BR112017011144B1 - Sistema computacional óptico, aparato computacional integrado, e, método para processar radiação eletromagnética e método de fabricação de um aparato computacional. - Google Patents
Sistema computacional óptico, aparato computacional integrado, e, método para processar radiação eletromagnética e método de fabricação de um aparato computacional. Download PDFInfo
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Abstract
são apresentados sistemas, ferramentas e métodos para processar uma pluralidade de faixas espectrais a partir de uma radiação eletromagnética que tenha interagido com um fluido. cada faixa espectral dentro da pluralidade corresponde a uma propriedade do fluido ou um constituinte no mesmo. em um exemplo, uma série de analisadores espectrais, cada um incluindo um elemento computacional integrado acoplado a um transdutor óptico, forma uma estrutura monolítica para receber radiação eletromagnética interagida a partir do fluido. cada analisador espectral está configurado para processar uma dentre a pluralidade de faixas espectrais. a série é ordenada de forma que faixas espectrais sejam processadas progressivamente desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme radiação eletromagnética interagida se propaga através da mesma. são apresentados outros sistemas, ferramentas e métodos.
Description
[001] A presente divulgação se refere geralmente à medição de características de uma substância que usa elementos computacionais integrados e, mais particularmente, a sistemas, ferramentas e métodos para analisar e processar múltiplas faixas espectrais de radiação eletromagnética que tenha interagido com a substância. Os elementos computacionais integrados processam opticamente a radiação eletromagnética dentro de uma pluralidade de faixas espectrais para produzir um número correspondente de espectros eletromagnéticos ponderados. Os espectros eletromagnéticos ponderados possibilitam a medição de várias características químicas ou físicas da substância.
[002] Ao perfurar ou produzir fluidos a partir de um poço de petróleo e gás, certos instrumentos podem ser incluídos na coluna de perfuração ou coluna de produção para averiguar as propriedades dos fluidos que estão sendo produzidos pelo poço. Para determinar tais características, câmaras de amostragem e outros dispositivos semelhantes podem ser incluídos em colunas de perfuração ou colunas de produção ou na superfície do poço para recolher amostras para análise. As amostras podem ser analisadas usando inúmeras ferramentas analíticas para determinar a composição do fluido, o fluido de outros fluidos que são constituintes no fluido e outras características.
[003] Modalidades ilustrativas da presente divulgação são descritas em detalhes abaixo com referência às figuras de desenhos em anexo, as quais são incorporadas por referência neste documento e em que:
[004] A FIGURA 1 é uma vista em seção transversal de uma porção de uma modalidade ilustrativa de um dispositivo de elementos computacionais integrados multibandas monolíticos para processar uma pluralidade de faixas espectrais a partir de radiação eletromagnética que tenha sido interagida com um fluido; A FIGURA 2 é um gráfico esquemático de transmitância e perfis de resposta relativa associados ao aparato da FIGURA 1 de acordo com uma modalidade ilustrativa; A FIGURA 3 é uma vista esquemática elevada de uma modalidade ilustrativa de um sistema de produção que facilita a medição de uma ou mais propriedades de um fluido de produção de um furo de poço; A FIGURA 4 é uma vista em detalhes de uma porção do sistema da FIGURA 3 que mostra, em seção transversal, uma modalidade ilustrativa de uma ferramenta para processar uma pluralidade de faixas espectrais de radiação eletromagnética que foi interagida com um fluido de produção de um furo de poço; A FIGURA 5 é um fluxograma de uma modalidade ilustrativa de um método para processar uma pluralidade de gamas espectrais de radiação eletromagnética que foi interagida com um fluido; A FIGURA 6 é uma vista esquemática elevada de uma modalidade ilustrativa de um sistema de produção que facilita a medição de uma ou mais propriedades de um fluido de produção de um furo de poço; e A FIGURA 7 é uma vista esquemática elevada de uma modalidade ilustrativa de um sistema de produção que facilita a medição de uma ou mais propriedades de um fluido de produção de um furo de poço.
[005] As figuras ilustradas são somente exemplares e não se destinam a assegurar ou implicar em qualquer limitação em relação ao ambiente, arquitetura, projeto ou processo nos quais diferentes modalidades possam ser implementadas.
[006] Na seguinte descrição detalhada das modalidades ilustrativas, é feita referência às figuras anexas que formam uma parte das mesmas. Essas modalidades são descritas em detalhes suficientes para possibilitar que os versados na técnica pratiquem a invenção; e se entende que outras modalidades podem ser utilizadas e que mudanças lógicas, estruturais, mecânicas, elétricas e químicas podem ser feitas sem afastamento do escopo da invenção. Para evitar detalhes desnecessários para possibilitar que os versados na técnica pratiquem as modalidades descritas neste documento, a descrição pode omitir certas informações conhecidas por aqueles versados na técnica. A seguinte descrição detalhada, portanto, não deve ser tomada em um sentido limitante, e o escopo das modalidades ilustrativas é definido somente pelas reivindicações anexas.
[007] Nas figuras e na descrição que segue, partes iguais são tipicamente marcadas ao longo do relatório descritivo e figuras com os mesmos numerais de referência ou numerais coordenados. As figuras dos desenhos não estão necessariamente em escala. Certas características da invenção podem ser mostradas exageradas em escala ou em alguma forma um pouco esquemática e alguns detalhes de elementos convencionais podem não ser mostrados por interesse de clareza e concisão.
[008] Informações sobre uma substância podem ser derivadas através da interação de radiação eletromagnética, por exemplo, luz, com essa substância. A interação muda as características da radiação eletromagnética para formar uma radiação eletromagnética de amostra. Por exemplo, a luz interagida pode mudar em relação à frequência (e comprimento de onda correspondente), intensidade, polarização ou direção (por exemplo, através de espalhamento, reflexão ou refração). Essa amostra de radiação eletromagnética pode ser detectada e processada dentro de uma ou mais faixas espectrais para determinar propriedades químicas ou físicas da substância (por exemplo, propriedades de composição, térmicas, físicas, mecânicas e ópticas, entre outras). As propriedades podem ser determinadas com base em mudanças nas características da radiação eletromagnética. Como tal, em certas aplicações, uma ou mais propriedades de substâncias, tais como petróleo bruto, gás, água ou outros fluidos de produção de um furo de poço, podem ser derivadas no fundo do poço, ou in situ, mediante a emergência dos fluidos de produção de um reservatório subterrâneo como resultado da interação entre a substância e a radiação eletromagnética. Um elemento computacional integrado (ICE) pode ser usado para detectar e analisar a radiação eletromagnética de amostra para determinar propriedades do fluido.
[009] Como usado neste documento, o termo "característica" ou "característica de interesse" se refere a uma propriedade física, mecânica ou química de uma substância ou de uma amostra da substância. A característica de uma substância pode incluir um valor quantitativo ou qualitativo de um ou mais constituintes químicos ou compostos presentes na mesma ou qualquer propriedade física associada à mesma. Tais constituintes e compostos químicos podem ser referidos neste documento como "analitos". Características ilustrativas de uma substância que podem ser analisadas com a ajuda dos elementos de processamento óptico descritos neste documento podem incluir, por exemplo, composição química (por exemplo, identidade e concentração ao todo ou de componentes individuais), presença de fase (por exemplo, gás, óleo, água, etc), teor de impurezas, pH, alcalinidade, viscosidade, densidade, força iônica, sólidos dissolvidos totais, teor de sais (por exemplo, salinidade), porosidade, opacidade, teor de bactérias, dureza total, transmitância, estado da matéria (sólido, líquido, gasoso, emulsão, misturas dos mesmos, etc.), e semelhantes.
[0010] Como usado neste documento, o termo "substância" ou "amostra", ou variações do mesmo, refere-se a pelo menos uma porção de matéria ou material de interesse a ser testada ou avaliada de outra forma usando os dispositivos de computação óptica descritos neste documento. A substância inclui a característica de interesse, como definido acima. A substância pode ser qualquer fluido capaz de fluir, incluindo sólidos particulados, líquidos, gases (por exemplo, ar, nitrogênio, dióxido de carbono, argônio, hélio, metano, etano, butano, e outros gases hidrocarbonetos, sulfeto de hidrogênio, e combinações dos mesmos), pastas, emulsões, pós, lamas, vidros, misturas, combinações dos mesmos, e podem incluir, mas não estão limitados a, fluidos aquosos (por exemplo, água, salmouras, etc.), fluidos não aquosos (por exemplo, compostos orgânicos, hidrocarbonetos, óleo, um componente refinado de petróleo, produtos petroquímicos, e semelhantes), ácidos, surfactantes, biocidas, alvejantes, inibidores de corrosão, espumantes e agentes de formação de espuma, agentes redutores de viscosidade, sequestrantes, estabilizantes, clarificantes, detergentes, fluidos de tratamento, fluidos de fraturamento, fluidos de formação, ou qualquer fluido de campo petrolífero, substância química ou substância comumente encontrada na indústria de petróleo e gás. Em alguns casos, a substância também pode se referir a um material sólido, tal como, mas não limitado a, formações rochosas, concreto, superfícies de furo de poço sólido, tubulações ou linhas de fluxo e superfícies sólidas de qualquer ferramenta ou projétil de furo de poço (por exemplo, esferas, dardos, plugues, etc.).
