode ser implementado sem a filtragem com filtro passa-altas. Em vez de escolher os canais que são mais semelhantes, a métrica de qualidade pode se basear em uma determinação do nível de sinal em alta frequência (com níveis mais baixos sendo favorecidos), ou uma proporção entre o sinal em baixa frequência (por exemplo 2-20Hz), o sinal em alta frequência (com proporções mais elevadas sendo favorecidas), ou o diferencial máximo do sinal com relação ao tempo. Estes métodos não são afetados pelo nível do deslocamento de CC e são baseados no fato de que a maioria dos sinais devido a perturbações físicas tem um nível mais elevado em baixas frequências, enquanto o ruído do sistema, que depende do nível da portadora variável, tem um espectro mais plano.

[0089] Sem processamento adicional quando há uma mudança na seleção de canais de combinação, também é provável que seja um degrau no sinal de saída, quando o novo conjunto de canais, geralmente, tem um deslocamento médio diferente do conjunto antigo.

[0090] Por conseguinte, um deslocamento de CC pode ser adicionado à média dos canais selecionados para obter o sinal de saída. Quando o conjunto de canais muda, de modo a evitar uma mudança brusca na saída, a diferença entre a média do novo conjunto e do velho conjunto pode ser considerada e o deslocamento de CC pode ser ajustado para remover qualquer mudança brusca. Em particular, a média de várias amostras sucessivas de canais pode ser considerada e a mudança do deslocamento de CC pode ser suavizada sobre uma série de tais conjuntos de amostras de modo que não haja nenhum degrau nos dados, afunilando de forma eficaz os dados do antigo para o novo conjunto de canais produz uma união mais suave.

[0091] Um exemplo específico de tal afunilamento é mostrado na Figura 8. Neste exemplo, a métrica de qualidade tem de ser determinada usando um primeiro bloco de dados (em que um bloco é qualquer extensão de tempo na qual a escolha de canais não muda). No exemplo da Figura 8, dois blocos de dados que se sobrepõem em 20 amostras são mostrados. Embora os níveis médios já tenham sido ajustados para casarem, as regiões de sobreposição não são as mesmas que uma mudança simples do uso do primeiro bloco usando o segundo bloco causaria uma descontinuidade, ou seja, uma mudança brusca nos dados. Portanto, os dados da ‘região da união’ são gerados para a região de sobreposição. Inicialmente, na região da união, um sinal que é a mesmo que o do primeiro bloco é gerado. Isto muda gradualmente para a média dos sinais para os dois blocos no meio da sobreposição, e, finalmente, casa com os sinais no segundo bloco na extremidade da sobreposição.

[0092] A métrica de qualidade pode ser determinada em uma base contínua ou periodicamente. Em qualquer caso, o número de amostras na região de união pode ser menor do que todo o comprimento do bloco, de modo a assegurar que várias mudanças na região da união possam ser evitadas. Isto pode ser controlado, configurando um comprimento mínimo de bloco, ou uma configuração do número de amostras que contribui para a união, ou ambos, e pode ser predeterminado ou variar de acordo com os dados coletados.

[0093] Como será apreciado, tal métrica de qualidade é usada para assegurar que os dados de “boa qualidade” sejam enfatizados nos dados processados. No entanto, em outros exemplos, após os “dados ruins” terem sido identificados, poderiam ser simplesmente substituídos com “dados bons” de canais adjacentes.

[0094] Por exemplo, como notado acima, a falha de demodulação pode ser identificada pela procura de degraus de múltiplos de 2π entre amostras. Na prática, isto pode ocorrer por várias amostras, de modo que a mudança de 2π completo pode ser feita por 5, 10 ou mais amostras de diferentes pares de impulsos. Por conseguinte, o limiar para detectar uma mudança pode ser configurado abaixo de 2π, por exemplo, 60% de uma mudança de 2π, medida através da diferença de cinco amostras de diferentes pares de impulsos, apesar de outros limiares e o espaçamento da amostra poderem ser apropriados, dependendo do conjunto de dados e da taxa de amostra.

[0095] As amostras podem ser consideradas a partir de dentro de um quadro de tempo de, por exemplo, um segundo (embora outros períodos possam ser apropriados para um determinado conjunto de amostras). Se a característica de falha de demodulação for detectada, estes dados podem ser simplesmente substituídos por um ou mais canais adjacentes que não exibem a característica. Em um exemplo, se ambos os canais adjacentes não exibem a característica, então a média destes canais pode ser usada. Se não há canais adjacentes “bons”, então podem usados dados do canal mais próximo de bom. Conforme descrito em relação à Figura 8, pode ser desejável ajustar ou afunilar a união entre os conjuntos de dados.