[0011] Como usado neste documento, o termo "radiação eletromagnética" se refere a ondas de rádio, radiação de microondas, terahertz, radiação infravermelha e infravermelha próxima, luz visível, luz ultravioleta, radiação de raios X e radiação de raios gama.
[0012] A presente divulgação se refere a elementos computacionais integrados que aplicam técnicas de regressão para possibilitar a medição de várias propriedades químicas ou físicas de substâncias. Em um ambiente de furo de poço, os elementos computacionais integrados podem ser incluídos em uma unidade de medição ou outra ferramenta de fundo de poço que está disposta em uma coluna de perfuração ou coluna de produção para recolher informações sobre um fluido de produção sendo produzido em um furo de poço. Em uma modalidade, um elemento computacional integrado pode ser formado com um substrato, tal como um substrato opticamente transparente com várias camadas ou películas dielétricas empilhadas (por exemplo, 2 a 50 ou mais camadas). Em tais pilhas, cada camada ou película tem um índice de refração diferente de camadas vizinhas adjacentes. Embora camadas ou películas sejam referenciadas neste documento, deve-se entender que o elemento computacional integrado não é um filtro óptico, mas, ao invés disso, pode ser um processador óptico capaz de conduzir técnicas de regressão usando radiação eletromagnética. Em uma modalidade, a amostra de radiação eletromagnética é processada opticamente pelo elemento computacional integrado para isolar um espectro específico de um constituinte químico, ou de maneira mais ampla, de uma substância contendo múltiplos constituintes químicos. O elemento computacional integrado pode receber radiação eletromagnética de um fluido de produção que foi refletido, transmitido, espalhado, difratado ou absorvido por, emitido ou reirradiado, qualquer um dos quais pode ser aqui referido como uma "interação". Depois de receber a amostra de radiação eletromagnética interagida, o elemento computacional integrado pode processar a radiação eletromagnética que interagiu com a amostra, a qual também pode ser referida como a radiação eletromagnética de amostra, para ponderar a radiação eletromagnética de amostra em uma base por comprimento de onda dentro de uma faixa espectral e, em combinação com um transdutor óptico, produzir um sinal de saída para análise subsequente por um controlador ou operador de furo de poço. O processo de ponderação e de medição da luz pode produzir um sinal de espectro eletromagnético ponderado que é representativo do constituinte ou substância química do fluido de produção.
[0013] As modalidades descritas neste documento se referem a sistemas, ferramentas e métodos para processar uma pluralidade de faixas espectrais de radiação eletromagnética que interagiu com um fluido. Cada faixa espectral dentro da pluralidade foi predeterminada para corresponder a uma propriedade do fluido ou um constituinte do mesmo.
[0014] Em uma modalidade ilustrativa, uma série de analisadores espectrais, cada um incluindo um elemento computacional integrado acoplado a um transdutor óptico, forma uma estrutura monolítica para receber uma amostra de radiação eletromagnética de uma substância, a qual pode ser, mas não está limitada a, um fluido de produção sendo extraído de uma formação geológica. Por exemplo, em uma modalidade que inclui um primeiro analisador espectral e um segundo analisador espectral para formar uma unidade de medição monolítica, o primeiro analisador espectral pode incluir um primeiro elemento computacional integrado opticamente acoplado (por exemplo, depositado) sobre um primeiro transdutor óptico, e o segundo analisador espectral pode incluir um segundo elemento computacional integrado opticamente acoplado (por exemplo, depositado) sobre um segundo transdutor óptico. O primeiro analisador espectral e o segundo analisador espectral podem então ser opticamente acoplados um ao outro, tal como por ter o primeiro transdutor óptico depositado sobre um eletrodo (por exemplo, eletrodo transparente), com o eletrodo então depositado sobre o segundo elemento computacional integrado. Cada analisador espectral está configurado para processar uma dentre a pluralidade de faixas espectrais. A série de analisadores espectrais é ordenada de forma que faixas espectrais sejam processadas, por exemplo, progressivamente de comprimentos de onda mais curtos para comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética de amostra se propaga através deles. A estrutura monolítica, portanto, possibilita a medição de uma ou mais propriedades do fluido dentro de um dispositivo unificado. A estrutura monolítica pode prover economia de espaço significativa em relação a múltiplos dispositivos discretos que operam em conjunto para prover a mesma funcionalidade. O dispositivo pode ser incluído em uma coluna de ferramentas, tal como uma coluna de perfuração ou coluna de produção, para analisar o fluido de produção in situ.
[0015] A menos que especificado de outra forma, qualquer uso de qualquer forma dos termos "conectar", "engatar", "acoplar", "fixar" ou qualquer outro termo que descreva uma interação entre elementos não se destina a limitar a interação à interação direta entre os elementos e também pode incluir interação indireta entre os elementos descritos. Na seguinte discussão e nas reivindicações, os termos "incluindo" e "compreendendo" são usados de uma forma aberta e, assim, devem ser interpretados para significar "incluindo, mas não limitado a". A menos que indicado de outra forma, como usado ao longo deste documento, "ou" não requer exclusividade mútua.
[0016] As várias características mencionadas acima, bem como outros recursos e outras características descritas em mais detalhes abaixo, serão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica com o auxílio desta divulgação mediante leitura da seguinte descrição detalhada das modalidades e por referência às figuras anexas.
[0017] Em referência agora principalmente à FIGURA 1, é mostrada uma vista em seção transversal de uma porção de uma modalidade ilustrativa de um aparato que pode ser visto como um sensor, unidade de medição ou dispositivo unificado 100 para processar uma pluralidade de faixas espectrais a partir de uma radiação eletromagnética que tenha interagido com um fluido. O aparato 100 pode incluir um primeiro analisador espectral 110 e um segundo analisador espectral 120 que formam uma série. Cada analisador espectral 110, 120 pode incluir um elemento computacional integrado 112, 122 e um transdutor óptico 114, 124. Na modalidade ilustrativa, um primeiro elemento computacional integrado 112 é acoplado a (por exemplo, depositado sobre) um primeiro transdutor óptico 114 para processar uma primeira faixa espectral de um primeiro analisador espectral 110. De modo semelhante, um segundo elemento computacional integrado 122 é acoplado a (por exemplo, depositado sobre) um segundo transdutor óptico 124 para processar uma segunda faixa espectral de um segundo analisador espectral 120. Como será descrito abaixo, os elementos computacionais integrados 112, 122 e seus respectivos transdutores ópticos 114, 124 são configurados para permitir que os analisadores espectrais correspondentes 110, 120 operem dentro de uma faixa espectral desejada.
[0018] Os analisadores espectrais, 110, 120 podem ser orientados de forma que a série exiba uma sequência alternada de elementos computacionais integrados 112, 122 e transdutores ópticos 114, 124. Os analisadores espectrais 110, 120 também podem ser ordenados de forma que o aparato 100 processe faixas espectrais progressivamente de comprimentos de onda mais curtos a comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética se propaga através da série. O primeiro analisador espectral 110 pode ser acoplado em série ao segundo analisador espectral 120 por um eletrodo transparente 130 para formar uma estrutura monolítica. Por exemplo, em uma modalidade, o primeiro analisador espectral 110 pode ser depositado sobre o eletrodo transparente 130, com o eletrodo transparente 130 depositado sobre o segundo analisador espectral 120, formando, dessa forma, uma estrutura monolítica, com o primeiro analisador espectral 110, o eletrodo transparente 130 e o segundo analisador espectral 120. Embora a FIGURA 1 retrate o aparato 100 como tendo dois analisadores espectrais 110, 120 e um único eletrodo transparente 130, essa representação não se destina a ser limitante. Outros números de analisadores espectrais e eletrodos transparentes são possíveis para a estrutura monolítica, por exemplo, três analisadores espectrais acoplados em série por dois eletrodos transparentes, quatro analisadores espectrais acoplados em série por três eletrodos transparentes e assim por diante. Em algumas modalidades, a estrutura monolítica pode incluir uma camada de cobertura opcional 140 que, durante a operação, pode ser exposta ao fluido. Adicionalmente, em uma ou mais modalidades, uma vez que o aparato 100 pode ser formado como uma estrutura monolítica, cada um dos analisadores espectrais dentro do aparato 100 pode ser capaz de analisar o mesmo fluido de amostra ou o mesmo volume de fluido, possibilitando, dessa forma, uma análise e comparação entre os analisadores espectrais mais confiáveis.
[0019] Um primeiro elemento computacional integrado 112 do primeiro analisador espectral 110 e um segundo elemento computacional 122 do segundo analisador espectral 120 incluem camadas alternadas de camadas de alto índice de refração 116, 126 e camadas de baixo índice de refração 118, 128 de materiais. Na modalidade ilustrada pela FIGURA 1, as camadas de camadas de alto índice de refração 116, 126 são formadas de silício e aquelas de camadas de baixo índice de refração 118, 128 são formadas de dióxido de silício. Esta modalidade, no entanto, não se destina a ser limitante. As camadas de alto índice de refração 116, 126 podem ser formadas de outros materiais que têm um alto índice de refração. Exemplos não limitantes de tais materiais incluem germânio, arseneto de alumínio, arseneto de gálio, fosfeto de índio, carbeto de silício e dióxido de titânio. Semicondutores ou materiais dielétricos adicionais são possíveis. De forma semelhante, as camadas de baixo índice de refração 118, 128 podem ser formadas de outros materiais que têm um baixo índice de refração. Exemplos não limitantes desses materiais incluem dióxido de germânio, fluoreto de magnésio e óxido de alumínio.
[0020] O número de camadas, os materiais usados para cada camada e os diferentes índices de refração nos elementos computacionais integrados 112, 122 são selecionados para processar opticamente radiação eletromagnética dentro da faixa espectral desejada (por exemplo, a primeira faixa espectral e a segunda faixa espectral). No entanto, a configuração mostrada na FIGURA 1 não se destina a ser limitante. Por exemplo, os elementos computacionais integrados 112, 122 podem incluir três ou mais materiais com diferentes índices de refração e uma pluralidade de camadas de alto índice de refração 116, 126 e camadas de baixo índice de refração 118, 128 podem ser incluídas em cada elemento computacional 112, 122 para acomodar a faixa espectral desejada. Além disso, os elementos computacionais integrados 112, 122 não precisam incluir os mesmos materiais de alto índice de refração e baixo índice de refração. As camadas de alto índice de refração 116, 126 do primeiro elemento computacional integrado 112 também podem diferir das camadas 118, 128 do segundo elemento computacional integrado 122 para acomodar variações em faixas espectrais processadas, respectivamente, pelo primeiro analisador espectral 110 e pelo segundo analisador espectral 120. Tais diferenças de materiais com alto índice de refração e baixo índice de refração também podem se aplicar a estruturas monolíticas contendo mais do que dois analisadores espectrais, como descrito em mais detalhes abaixo.
[0021] Os transdutores ópticos 114, 124 podem incluir um diodo de junção p-n ou um diodo de junção p-i-n para converter espectros eletromagnéticos ponderados a partir dos elementos computacionais integrados 112, 122 em sinais elétricos que representam tais espectros. Outros dispositivos de junção, no entanto, são possíveis (por exemplo, heterojunções, fotodiodos de avalanche, fotodiodos de polarização reversa, etc.). Os transdutores ópticos 114, 124 podem ser formados de materiais que correspondam às faixas espectrais para, respectivamente, o primeiro analisador espectral 110 e o segundo analisador espectral 120. Mais especificamente, o primeiro transdutor óptico 114 pode ser formado de um primeiro material semicondutor que absorve comprimentos de onda dentro da primeira faixa espectral, mas transmite comprimentos de onda não absorvidos mais longos para o analisador espectral adjacente 120. O segundo transdutor óptico 124 pode ser formado de um segundo material semicondutor que então absorve uma porção dos comprimentos de onda transmitidos dentro da segunda faixa espectral. Em uma modalidade, materiais para os transdutores ópticos 114, 124 podem ser selecionados de forma que a primeira faixa espectral e a segunda faixa espectral sejam substancialmente não sobrepostas. Esta característica de não sobreposição pode possibilitar que faixas espectrais sejam progressivamente processadas a partir de comprimentos de onda mais curtos para comprimentos de onda mais longos conforme radiação eletromagnética se propaga através do dispositivo unificado. Assim, a seleção de materiais transdutores ópticos pode permitir estruturas monolíticas que incluem uma pluralidade de analisadores espectrais empilhados.
[0022] Na FIGURA 1, o primeiro transdutor óptico 114 é formado de material semicondutor que inclui silício e o segundo transdutor óptico 124, de um segundo material semicondutor que inclui liga de índio gálio arsênio. A primeira faixa espectral (correspondente a silício), portanto, inclui comprimentos de onda de aproximadamente 400-1000 nm e a segunda faixa espectral (correspondente a liga de índio gálio arsênio) inclui comprimentos de onda de aproximadamente 1000-1700 nm. A modalidade da FIGURA 1, no entanto, não se destina a ser limitante. Por exemplo, em outra modalidade, o primeiro transdutor óptico 114 pode ser formado de material semicondutor que inclui silício e o segundo transdutor óptico 124, de material semicondutor que inclui germânio para acomodar comprimentos de onda de, por exemplo, aproximadamente 850-1550 nm. Outros grupos complementares de materiais semicondutores também podem ser selecionados dependendo da faixa espectral desejada. Como exemplo, pode ser útil caracterizar um fluido de hidrocarbonetos de formação usando tanto a porção visível quanto infravermelho próximo da radiação eletromagnética de amostra simultaneamente, sem a necessidade de dois dispositivos separados para reduzir o espaço necessário para desempenhar as medições. Além disso, dispositivos customizados, como proposto neste documento, podem ser feitos para operar em regiões estreitas específicas da radiação eletromagnética de amostra para eliminar uma ou mais regiões na radiação eletromagnética de amostra que não proveem significância química. Isso pode permitir desempenho melhorado na medição das propriedades da amostra, tais como sensibilidades aumentadas e desempenho de previsão melhorado.
[0023] Em uma ou mais modalidades, e como discutido acima, o aparato 100 pode incluir uma estrutura monolítica, tal como formada a partir de uma ou mais camadas depositadas uma sobre a outra. Em referência à FIGURA 1, o primeiro analisador espectral 110 pode ser opticamente acoplado ao eletrodo transparente 130, tal como sendo depositado sobre o eletrodo transparente 130. Por exemplo, o elemento computacional integrado 112 pode ser acoplado opticamente (por exemplo, depositado sobre) ao transdutor óptico 114, e o transdutor óptico 114 pode ser opticamente acoplado (por exemplo, depositado sobre) ao eletrodo transparente 130. Adicionalmente, o eletrodo transparente 130 pode ser acoplado opticamente (por exemplo, depositado sobre) o elemento computacional integrado 122, tal como tendo o eletrodo transparente 130 depositado sobre uma primeira camada (por exemplo, uma camada de índice de refração mais baixo superior 128 ou uma camada de alta refração 126) do elemento computacional integrado 122. O elemento computacional integrado 122 pode então ser opticamente acoplado (por exemplo, depositado sobre) ao transdutor óptico 124 e o transdutor óptico 124 pode ser opticamente acoplado (por exemplo, depositado sobre) ao eletrodo transparente 150. Embora o exposto acima discuta ter componentes depositados um sobre o outro em uma maneira que se estende de uma superfície superior a uma superfície inferior (em relação à orientação da FIGURA 1), a presente divulgação não é limitada a isso. Durante a fabricação, uma superfície inferior pode ser usada primeiramente (por exemplo, o eletrodo transparente 150) com superfícies e então acoplada opticamente ou depositada sobre a próxima superfície superior para construir o aparato 100 de baixo para cima, como mostrado em relação à FIGURA 1.
[0024] A FIGURA 1 também não se destina a limitar o aparato 100 a dois transdutores ópticos 114, 124 (isto é, dois analisadores espectrais 110, 120). Em algumas modalidades, o aparato 100 pode incluir três transdutores ópticos e, portanto, três analisadores espectrais. Por exemplo, um primeiro transdutor óptico pode ser formado de material semicondutor que inclui silício; um segundo transdutor óptico, de material semicondutor que inclui liga de índio gálio arsênio; e um terceiro transdutor óptico, de material semicondutor que inclui germânio. Em outro exemplo, o primeiro transdutor óptico pode ser formado de material semicondutor que inclui liga de alumínio fósforo índio; um segundo transdutor óptico, de material semicondutor que inclui fosfeto de índio; e um terceiro transdutor óptico, de material semicondutor que inclui germânio. Outros números de analisadores espectrais, grupos complementares de materiais semicondutores, ou combinações dos mesmos são possíveis.
[0025] Os eletrodos transparentes 130, 150 podem separar os elementos computacionais integrados 112, 122 (e elementos computacionais integrados subsequentes (não ilustrados)) e são configurados para transmitir comprimentos de onda não absorvidos do primeiro transdutor óptico 114 para o elemento computacional integrado 122 do segundo analisador espectral 122, bem como um sinal de saída para um processador ou controlador de sinal. O eletrodo transparente 130 também pode ser operacional para coletar corrente produzida pelo primeiro transdutor óptico 114 em resposta a comprimentos de onda absorvidos do espectro eletromagnético de amostra. Em algumas modalidades, o eletrodo transparente 130 pode ser formado por materiais óxidos condutores transparentes tais como óxido de índio e estanho, óxido de estanho fluorado e óxido de alumínio e zinco. Outros óxidos condutores transparentes são possíveis. Em outras modalidades, o eletrodo transparente 130 pode ser formado de materiais semicondutores altamente dopados, tais como silício n+, silício n++, silício p+, silício p++, InGaAs n+, InGaAs n++, InGaAs p+, InGaAs p++ e assim por diante. Eletrodos transparentes formados de tal maneira são derivados tipicamente do mesmo material semicondutor usado em um transdutor óptico adjacente. Por exemplo, um eletrodo transparente pode ser formado de silício n++ acoplado a um transdutor óptico formado de material semicondutor de silício. Em ainda outras modalidades, o eletrodo transparente 130 pode ser formado de camadas ultrafinas de material metálico, incluindo, mas não limitado a, os metais nobres (por exemplo, Ag, Au, Pt) ou os metais de transição (por exemplo, Cr, Ni, Ti, Pd). Tais materiais metálicos não se limitam a elementos isolados, mas também podem incorporar ligas. Em tais modalidades, uma espessura do eletrodo transparente 130 pode ser inferior a 100 nm.