[0096] Despois da 'reparação', desta forma, os dados podem ser a resolução dizimada, (por exemplo, dizimado por 100). Tal dizimação pode ser realizada usando um ou mais de filtro de resposta ao impulso finito (FIR), através do uso de uma ferramenta de processamento de sinal, tal como a ferramenta de dizimação em MATLAB ou semelhantes. A filtragem e/ou a normalização adicional(ais) pode(m) ser realizada(s).

[0097] Depois de tal dizimação, as tendências nos dados serão aparentes. Deve ser notado que esta técnica se baseia no fato de que relativamente poucos canais sofrerão de falha de demodulação, mas é consistente com os resultados observados. Também tem sido observado que os canais que sofrem de falha de demodulação podem permanecer naquele estado por algum tempo, por exemplo, horas.

[0098] Em algumas circunstâncias, tal método irá preservar mais dados originais do que os métodos que utilizam, por exemplo, as médias ponderadas com referência a uma métrica de qualidade.

[0099] Outros métodos podem ser usados para auxiliar na identificação de dados que é suscetível de sofrer de falha de demodulação. Por exemplo, os canais que têm uma proporção de portadora para ruído baixa (CNR), que é tipicamente observada antes e depois dos períodos de falha de demodulação podem ser identificados. Portanto, CNR poderia ser usada para indicar um estado antecipado de falha de demodulação e/ou dados que exibem baixa CNR, e poderia ser substituída como descrito em relação à falha de demodulação acima.

[00100] Em algumas formas de realização, a sensoreação de temperatura pode ser um efeito secundário de detecção. Por exemplo, e como mostrado na Figura 9, a fibra óptica 101 pode ser, pelo menos parcialmente, implantada no interior ou acoplado a um material, que exibe as mudanças de temperatura em resposta a certos estímulos, ou na presença de certos compostos químicos. Como ilustrado, uma seção da fibra 101 compreende uma seção revestida 800, e, neste exemplo, é revestida com um material que exibe uma reação exotérmica ou endotérmica, na presença do composto. Quaisquer mudanças de temperatura significativas na seção revestida 800 podem indicar a presença do composto. As porções não revestidas da fibra 101 podem fornecer uma indicação de controle de mudanças de temperatura ambiente. Em outros exemplos, pode haver mais do que uma seção revestida 800, e a(s) seção(ões) revestida(s) 800 pode(m) ser configurada(s) para responder a diferentes compostos, ou simplesmente para intensificar a resposta da fibra a mudanças de temperatura ambiente, ou semelhantes.

[00101] A Figura 10 mostra uma forma de realização de um aparelho de detecção de vazamento de acordo com um aspecto da invenção. Nesta forma de realização, uma fibra 101 é arranjada ao longo de uma tubulação 900. Juntamente com o aparelho sensor 100, como descrito acima, é um aparelho de DAS, 901, arranjado para determinar um sinal acústico a partir dos impulsos, como seria familiar para a pessoa habilitada. Embora a fibra 101 possa conter uma união arranjada para dividir o sinal retornado, e as porções de sinal poderiam, então, ser processadas separadamente, dividir reduziria o sinal óptico de retorno e assim aumentaria o nível de ruído. Portanto, pode ser preferido realizar a divisão do sinal para obter componentes de frequência diferentes no processamento do sinal. Para este fim, a porção de alta frequência do sinal removido pelos filtros de passa- baixas descritos acima pode ser retida e enviada para separar o processamento pelo aparelho de DAS 901 para fornecer um sinal acústico.

[00102] A Fig.11 mostra uma outra forma de realização da invenção em que a fibra de sensoreação 101 é instalada em um poço de óleo ou gás 1101 e usada para monitorar as mudanças de temperatura induzidas pelo movimento de fluidos para dentro ou ao longo do poço. Tais medições podem ser usadas para fornecer informação sobre uma série de processo furo descendente tais como vazões em diferentes profundidades. Além disso, como é conhecido por aqueles habilitados na técnica, em alguns tipos de fraturamento de campo são requeridos para libertar óleo ou gás. Se o fraturamento foi realizado em um poço nas proximidades 1102 e um fraturamento 1103 atingiu o poço 1101, isto também pode causar mudanças de temperatura que podem ser detectadas e isto poderia fornecer informações úteis para o operador do fraturamento sobre a distância que as fraturas tinham alcançado a partir do poço 1102.