[0026] Em operação, a radiação eletromagnética interage com ou permeia através do fluido para adquirir características ópticas que representam atributos do fluido através da análise de uma radiação eletromagnética de amostra. A radiação eletromagnética de amostra pode ser recebida pela camada de cobertura (voltada para fora) 140, se presente, e transmitida para o primeiro analisador espectral 110. O primeiro elemento computacional integrado 112 do primeiro analisador espectral 110 processa opticamente a radiação eletromagnética de amostra para produzir uma ponderação espectral que pode ser uma ponderação dependente do comprimento de onda. Mais especificamente, as camadas 116, 118 podem induzir reflexão, refração, interferência ou uma combinação das mesmas dentro do primeiro elemento computacional integrado 112 para alterar uma intensidade da radiação eletromagnética de amostra em uma forma por comprimento de onda. A ponderação espectral pode corresponder a uma técnica de regressão que isola as características ópticas específicas de uma propriedade do fluido ou de um constituinte do mesmo. A radiação eletromagnética de amostra pode sair do primeiro elemento computacional integrado 112 para o segundo elemento computacional integrado 122 como um primeiro espectro eletromagnético ponderado cujos comprimentos de onda individuais foram processados de forma proporcional.
[0027] A ponderação espectral pelo primeiro elemento computacional integrado 112 pode ser controlada por uma espessura, um índice de refração complexo, e um número de camadas individuais 116, 118. A espessura, o índice de refração (isto é, material) e o número de camadas podem ser selecionados de acordo com um projeto do primeiro elemento computacional integrado 112 para caracterizar, dentro da primeira faixa espectral, uma propriedade do fluido ou um constituinte no mesmo. Deve-se entender que a configuração mostrada na FIGURA 1, no entanto, não corresponde necessariamente a qualquer propriedade ou componente de fluido em particular, mas é provida somente para fins ilustrativos. Além disso, as camadas 116, 118 e suas espessuras relativas não são necessariamente desenhadas em escala e, portanto, não devem ser consideradas como limitantes da presente divulgação.
[0028] O primeiro transdutor óptico 114 do primeiro analisador espectral 110 recebe o primeiro espectro eletromagnético ponderado a partir do primeiro elemento computacional integrado. Um limiar de absorção divide o primeiro espectro eletromagnético ponderado em uma faixa espectral absorvida e uma faixa espectral transmitida. O limiar de absorção varia com as características do primeiro material semicondutor (por exemplo, magnitude de banda proibida, tipo de banda proibida, coeficiente de absorção, etc.) e uma eficiência quântica do primeiro transdutor óptico 114. Comprimentos de onda acima do limiar de absorção são absorvidos pelo primeiro transdutor óptico 114 dentro da primeira faixa espectral para produzir pares elétron- buraco. Tais pares elétron-buraco criam uma corrente que é coletada em eletrodos para gerar um primeiro sinal elétrico que é transmitido para um controlador para processamento e análise por um operador de poço. O eletrodo transparente 130 ajuda em tal coleta. O primeiro sinal elétrico representa o primeiro espectro eletromagnético ponderado integrado dentro da primeira faixa espectral. Comprimentos de onda abaixo do limiar de absorção são transmitidos pelo eletrodo transparente 130 para o segundo analisador espectral 120.
[0029] O segundo analisador espectral 120 opera de forma análoga ao primeiro analisador espectral 110, mas dentro da segunda faixa espectral. O segundo elemento computacional integrado 122 processa opticamente os comprimentos de onda transmitidos do primeiro espectro eletromagnético ponderado para produzir um segundo espectro eletromagnético ponderado. O segundo transdutor óptico 124 absorve o segundo espectro eletromagnético ponderado integrado dentro da segunda faixa espectral para gerar um segundo sinal elétrico usando um segundo eletrodo transparente 150 que pode ser transmitido para um controlador. Os analisadores espectrais 110, 120 ilustrados na FIGURA 1 operam, portanto, em conjunto para processar a primeira faixa espectral e a segunda faixa espectral. Apreciar-se-á que a primeira faixa espectral e a segunda faixa espectral podem representar propriedades distintas do fluido ou de um ou mais constituintes no mesmo. No entanto, o processamento da primeira faixa espectral e da segunda faixa espectral também pode ser usado para melhorar a medição de uma única propriedade ou constituinte do fluido (por exemplo, uma combinação para melhorar a precisão).
[0030] Embora o aparato 100 da FIGURA 1 tenha sido ilustrado como contendo dois analisadores espectrais 110, 120, essa representação não se destina a limitar o escopo da presente divulgação. A aplicação específica do aparato 100 governará a pluralidade de faixas espectrais e, portanto, um número de analisadores espectrais. Por exemplo, e sem limitação, o aparato 100 pode ser usado no fundo do poço para permitir que fluidos de produção de um furo de poço sejam analisados rapidamente. De forma semelhante, o aparato 100 também pode ser implantado em tecido celular adjacente para analisar sangue, saliva, transpiração ou outros fluidos biológicos após sua extração ou secreção. Outros tipos de fluidos são possíveis. Outros tipos de substâncias são possíveis, incluindo gases, sólidos, lamas ou emulsões, ou combinações dos mesmos, relevantes para a exploração e processamento de hidrocarbonetos de reservatórios. Para cada aplicação, a pluralidade de faixas espectrais e o número de analisadores espectrais correspondentes são determinados por aqueles versados na técnica.
[0031] Em referência agora principalmente à FIGURA 2, é apresentado um gráfico esquemático de cinco perfis espectrais associados ao dispositivo unificado 100 da FIGURA 1 de acordo com uma modalidade ilustrada. Os perfis espectrais incluem primeiro, segundo e terceiro perfis de transmissão 200, 212, 222 e correspondentes primeiro e segundo perfis de resposta 214, 224, os quais estão em escala, respectivamente, por uma ordenada mais à esquerda que indica transmissão em porcentagem (%) e uma ordenada mais à direita que indica resposta relativa. Uma abscissa (eixo x) indica comprimentos de onda para os perfis espectrais em nanômetros (nm). O primeiro perfil de transmissão 212 e um segundo perfil de transmissão 222 correspondem, respectivamente, ao primeiro elemento computacional integrado 112 e ao segundo elemento computacional 122 do aparato 100. De forma semelhante, um primeiro perfil de resposta 214 e um segundo perfil de resposta 224 correspondem, respectivamente, ao primeiro transdutor óptico 114 e ao segundo transdutor óptico 124 do aparato 100. O primeiro perfil de resposta 214 e o segundo perfil de resposta 224 também correspondem a transdutores ópticos formados, respectivamente, de material semicondutor de silício e material semicondutor de arseneto de índio e gálio. O gráfico esquemático provê adicionalmente um perfil de transmissão de amostra 200 que representa uma intensidade dependente do comprimento de onda da radiação eletromagnética de amostra. Os perfis espectrais retratados na FIGURA 2 são somente para fins de ilustração e não se destinam a limitar a presente divulgação.
[0032] Em operação, o primeiro elemento computacional integrado 112 do aparato 100 processa opticamente radiação eletromagnética de amostra, de forma que o perfil de transmissão de amostra 200 se torne espectralmente ponderado (isto é, produza um primeiro espectro eletromagnético ponderado). A ponderação espectral ocorre por escalamento do perfil de transmissão de amostra 200 de forma proporcional de acordo com uma transmitância dependente do comprimento de onda, isto é, o primeiro perfil de transmissão 212. O elemento computacional integrado 112 implementa, portanto, uma técnica de regressão que se ajusta à amostra ou perfil de transmissão de entrada 200 ao primeiro perfil de transmissão 212. Na FIGURA 2, o primeiro perfil de transmissão 212 é ilustrado com ponderação espectral para comprimentos de onda entre aproximadamente 400 - 1000 nm, mas sem nenhuma ponderação espectral entre aproximadamente 1000 - 1700 nm (isto é, uma transmitância de 100%). O primeiro transdutor óptico 114 detecta o primeiro espectro eletromagnético ponderado a partir do primeiro elemento computacional integrado 112 dentro de uma faixa de comprimentos de onda de aproximadamente 400-1000 nm. Tal detecção é governada pelo primeiro perfil de resposta 214 o qual é análogo à primeira faixa espectral do primeiro analisador espectral 110. Assim, a ponderação espectral do primeiro elemento computacional integrado 112 e a resposta do primeiro transdutor óptico 114 são combinadas para possibilitar que o primeiro analisador espectral processe radiação eletromagnética de amostra dentro da primeira faixa espectral.