[00103] Note que, como usado na descrição, o termo inspeção deve ser tomado para significar um exemplo de lançamento de radiação de inspeção na fibra e detectar o sinal retrodispersor a partir da fibra. Tipicamente uma inspeção pode compreender um único ou múltiplos impulsos distintos que são relativamente pouco espaçados. Em tais sensores os sinais retrodispersores a partir dos dois impulsos são destinados a interferir no detector 105 para proporcionar o sinal de medição, mas novamente, inspeções sucessivas são arranjadas de modo a não interferir. Por exemplo, por conseguinte, na forma de realização descrita acima, o primeiro par de impulsos na série de pares de impulsos tem a mesma configuração de frequência, que é um primeiro impulso de uma frequência F1 e um segundo impulso em uma frequência F2, então, se o sinal retrodispersor a partir de dois pares de impulsos diferentes foi incidente sobre um detector 105 no mesmo tempo que os sinais retrodispersores interfeririam com o outro na frequência de portadora relevante. Por conseguinte, a taxa de lançamento dos pares de impulsos pode ser limitada de modo a assegurar que a radiação a partir de apenas um par de impulsos esteja presente na fibra óptica 101 em qualquer tempo.

[00104] No entanto, as técnicas de multiplexagem por divisão do comprimento de onda podem ser usadas com impulsos de comprimento de onda diferente a serem lançados em intervalos escalonados de modo que vários impulsos possam ser de propagação na fibra ao mesmo tempo. Com efeito, uma primeira série de inspeções em um primeiro comprimento de onda pode ser intercalada com uma segunda série de inspeções em um segundo comprimento de onda. No entanto, apenas a intensidade do retrodispersor a partir de impulsos de mesmo comprimento de onda é comparada para determinar qualquer mudança na intensidade para detectar qualquer estímulo e apenas uma inspeção de cada comprimento de onda se propaga dentro da fibra de senseoração em qualquer tempo. O sinal retrodispersor de uma primeira inspeção não interfere com o sinal retrodispersor de uma segunda inspeção nas frequências de interesse para as primeira e segunda inspeções (embora possa haver alguns efeitos em outras frequências). Isto pode levar a uma primeira medição a partir da primeira série de inspeções na taxa de ping e uma segunda medição intercalada da segunda série de inspeções, também na taxa de ping. Os dois sinais de medição podem ser combinados para proporcionar um sinal de medição único com uma taxa de atualização mais rápida do que a taxa de ping.

[00105] Em vez de combinar ou escolher dados de uma pluralidade de canais, que cada um representa diferentes (embora possivelmente em sobreposição) seções de fibra, para proporcionar um único sinal de saída, as medições podem ser feitas em comprimentos de onda múltiplos, e, em seguida, os sinais a partir de cada comprimento de onda para a mesma seção de fibra podem ser associados de forma semelhante. A decisão sobre quais canais de comprimento de onda usar poder ser baseada em uma métrica de qualidade. Este uso de múltiplos comprimentos de onda tem a vantagem de que todas as medições sendo combinadas são para exatamente a mesma seção de fibra.

[00106] Deve ser notado que a explicação dada acima em relação à retrodispersão em uma fibra óptica é uma explicação relativamente simplista de várias interações em uma fibra de sensoreação para realçar os vários fatores que proporcionam a variação no ponto operacional dos vários canais de um sensor de 'DAS' Rayleigh à base de intensidade. Deve ser considerado que pode haver variações na resposta, isto é, para um determinado canal, a resposta a um dado estímulo de entrada pode ser não linear e também o ganho dos canais, isto é, a mudança de intensidade de quantidade para um dado estímulo é variável.

[00107] Em algumas formas de realização, o sensor pode ser operado para detectar a estímulos acústicos que atuam sobre a fibra de sensoreação além de proporcionar o sensoreação de temperaturas ou variações de deformação de atuação lenta.