[0033] O perfil de transmissão de amostra não absorvido 200 é transmitido para o segundo elemento computacional integrado 122 através do eletrodo transparente 130. O segundo elemento computacional integrado 122 pondera espectralmente o perfil transmitido de acordo com o segundo perfil de transmissão 222 para produzir um segundo espectro eletromagnético ponderado. Na FIGURA 2, o segundo perfil de transmissão 212 é ilustrado com ponderação espectral para comprimentos de onda entre aproximadamente 1000 - 1800 nm. O segundo transdutor óptico 124 detecta o segundo espectro eletromagnético ponderado a partir do segundo elemento computacional integrado 122 de acordo com o segundo perfil de resposta 224 (isto é, dentro de aproximadamente 1000 - 1700 nm). O segundo perfil de resposta 224 é análogo à segunda faixa espectral do segundo analisador espectral 120. O primeiro transdutor óptico 114 e o segundo transdutor óptico 124 são formados de materiais de forma tal que seus respectivos perfis de resposta possibilitem faixas espectrais substancialmente não sobrepostas. Assim, o primeiro analisador espectral 110 e o segundo analisador espectral 120 podem ser acoplados de forma monolítica em série para processar progressivamente uma pluralidade de faixas espectrais, desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos, conforme radiação eletromagnética de amostra se propaga através dos mesmos.
[0034] O primeiro perfil de transmissão 212 da FIGURA 2 é retratado incluindo uma região ponderada espectralmente e uma região ponderada não espectralmente. No entanto, a região não ponderada espectralmente não precisa ser limitada a 100% de transmitância. Outros perfis para a região ponderada não espectralmente são possíveis. Em algumas modalidades, o primeiro elemento computacional integrado 112 modifica a região ponderada não espectralmente usando uma função de transmissão substancialmente constante (por exemplo, uma transmitância de 80%). Em outras modalidades, o primeiro elemento computacional integrado 112 modifica a região ponderada não espectralmente usando uma função de transmissão predeterminada. Em tais modalidades, o segundo elemento computacional integrado 122 é projetado para compensar a modificação predeterminada da região ponderada não espectralmente.
[0035] Em referência agora principalmente à FIGURA 3, é apresentada uma modalidade ilustrativa de um sistema 300 para medir uma ou mais propriedades de um fluido de produção 302 a partir de um furo de poço 304. Medições pelo sistema 300 são conduzidas através do processamento de uma pluralidade de faixas espectrais a partir de uma radiação eletromagnética que tenha interagido com um fluido de produção para produzir uma radiação eletromagnética de amostra. Na FIGURA 3, o sistema 300 é retratado na proximidade de uma emergência 306 do fluido de produção de um reservatório subterrâneo 308. Essa representação, no entanto, não se destina a ser limitante e é provida somente para fins de ilustração. O sistema 300 inclui uma sonda 310 sobre uma superfície 312 de um poço 314. Embaixo da sonda 310, o furo de poço 304 se estende através do reservatório subterrâneo 308, o qual se espera que produza hidrocarbonetos. O furo de poço 304 da FIGURA 3 é mostrado como sendo quase vertical, mas pode ser formado em qualquer ângulo adequado para alcançar uma porção rica em hidrocarbonetos do reservatório subterrâneo 308. Em algumas modalidades, o furo de poço 304 pode seguir um caminho vertical, parcialmente vertical, angular ou mesmo parcialmente horizontal através do reservatório subterrâneo 308.
[0036] Uma coluna de ferramentas de produção 316 é implantada a partir da sonda 310, a qual pode ser uma sonda de perfuração, uma sonda de completação, uma sonda de recondicionamento ou outro tipo de sonda. A sonda 310 inclui uma torre 318 e um piso da sonda 320. A coluna de ferramentas de produção 316 é implantada para baixo através do piso da sonda 320, através de um dispersor de fluido 322 e uma válvula de segurança 324 que proveem uma interface impermeável a fluidos entre o furo de poço 304 e o ambiente externo, e para dentro do furo de poço 304 e o reservatório subterrâneo 308. A sonda 310 também pode incluir um guincho motorizado 326 e outros equipamentos para baixar a coluna de ferramentas de produção 316 ou outros equipamentos no furo de poço 304, recuperar a coluna de ferramentas de produção 316 do furo de poço 304 e posicionar a coluna de ferramentas de produção 214 em uma profundidade selecionada dentro do furo de poço 304. Uma bomba 328 está acoplada ao dispersor de fluido 322. A bomba 328 é operacional para entregar ou receber fluido através de um furo interno da coluna de ferramentas de produção 316 por meio da aplicação de uma pressão positiva ou negativa ao furo interno. A bomba 328 também pode entregar ou receber fluido através de um espaço anular 330 formado entre uma parede do furo de poço 304 e o exterior da coluna de ferramentas de produção 316 por meio da aplicação de uma pressão positiva ou negativa ao espaço anular 330. O espaço anular 330 é formado entre a coluna de ferramentas de produção 316 e um revestimento de furo de poço 332 quando a coluna de ferramentas de produção 316 está disposta dentro do furo de poço 304.
[0037] Após a formação do furo de poço 304 ou como um aspecto de formação do furo de poço, a coluna de ferramentas de produção 316 pode ser equipada com ferramentas e implantada no furo de poço 304 para examinar, operar ou manter o poço 314. Especificamente, a coluna de ferramentas de produção 316 pode incorporar uma ferramenta 334 que mede uma ou mais propriedades do fluido de produção 302 produzido pelo reservatório subterrâneo 308. Uma unidade computacional 336 com pelo menos um processador 338 e pelo menos uma memória 340 é acoplada a uma unidade de medição 342 dentro da ferramenta 334 (por analogia, vide 404 na Figura 4). A unidade computacional 336 é configurada para armazenar dados da unidade de medição 342 e determinar uma ou mais propriedades do fluido. Como será detalhado adicionalmente abaixo, a unidade de medição 342 contém uma estrutura monolítica contendo uma série de analisadores espectrais. A série de analisadores espectrais é configurada para processar a radiação eletromagnética de amostra do fluido de produção 302 na pluralidade de faixas espectrais.
[0038] Em operação, o guincho motorizado 326, em cooperação com outros equipamentos, baixa a coluna de produção 316 no furo de poço 304 de forma que a ferramenta 334 repouse próxima ao reservatório subterrâneo 308. A ferramenta 334 mede uma ou mais propriedades do fluido de produção 302 na emergência do fluido de produção 306 do reservatório subterrâneo 308. A bomba 328 pode ser usada para manipular a pressão dentro do furo interno em relação ao espaço anular 330 para regular o fluxo para fora do reservatório subterrâneo 308. Em algumas modalidades, uma unidade computacional 336 pode ativar a unidade de medição 342 dentro da ferramenta 334 continuamente, intermitentemente, ou alguma combinação dos mesmos. Tal ativação possibilita que a ferramenta 334 monitore a uma ou mais propriedades do fluido de produção 302 conforme fluxo sai do reservatório subterrâneo 308 e entra no furo de poço 304.
[0039] Nota-se que, embora o ambiente de operação seja geralmente discutido como se referindo a um poço com base em terra, os sistemas, ferramentas e métodos descritos neste documento podem, ao invés disso, ser operados em configurações de poço submarinas acessadas por uma plataforma fixa ou flutuante. Além disso, nota-se que, embora a unidade computacional 336 e a ferramenta 334 sejam geralmente descritas como sendo implantadas em um ambiente de produção, tais dispositivos também podem ser incluídos em um sistema de perfuração (e coluna de perfuração) para analisar amostras de fluido de produção tomadas durante operações de perfilagem durante a perfuração ou medição durante a perfuração. Além disso, nota-se que, embora o ambiente de operação mostrado na FIGURA 3 se refira a uma sonda estacionária com base em terra para elevar, baixar e assentar a coluna de ferramentas de produção 316, em modalidades alternativas sondas móveis, unidades de serviço de furo de poço (por exemplo, unidades de tubulação em espiral, unidades de corda de piano ou unidades de cabo de aço) e semelhantes podem ser usadas para baixar a coluna de ferramentas de produção 316 e/ou a ferramenta 334. Por exemplo, na FIGURA 6 é apresentada uma modalidade ilustrativa para um sistema de medição 600 para medir uma propriedade de um fluido de produção 602 de um furo de poço 604 na proximidade de uma emergência 606 do fluido de produção de um reservatório subterrâneo 608. Nessa modalidade, uma ferramenta 634 que caracteriza o fluido de produção 602 produzido pelo reservatório subterrâneo 608, a qual pode ser análogo à ferramenta 334 retratada na FIGURA 3, pode ser implantada no furo de poço 604 usando um cabo de aço 616.
[0040] Adicional ou alternativamente, uma ou mais modalidades da presente divulgação podem envolver um ambiente ou aplicação de monitoramento permanente. Por exemplo, na FIGURA 7, uma modalidade ilustrativa é apresentada para um sistema de medição 700 para medir uma propriedade de um fluido de produção de um furo de poço 704. Nessa modalidade, uma coluna de revestimento 706 pode ser posicionada dentro do furo de poço 704, na qual cimento 708 pode ser usado para preencher o espaço anular entre o furo de poço 704 e a coluna de revestimento 706 para fixar a coluna de revestimento 706 dentro do furo de poço 704. Uma ferramenta, semelhante à ferramenta 334 retratada na FIGURA 3, pode ser fixa dentro e/ou afixada à coluna de revestimento 706. Adicional ou alternativamente, uma ou mais unidades de medição 710, tais como as semelhantes às unidades de medição 100 retratadas abaixo em relação à FIGURA 3, podem ser posicionadas dentro ou em torno da coluna de revestimento 706. Nessa modalidade, múltiplas unidades de medição 710 podem ser fixas à coluna de revestimento 706, na qual um ou mais cabos 712 podem ser usados para enviar e/ou receber sinais das unidades de medição 710. O cabo 712 pode ser um cabo de fibra óptica em uma ou mais modalidades, o cabo 712 pode ser fixo à coluna de revestimento 706 usando uma ou mais bandas 714, e o cabo 712 pode ser protegido usando um protetor de cabo 716, tal como quando posicionado adjacente a uma junta de revestimento 718.
[0041] Na FIGURA 4, uma porção do sistema 300 da FIGURA 3 é mostrada em seção transversal e inclui uma modalidade ilustrativa de uma ferramenta ou dispositivo de computação óptico 400. A ferramenta 400 é análoga à ferramenta 334 retratada na FIGURA 3 para medir uma ou mais propriedades do fluido de produção 302. A ferramenta 400 inclui um alojamento 402 com uma unidade de medição 404 disposta no mesmo. A unidade de medição 404 é acoplada a uma unidade computacional (não explicitamente mostrada, mas, por analogia, vide 336 na FIGURA 3) que inclui pelo menos uma memória e pelo menos um processador. A unidade computacional é configurada para armazenar dados da unidade de medição 404 e para determinar uma ou mais características do fluido de produção 406 usando tais dados. Em algumas modalidades, a unidade computacional está disposta dentro do alojamento 402 da ferramenta 400. Em outras modalidades, a unidade computacional reside em uma superfície de um poço, como mostrado na FIGURA 3.
[0042] Em uma modalidade, a unidade de medição 404 é exposta a um fluido de produção 406 de um furo de poço 408 por uma ou mais entradas de fluido 410 às quais a unidade de medição 404 é acoplada de forma fluida. A entrada de fluido 410 retratada na FIGURA 4 está próxima a uma emergência 412 do fluido de produção 406 de uma formação subterrânea 414. A unidade de medição 404 pode incluir uma janela 416 com um primeiro lado voltado para fora 418 e um segundo lado voltado para dentro 420. O primeiro lado 418 pode estar situado oposto ao segundo lado 420 e pode estar voltado para o fluido de produção 406. Na FIGURA 4, o primeiro lado 418 e o segundo lado 420 podem ser divididos por um corpo plano da janela 416. No segundo lado 420 da janela 416 pode haver uma fonte de iluminação 422. A fonte de iluminação 422 pode ser operável para gerar radiação eletromagnética que interaja com o fluido de produção 406. Tal interação com o fluido de produção 406 pode produzir uma radiação eletromagnética de amostra para processamento como descrito anteriormente. Exemplos não limitantes de radiação eletromagnética incluem luz com comprimentos de onda nas regiões do infravermelho curto (isto é, 1400 - 3000 nm), infravermelho próximo (isto é, 750 - 1400 nm), visível (isto é, 380 - 750 nm) e ultravioleta (isto é, 100 - 380 nm). Outros comprimentos de onda são possíveis. A fonte de iluminação 422, no entanto, não é limitada a uma região específica e pode gerar radiação eletromagnética que abranja duas ou mais regiões de luz. Em algumas modalidades, a fonte de iluminação 422 pode ser acoplada opticamente a um filtro passa-banda. Em tais modalidades, o filtro passa-banda pode ser configurado para transmitir um espectro predeterminado de radiação eletromagnética a partir da fonte de iluminação 422.
[0043] Também no segundo lado 420 da janela 416, pode haver uma série de analisadores espectrais 424 para processar uma pluralidade de faixas espectrais a partir da radiação eletromagnética de amostra. A série 424 é análoga à série descrita em relação ao detector 100 da FIGURA 1. Cada analisador espectral da série 424 pode incluir um elemento computacional integrado acoplado a um fotodiodo e é configurado para processar uma dentre a pluralidade de faixas espectrais. Em algumas modalidades, a unidade de medição 404 pode incluir um circuito de conversão 426 acoplado a cada fotodiodo e configurado para produzir sinais elétricos a partir dos fotodiodos acoplados em um domínio de frequência ou usando qualquer técnica de multiplexagem adequada. Domínios de frequência geralmente permitem que sinais elétricos transmitam informações ao longo de distâncias mais longas devido a maiores razões sinal/ruído (isto é, em relação a tensões ou correntes absolutas).
[0044] Apreciar-se-á que o número de analisadores espectrais selecionados para uso na série 424 é governado por propriedades ou características do fluido de produção 406 a ser medido. Por exemplo, a composição do fluido do reservatório pode ser caracterizada pela sua razão de classes de compostos químicos, tais como saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos (SARA). Essas classes químicas têm, cada uma, seu próprio espectro espectroscópico único, e, assim, podem distinguir-se opticamente entre si em diferentes faixas espectrais. Tais propriedades ou características podem determinar a pluralidade de faixas espectrais a serem processadas. Em algumas modalidades, a série de analisadores espectrais 424 pode incluir dois analisadores espectrais, e um primeiro transdutor óptico de um primeiro analisador espectral é formado de material semicondutor que inclui silício. Em tais modalidades, o segundo transdutor óptico do segundo analisador espectral é formado a partir de um segundo material semicondutor para permitir faixas espectrais substancialmente não sobrepostas. Exemplos não limitantes de tais materiais semicondutores incluem liga de índio gálio arsênio ou germânio. Em outras modalidades, a série de analisadores espectrais 424 pode incluir três analisadores espectrais, e um primeiro transdutor óptico de um primeiro analisador espectral é formado de um material semicondutor que inclui liga de alumínio índio fósforo. Em tais modalidades, faixas espectrais substancialmente não sobrepostas podem ser possibilitadas através do uso de um segundo transdutor óptico formado de material semicondutor que inclui fosfeto de índio e um terceiro fotodiodo formado de material semicondutor que inclui germânio. Outros materiais semicondutores e suas combinações são possíveis.
[0045] Em operação, a entrada de fluido 410 pode receber o fluido de produção 406 próximo da emergência do fluido de produção 412 a partir do reservatório subterrâneo 414. A entrada de fluido 410 pode transportar ou permitir o fluxo de fluido do fluido de produção 406 para o primeiro lado 418 da janela 416. A fonte de iluminação 422 pode gerar a radiação eletromagnética que atravessa a janela 416 a partir do segundo lado 420 para o primeiro lado 418. A interação da radiação eletromagnética com o fluido de produção 406 próximo do primeiro lado 418 pode produzir a radiação eletromagnética de amostra. A radiação eletromagnética de amostra pode ser recebida pela série de analisadores espectrais 424 e é progressivamente processada desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética de amostra se propaga através deles. Cada analisador espectral pode gerar um sinal elétrico que representa a radiação eletromagnética da amostra dentro de uma dentre a pluralidade de faixas espectrais. Os sinais elétricos podem ser recebidos pela unidade computacional para produzir dados correspondentes a uma ou mais características do fluido de produção 406. A unidade computacional pode armazenar e processar dados para determinar uma característica do fluido de produção 406 para cada uma dentre a pluralidade de faixas espectrais. Embora a FIGURA 4 ilustre somente uma única unidade de medição 404, essa representação não se destina a ser limitante. Em algumas modalidades, duas ou mais unidades de medição 404 podem estar dispostas no alojamento 402 para permitir que a ferramenta 400 meça propriedades do fluido de produção 406 em múltiplos pontos.
[0046] Em referência agora principalmente à FIGURA 5, é mostrado um fluxograma esquemático de uma modalidade ilustrativa de um método 500 para processar uma pluralidade de faixas espectrais a partir de uma radiação eletromagnética que tenha interagido com uma substância (isto é, uma radiação eletromagnética de amostra). O método 500 pode incluir a etapa 502 de receber, como uma radiação eletromagnética de entrada, a radiação eletromagnética que interagiu com a substância. A etapa 502 pode ocorrer quando nenhuma dentre a pluralidade de faixas espectrais ainda foi processada (isto é, uma primeira iteração do método 500). O método 500 também pode incluir a etapa 504 de processamento óptico da radiação eletromagnética de entrada com um elemento computacional integrado para produzir uma radiação eletromagnética ponderada. O método 500 pode envolver a etapa 506 de absorver o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada na pluralidade de faixas espectrais. Em algumas modalidades, a etapa 506 pode envolver detectar o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada na pluralidade de faixas espectrais usando um transdutor óptico. Em tais modalidades, cada uma dentre a pluralidade de faixas espectrais corresponde a um transdutor óptico distinto. O método 500 também pode envolver a etapa 508 de gerar um sinal elétrico que represente o espectro eletromagnético ponderado absorvido. Em algumas modalidades, a etapa 508 pode envolver adicionalmente converter o sinal elétrico a partir do domínio de tempo para o domínio de frequência.