[00108] As formas de realização da invenção podem ser arranjadas como parte de uma unidade inspecionadora para um sensor distribuído de fibra óptica, ou como um complemento ou adaptação a uma tal unidade inspecionadora. As formas de realização da invenção podem ser implementadas como sensores de mudança de temperatura ou sensor acústico distribuído, um sensor com capacidade de variação de DAS/temperatura combinada. O método pode ser implementado por software. Além disso, se um sistema de sensoreação de temperatura distribuído (DTS) é usado para medir a temperatura sobre o mesmo em uma fibra vizinha, as medições de temperatura em DTS e DAS poderiam ser vantajosamente combinadas, o DTS proporcionando a temperatura absoluta e o DAS proporcionando informação sobre mudanças que são muito pequenas e/ou rápidas para serem medidas pelo DTS.

[00109] A invenção foi descrita com relação a várias formas de realização. A menos que expressamente indicado de outra forma, os vários aspectos descritos podem ser combinados e os aspectos de uma forma de realização podem ser usados em outras formas de realização.

[00110] Deve ser notado que as formas de realização acima mencionadas ilustram em vez de limitar a invenção, e que aqueles habilitados na técnica serão capazes de conceber muitas formas de realização alternativas sem se afastarem do escopo das reivindicações anexas. A palavra "compreendendo" não exclui a presença de outros elementos ou etapas que aqueles listados em uma reivindicação, “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade e um único aspecto ou outra unidade pode desempenhar as funções de várias unidades enumeradas nas reivindicações. Quaisquer números de referência ou rótulos nas reivindicações não devem ser interpretados de modo a limitar o seu escopo.

Claims

1. Método de sensoreação distribuída de fibra óptica para sensoreação de temperatura ou tensão compreendendo realizar uma série de inspeções de uma fibra óptica (101), cada inspeção compreendendo o lançamento de radiação de inspeção que compreende pelo menos um par de impulsos para dentro da fibra, em que os impulsos de um par de impulsos são introduzidos para a fibra óptica (101) com um intervalo de tempo entre os mesmos, e amostragem da radiação de que é retrodispersada em dispersão de Rayleigh de dentro da dita fibra (101) para obter pelo menos uma amostra de cada inspeção; caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente determinar qualquer modulação de fase em amostras de inspeções diferentes da fibra óptica (101) que são relacionadas à mesma porção de fibra, em que a etapa de determinação da modulação de fase compreende o isolamento de componentes da modulação de fase que estão abaixo de uma frequência limiar, a frequência limiar sendo entre 0,1 Hz e 5 Hz.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende o uso dos componentes isolados da modulação de fase para monitorar as mudanças de temperatura e/ou em que a etapa de isolar os componentes da modulação de fase que estão abaixo de uma frequência limiar compreende pelo menos uma etapa de filtração em filtro passa-baixas.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de amostragem compreende obter uma pluralidade de amostras de cada inspeção, cada uma das amostras sendo obtida em um tempo diferente após o lançamento do par de impulsos, e o processador é arranjado para formar pelo menos um sinal de canal compreendendo amostras da radiação do retrodispersor adquirida substancialmente ao mesmo tempo após o lançamento de cada par de impulsos; e a etapa de determinação da modulação de fase compreende a demodulação do sinal de canal.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de demodulação compreende a determinação de componentes em fase (I) e em quadratura (Q) do sinal de canal e a determinação da modulação de fase dos mesmos e, opcionalmente, em que a etapa de isolar os componentes da modulação de fase que estão abaixo de um limiar de frequência compreende filtração em filtro passa-baixas de componentes em fase (I) e em quadratura (Q).

5. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente compensar o ruído na radiação de inspeção.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende o fornecimento de uma porção da fibra (101) que é pelo menos substancialmente blindada de pelo menos alguns efeitos resultantes em uma modulação de fase abaixo da frequência limiar e usando o sinal retrodispersor a partir desta seção blindada de fibra (700) para fornecer uma indicação de ruído de fase do laser e/ou a determinação do sinal médio retornado a partir de pelo menos algumas porções da fibra e usando o sinal médio para fornecer uma estimativa de ruído de fase do laser.

7. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a divisão de uma pluralidade de amostras dentro de uma pluralidade de canais de processamento, cada um correspondendo a amostras provenientes de seções de fibra, onde as seções são arranjadas de modo a sobrepor, pelo menos em parte, com uma porção de sensoreação de fibra de interesse processando pelo menos alguma da dita pluralidade de canais de processamento para determinar pelo menos os dados de fase para o dito canal; a aplicação de uma métrica de qualidade para os dados a partir dos canais de processamento; e a combinação dos dados de fase determinados para os ditos canais para um valor de fase total para a porção de fibra de interesse com base nos resultados da aplicação da dita métrica de qualidade.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a métrica de qualidade é baseada em pelo menos um de (i) determinação do nível de sinal em alta frequência, (ii) a proporção entre o sinal em baixa frequência e o sinal em alta frequência e (iii) o diferencial máximo do sinal em relação ao tempo e/ou em que o método compreende o uso da métrica de qualidade para selecionar os melhores canais a serem combinados e compreende adicionalmente a produção de dados de saída pela adição de um deslocamento de CC para a média dos canais selecionados através do uso da métrica de qualidade, em que, quando os canais selecionados mudam, o processador determina a diferença entre a média do conjunto de canais recém-selecionado e do conjunto de canais previamente selecionado e ajusta o deslocamento de CC para obter uma transição suave entre os dados de saída obtidos do conjunto de canais recém-selecionado e do conjunto de canais previamente selecionado.

9. Método de acordo com a reivindicação 3 ou qualquer das reivindicações 4 a 8, uma vez que dependem da reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende a determinação de uma falha na demodulação em pelo menos um canal e na etapa de determinação da modulação de fase, os dados de fase relativos aos canais nos quais a falha de demodulação é determinada são substituídos com dados da fase de pelo menos um outro canal.

10. Método de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que compreende um método de determinação de mudanças de temperatura em uma fibra, o método compreendendo adicionalmente a determinação de uma mudança da temperatura usando uma relação predeterminada entre a mudança de fase e a mudança da temperatura da fibra.

11. Aparelho sensor distribuído de fibra óptica para sensorear temperatura ou tensão compreendendo: uma fonte óptica configurada para, em uso, lançar uma série de inspeções, cada inspeção compreendendo um par de impulsos, para dentro de uma fibra óptica (101), em que os impulsos de um par de impulsos são introduzidos para a fibra óptica (101) com um intervalo de tempo entre os mesmos; um detector de amostragem configurado para, em uso, amostrar a radiação que é retrodispersada em dispersão de Rayleigh de dentro da dita fibra óptica (101) a partir das inspeções; caracterizado pelo fato de que o aparelho sensor de fibra óptica distribuída compreende adicionalmente um processador configurado para determinar qualquer modulação de fase em amostras de diferentes inspeções de fibra óptica (101) que são relacionadas à mesma porção de fibra, e para isolar os componentes da modulação de fase abaixo de uma frequência limiar, a frequência de limiar sendo entre 0,1 Hz e 5 Hz.

12. Aparelho sensor distribuído de fibra óptica de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o detector de amostragem é configurado para amostrar radiação do retrodispersor substancialmente ao mesmo tempo após o lançamento de cada par de impulsos, e o processador é arranjado para formar pelo menos um sinal de canal compreendendo amostras da radiação do retrodispersor adquirida substancialmente ao mesmo tempo após o lançamento de cada par de impulsos; e o dito sinal de canal é um sinal da portadora modulado em fase produzido a partir da interferência entre a radiação retrodispersada de cada par de impulsos da série de pares de impulsos e é demodulado para determinar a modulação de fase para o sinal de canal.

13. Aparelho sensor distribuído de fibra óptica de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processador é arranjado para demodular o sinal de canal para derivar estações em fase (I) e em quadratura (Q) do mesmo e em que pelo menos um filtro passa-baixas (108; 604, 605, 607) é arranjado para filtrar as estações em fase (I) e em quadratura (Q) e/ou em que a fonte óptica compreende um laser (102) e o processador é arranjado para estimar o ruído de fase do laser.

14. Aparelho de detecção de vazamento, caracterizado pelo fato de que compreende um aparelho sensor de fibra óptica distribuída como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13, em que a fibra é arranjada, em uso, para se estender ao longo do trajeto de uma tubulação (900) e o processador é arranjado para detectar mudanças de temperatura localizadas na fibra (101).

15. Aparelho de monitoração de poço, caracterizado pelo fato de que compreende um aparelho sensor de fibra óptica distribuída como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13, em que a fibra é instalada em um poço de óleo ou gás (1101) e usada para monitorar mudanças de temperatura que são induzidas pelo movimento de fluidos para dentro ou ao longo do poço.