[0047] O método 500 pode incluir uma decisão, representada pela interrogação 510, para determinar se toda a pluralidade de faixas espectrais foi processada. Se todas tiverem sido processadas, o método 500 pode terminar. Caso contrário, o método 500 pode prosseguir para a etapa 512 de transmitir uma radiação eletromagnética de saída incluindo o espectro eletromagnético ponderado não absorvido. A etapa 512 pode ser seguida pela etapa 514, receber a radiação eletromagnética de saída como uma radiação eletromagnética de entrada para uma próxima iteração. As etapas 504 a 514 podem ser repetidas iterativamente até que cada uma dentre a pluralidade de faixas espectrais seja processada. Para cada iteração, a radiação eletromagnética de saída de uma iteração precedente pode servir como a radiação eletromagnética de entrada para uma próxima iteração.
[0048] Apreciar-se-á que um número dentre a pluralidade e, portanto, um número de iterações, depende da informação desejada sobre o fluido ou um ou mais constituintes no mesmo. O número de iterações é determinado por aqueles versados na técnica mediante consideração da aplicação à qual o método 500 será aplicado. Em algumas modalidades, o número de iterações é dois e uma primeira faixa espectral engloba luz visível e uma segunda faixa espectral engloba luz infravermelha. Em outras modalidades, o número de iterações é três e uma primeira faixa espectral, uma segunda faixa espectral e uma terceira faixa espectral englobam luz ultravioleta, luz visível e luz infravermelha, respectivamente. Outras combinações de iterações e faixas espectrais são possíveis.
[0049] Embora a presente invenção e suas vantagens tenham sido divulgadas no contexto de certas modalidades ilustrativas não limitantes, deverá ser entendido que várias mudanças, substituições, permutações e alterações podem ser feitas sem afastamento do escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas. Será apreciado que qualquer característica que é descrita em relação a qualquer uma modalidade também pode ser aplicável a qualquer outra modalidade.
[0050] Entender-se-á que os benefícios e vantagens descritos acima podem se referir a uma modalidade ou podem se referir a diversas modalidades. Entender-se-á adicionalmente que referência a "um" item se refere a um ou mais desses itens.
[0051] As etapas dos métodos descritos neste documento podem ser realizadas em qualquer ordem adequada ou simultaneamente, se apropriado. Se apropriado, aspectos de qualquer um dos exemplos descritos acima podem ser combinados com aspectos de qualquer um dos outros exemplos descritos para formar exemplos adicionais com propriedades comparáveis ou diferentes e tratando dos mesmos problemas ou de problemas diferentes.
[0052] Em adição às modalidades descritas acima, muitos exemplos de combinações específicas estão dentro do escopo da divulgação, alguns dos quais são detalhados abaixo.
[0053] Exemplo 1. Um sistema computacional óptico compreendendo: uma fonte de iluminação que gera radiação eletromagnética, em que a radiação eletromagnética interage com uma substância; uma unidade de medição compreendendo uma série de analisadores espectrais, em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado acoplado a um transdutor óptico, e em que cada analisador espectral é configurado para processar uma dentre uma pluralidade de faixas espectrais; uma unidade computacional acoplada à unidade de medição, a unidade computacional compreendendo pelo menos uma memória e pelo menos um processador; e em que a unidade computacional armazena dados da unidade de medição e determina uma característica da substância para cada uma dentre a pluralidade de faixas espectrais.
[0054] Exemplo 2. O sistema do Exemplo 1, em que a unidade de medição compreende adicionalmente um circuito de conversão acoplado a cada transdutor óptico e operável para emitir sinais elétricos dos transdutores ópticos acoplados em um domínio de frequência.
[0055] Exemplo 3. O sistema do Exemplo 1, em que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral e um segundo analisador espectral.
[0056] Exemplo 4. O sistema do Exemplo 3, em que a unidade de medição compreende uma estrutura monolítica com o transdutor óptico do primeiro analisador espectral depositado sobre um eletrodo e o eletrodo depositado sobre o elemento computacional integrado do segundo analisador espectral.
[0057] Exemplo 5. O sistema do Exemplo 3, em que o primeiro analisador espectral compreende um primeiro transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo silício, e em que o segundo analisador espectral compreende um segundo transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo pelo menos uma de liga de índio gálio arsênio e de germânio.
[0058] Exemplo 6. O sistema do Exemplo 1, em que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral, um segundo analisador espectral e um terceiro analisador espectral e em que o primeiro analisador espectral compreende um primeiro transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo liga de alumínio índio fósforo.
[0059] Exemplo 7. O sistema do Exemplo 6, em que o segundo analisador espectral compreende um segundo transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo fosfeto de índio e o terceiro analisador espectral compreende um terceiro transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo germânio.
[0060] Exemplo 8. Um aparato computacional integrado compreendendo: uma série de analisadores espectrais, em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado acoplado a um transdutor óptico, e em que cada analisador espectral processa uma dentre uma pluralidade de faixas espectrais; e em que os analisadores espectrais estão arranjados para processar faixas espectrais progressivamente desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética se propaga através da série de analisadores espectrais.
[0061] Exemplo 9. O aparato do Exemplo 8, compreendendo adicionalmente um eletrodo transparente acoplado entre cada um dos analisadores espectrais.
[0062] Exemplo 10. O aparato do Exemplo 8, em que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral e um segundo analisador espectral.
[0063] Exemplo 11. O aparato do Exemplo 9, em que a unidade de medição compreende uma estrutura monolítica com o transdutor óptico do primeiro analisador espectral depositado sobre um eletrodo e o eletrodo depositado sobre o elemento computacional integrado do segundo analisador espectral.
[0064] Exemplo 12. O aparato do Exemplo 9, em que o primeiro analisador espectral compreende um primeiro transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo silício, e em que o segundo analisador espectral compreende um segundo transdutor óptico formado de material semicondutor compreendendo pelo menos uma de liga de índio gálio arsênio e de germânio.
[0065] Exemplo 13. O aparato do Exemplo 8, em que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral, um segundo analisador espectral e um terceiro analisador espectral, o primeiro analisador espectral com um primeiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo silício.
[0066] Exemplo 14. O aparato do Exemplo 13, em que o segundo analisador espectral compreende um segundo transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo liga de índio gálio arsênio, e em que o terceiro segundo analisador espectral compreende um terceiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo germânio.
[0067] Exemplo 15. O aparato do Exemplo 8, em que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral, um segundo analisador espectral e um terceiro analisador espectral, o primeiro analisador espectral compreendendo um primeiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo liga de alumínio índio fósforo.
[0068] Exemplo 16. O aparato do Exemplo 15, em que o segundo analisador espectral compreende um segundo transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo fosfeto de índio, e em que o terceiro segundo analisador espectral compreende um terceiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo germânio.
[0069] Exemplo 17. Um método para processar radiação eletromagnética de amostra que tenha interagido com um fluido, o método compreendendo: processar opticamente a radiação eletromagnética de amostra com um elemento computacional integrado para produzir um espectro eletromagnético ponderado; absorver o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; gerar um sinal elétrico que representa o espectro eletromagnético ponderado absorvido; transmitir um sinal de radiação eletromagnética de saída compreendendo um espectro eletromagnético ponderado não absorvido para um segundo elemento de processamento integrado; processar opticamente a radiação eletromagnética não absorvida com um segundo elemento computacional integrado para produzir um segundo espectro eletromagnético ponderado; absorver o segundo espectro eletromagnético ponderado dentro de uma segunda faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; gerar um segundo sinal elétrico representando o segundo espectro eletromagnético ponderado absorvido; e transmitir o sinal elétrico e o segundo sinal elétrico para uma unidade computacional.
[0070] Exemplo 18. O método do Exemplo 17, em que absorver o espectro eletromagnético ponderado compreende: detectar o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada na pluralidade de faixas espectrais usando um transdutor óptico; e em que o transdutor óptico é selecionado e configurado para absorver radiação eletromagnética na faixa espectral absorvida.
[0071] Exemplo 19. O método do Exemplo 17, em que o primeiro espectro eletromagnético ponderado engloba luz visível e em que o segundo espectro eletromagnético ponderado engloba luz infravermelha.
[0072] Exemplo 20. O método do Exemplo 19, compreendendo adicionalmente: transmitir um segundo sinal de radiação eletromagnética de saída compreendendo um segundo espectro eletromagnético ponderado não absorvido para um terceiro elemento de processamento integrado; processar opticamente a segunda radiação eletromagnética não absorvida com um terceiro elemento computacional integrado para produzir um terceiro espectro eletromagnético ponderado; absorver o terceiro espectro eletromagnético ponderado dentro de uma terceira faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; e gerar um terceiro sinal elétrico representando o terceiro espectro eletromagnético ponderado absorvido, e transmitir o terceiro sinal elétrico para uma unidade computacional; em que o terceiro espectro eletromagnético ponderado engloba luz ultravioleta.
[0073] Exemplo 21. Um método de fabricação de um aparato computacional integrado, o método compreendendo: acoplar um primeiro analisador espectral a um segundo analisador espectral; em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado acoplado a um transdutor óptico, e em que os analisadores espectrais estão arranjados para processar faixas espectrais progressivamente desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética se propaga através dos analisadores espectrais.
[0074] Exemplo 22. O método do Exemplo 21, em que o acoplamento do primeiro analisador espectral ao segundo analisador espectral compreende: acoplar o primeiro analisador espectral a um eletrodo; e acoplar o eletrodo ao segundo analisador espectral.
[0075] Exemplo 23. O método do Exemplo 22, em que o acoplamento o primeiro analisador espectral a um eletrodo compreende acoplar um transdutor óptico do primeiro analisador espectral ao eletrodo, e em que o acoplamento do eletrodo ao segundo analisador espectral compreende acoplar o eletrodo a um elemento computacional integrado do segundo analisador espectral.
[0076] Exemplo 24. O método do Exemplo 23, em que o acoplamento de um transdutor óptico do primeiro analisador espectral ao eletrodo compreende depositar o transdutor óptico do primeiro analisador espectral sobre o eletrodo, e em que acoplar o eletrodo ao elemento computacional integrado do segundo analisador espectral compreende depositar o eletrodo sobre o elemento computacional integrado do segundo analisador espectral, formando, dessa forma, uma estrutura monolítica com o aparato computacional integrado.
[0077] Entender-se-á que a descrição acima das modalidades é dada a título de exemplo somente e que várias modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica. O relatório descritivo, exemplos e dados acima proveem uma descrição completa da estrutura e uso de modalidades exemplares da invenção. Embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas acima com certo grau de particularidade, ou em referência a uma ou mais modalidades individuais, aqueles versados na técnica podem fazer várias alterações às modalidades divulgadas sem afastamento do escopo das reivindicações.
Claims (19)
1. Sistema computacional óptico, caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de iluminação (422) que gera radiação eletromagnética, em que a radiação eletromagnética interage com uma substância (406); uma unidade de medição (100) compreendendo uma série de analisadores espectrais (110, 120), em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado (112, 122) acoplado a um transdutor óptico (114, 124), e em que cada analisador espectral é configurado para processar uma dentre uma pluralidade de faixas espectrais e transmitir as faixas espectrais não processadas restantes para um analisador espectral adjacente; uma unidade computacional (336) acoplada à unidade de medição (100), a unidade computacional (336) compreendendo pelo menos uma memória (340) e pelo menos um processador (338); e em que a unidade computacional (336) armazena dados da unidade de medição (100) e determina uma característica da substância (406) para cada uma dentre a pluralidade de faixas espectrais.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de medição (100) compreende adicionalmente um circuito de conversão (426) acoplado a cada transdutor óptico (114, 124) e operável para emitir sinais elétricos dos transdutores ópticos (114, 124) acoplados em um domínio de frequência.
3. Aparato computacional integrado (100) para uso em um sistema como definido na reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: uma série de analisadores espectrais (110, 120), em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado (112, 122) acoplado a um transdutor óptico (114, 124), e em que cada analisador espectral processa uma dentre uma pluralidade de faixas espectrais; e em que os analisadores espectrais (110, 120) estão arranjados para processar faixas espectrais progressivamente desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética se propaga através da série de analisadores espectrais (110, 120) e transmite as faixas espectrais não processadas restantes para um analisador espectral adjacente.
4. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um eletrodo transparente (130, 150) acoplado entre cada um dos analisadores espectrais (110, 120).
5. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral (110) e um segundo analisador espectral (120).
6. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o aparato compreende uma estrutura monolítica com o transdutor óptico (114, 124) do primeiro analisador espectral (110) depositado sobre um eletrodo e o eletrodo depositado sobre o elemento computacional integrado (112, 122) do segundo analisador espectral (120).
7. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro analisador espectral (110) compreende um primeiro transdutor óptico (114) formado de material semicondutor compreendendo silício, e em que o segundo analisador espectral (120) compreende um segundo transdutor óptico (124) formado de material semicondutor compreendendo pelo menos uma de liga de índio gálio arsênio e de germânio.
8. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral (110), um segundo analisador espectral (120) e um terceiro analisador espectral, o primeiro analisador espectral (110) com um primeiro transdutor óptico (114) compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo silício.
9. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o segundo analisador espectral (120) compreende um segundo transdutor óptico (124) compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo liga de índio gálio arsênio, e em que o terceiro segundo analisador espectral compreende um terceiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo germânio.
10. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a série de analisadores espectrais compreende um primeiro analisador espectral (110), um segundo analisador espectral (120) e um terceiro analisador espectral, o primeiro analisador espectral (110) compreendendo um primeiro transdutor óptico (114) compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo liga de alumínio índio fósforo.
11. Aparato (100) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o segundo analisador espectral (124) compreende um segundo transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo fosfeto de índio, e em que o terceiro analisador espectral compreende um terceiro transdutor óptico compreendendo uma camada de material semicondutor compreendendo germânio.
12. Método (500) para processar radiação eletromagnética de amostra que tenha interagido com um fluido, o método caracterizado pelo fato de que compreende: processar opticamente (504) a radiação eletromagnética de amostra com um elemento computacional integrado (112, 122) para produzir um espectro eletromagnético ponderado; absorver (506) o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; gerar (508) um sinal elétrico que representa o espectro eletromagnético ponderado absorvido; transmitir (512) um sinal de radiação eletromagnética de saída compreendendo um espectro eletromagnético ponderado não absorvido para um segundo elemento de processamento integrado; processar opticamente (504) a radiação eletromagnética não absorvida com um segundo elemento computacional integrado (112, 122) para produzir um segundo espectro eletromagnético ponderado; absorver (506) o segundo espectro eletromagnético ponderado dentro de uma segunda faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; gerar (508) um segundo sinal elétrico representando o segundo espectro eletromagnético ponderado absorvido; e transmitir (512) o sinal elétrico e o segundo sinal elétrico para uma unidade computacional.
13. Método (500) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que absorver (506) o espectro eletromagnético ponderado compreende: detectar o espectro eletromagnético ponderado dentro de uma faixa espectral não processada na pluralidade de faixas espectrais usando um transdutor óptico (114, 124); e em que o transdutor óptico (114, 124) é selecionado e configurado para absorver radiação eletromagnética na faixa espectral absorvida.
14. Método (500) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro espectro eletromagnético ponderado engloba luz visível e em que o segundo espectro eletromagnético ponderado engloba luz infravermelha.
15. Método (500) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: transmitir um segundo sinal de radiação eletromagnética de saída compreendendo um segundo espectro eletromagnético ponderado não absorvido para um terceiro elemento de processamento integrado; processar opticamente a segunda radiação eletromagnética não absorvida com um terceiro elemento computacional integrado (112, 122) para produzir um terceiro espectro eletromagnético ponderado; absorver o terceiro espectro eletromagnético ponderado dentro de uma terceira faixa espectral não processada dentre a pluralidade de faixas espectrais; e gerar um terceiro sinal elétrico representando o terceiro espectro eletromagnético ponderado absorvido, e transmitir o terceiro sinal elétrico para uma unidade computacional; em que o terceiro espectro eletromagnético ponderado engloba luz ultravioleta.
16. Método de fabricação do aparato computacional integrado (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 4 a 11, o método caracterizado pelo fato de que compreende: acoplar um primeiro analisador espectral (110) a um segundo analisador espectral (120); em que cada analisador espectral compreende um elemento computacional integrado (112, 122) acoplado a um transdutor óptico (114, 124), e em que os analisadores espectrais (110, 120) estão arranjados para processar faixas espectrais progressivamente desde comprimentos de onda mais curtos até comprimentos de onda mais longos conforme a radiação eletromagnética se propaga através dos analisadores espectrais (110, 120) e transmite as faixas espectrais não processadas restantes para um analisador espectral adjacente.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o acoplamento do primeiro analisador espectral (110) ao segundo analisador espectral (120) compreende: acoplar o primeiro analisador espectral (110) a um eletrodo (130, 150); e acoplar o eletrodo (130, 150) ao segundo analisador espectral (120).
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o acoplamento do primeiro analisador espectral (110) a um eletrodo (130, 150) compreende acoplar um transdutor óptico (114, 124) do primeiro analisador espectral (110) ao eletrodo (130, 150), e em que o acoplamento do eletrodo (130, 150) ao segundo analisador espectral (120) compreende acoplar o eletrodo (130, 150) a um elemento computacional integrado (112, 122) do segundo analisador espectral (120).
19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de um transdutor óptico (114, 124) do primeiro analisador espectral (110) ao eletrodo (130, 150) compreende depositar o transdutor óptico (114, 124) do primeiro analisador espectral (110) sobre o eletrodo (130, 150), e em que acoplar o eletrodo (130, 150) ao elemento computacional integrado (112, 122) do segundo analisador espectral (120) compreende depositar o eletrodo (130, 150) sobre o elemento computacional integrado (112, 122) do segundo analisador espectral (120), formando, dessa forma, uma estrutura monolítica com o aparato computacional integrado (100).
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