BR112018002195B1

BR112018002195B1 - Método de monitorar fluxo multifásico em uma estrutura e sistema

Info

Publication number: BR112018002195B1
Application number: BR112018002195-4A
Authority: BR
Inventors: Mohammad Amir; Mahmoud Farhadiroushan; Daniel Finfer; Veronique Mahue; Tom Parker
Original assignee: Silixa Ltd.; Chevron U.S.A. Inc
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2022-05-03
Also published as: GB2556304B; EP3332226A1; EP3332226B1; GB202115509D0; GB201803256D0; GB201513867D0; BR112018002195A2; GB2599018A; GB202107274D0; GB2556304A; GB2593990B; AU2021229179A1; GB2599019A; US20180231498A1; GB202115498D0; CA2994208C; CA2994208A1; US11768179B2; AU2016304389A1; AU2016304389B2

Abstract

A presente invenção refere-se à provisão de um "conjunto de ferramentas" de técnicas de processamento que podem ser empregadas em diferentes combinações dependendo das circunstâncias para monitorar o fluxo multifásico em uma estrutura, tal como um tubo. Por exemplo, a velocidade de fluxo pode ser encontrada usando técnicas de rastreamento turbilhão ou usando velocidade de medições do som. Além disso, a composição pode ser encontrada usando a velocidade de medições de som e também procurando pontos de rotação nas curvas de k-ômega (k-ó), em particular, em fluxos multifásicos estratificados. Diferentes combinações das concretizações a serem descritas podem, portanto, ser reunidas para satisfazer requisitos de detecção de fluxo específicos, tanto na superfície quanto fundo de poço. Uma vez conhecida a velocidade de fluxo, então, pelo menos no caso de um fluxo monofásico, a velocidade de fluxo pode ser multiplicada pela área de seção transversal interna do tubo para obter a taxa de vazão. A taxa de vazão de massa poderá ser então obtida, se a densidade do fluido for conhecida, por exemplo, uma vez que a composição tenha sido determinada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um método e a um sistema para realizar a detecção e o monitoramento de fluxo multifásico em embarcações de transporte de fluido usando um sistema de sensores acústicos distribuídos por fibra óptica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Sensores acústicos distribuídos (DAS) baseados em fibra óptica são conhecidos na técnica. Um exemplo de alto desempenho é o iDAS™, disponível pela Silixa Limited, de Elstree, Reino Unido. Detalhes adicionais da operação de um DAS adequado são fornecidos nos documentos WO2010/0136809 e WO2010/136810, que também descrevem que sensores acústicos distribuídos podem ser usados para aplicações em poços, em que o perfil de ruído acústico pode ser usado para medir o fluxo ao registrar o ruído em cada localização ao longo do poço. Além disso, o espectro de ruído pode ser usado para identificar a fase do fluido.

[0003] No pedido anterior WO2014/068334 também se refere ao monitoramento de fluxo, e, em particular, descreve a forma como a velocidade de fluxo do fluido pode ser encontrada em um fluxo monofásico ao iluminar acusticamente o fluxo com energia acústica e ao usar o DAS para registrar a energia acústica à medida que ela percorre ao longo do tubo ou de outra estrutura de transporte de fluido. Neste caso, a velocidade de fluxo é encontrada ao monitorar a velocidade do som dentro do fluxo em ambas as direções, e então ao usar técnicas Doppler para encontrar a velocidade do fluxo de fluido. Em particular, pelo fato de o meio de propagação estar fluindo, ocorrem desvios por efeito de Doppler na velocidade de energia sonora que se move em direções opostas ao longo do tubo, com a energia sonora à montante tendo sua velocidade diminuída pelo movimento de fluxo na direção oposta, e a energia sonora à jusante sendo acelerada. Com o monitoramento da velocidade do som em ambas as direções e com a determinação do desvio por efeito de Doppler, pode ser assim encontrada a velocidade do fluxo.

[0004] No entanto, muitos fluxos não são monofásicos, mas, em vez disso, são bifásicos, trifásicos ou de mais fases com misturas de líquidos, gases e sólidos. Ademais, as fases podem ser intensamente misturadas para prover fluxo misto homogêneo, ou podem ser relativamente bem separadas, provendo fluxo não homogêneo, cada uma das quais provendo seus próprios desafios para a medição de fluxo acústico com o uso de um DAS de fibra óptica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0005] Uma concretização provê um método de monitorar um fluxo multifásico em uma estrutura, que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, determinar a velocidade de medições de som no fluxo; aplicar a velocidade determinada das medições de som aos dados de consulta predeterminados referentes à velocidade do som na composição multifásica para determinar a composição do fluxo.

[0006] Outra concretização provê um método de monitorar um fluxo multifásico em uma estrutura, que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, determinar a velocidade das medições do som no fluxo nas direções com o fluxo e contra o fluxo; a partir da velocidade determinada das medições do som, determinar um desvio por efeito de Doppler na velocidade do som dependente do fluxo; a partir do desvio por efeito de Doppler, determinar a velocidade do fluxo.

[0007] Outra concretização provê um método de monitorar o fluxo multifásico em uma estrutura, que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, rastrear um ou mais turbilhões em um fluxo na estrutura via uma mudança na tensão de aro exercida sobre a estrutura pelo turbilhão; e corrigir a velocidade de um turbilhão rastreado via uma função predeterminada para encontrar a efetiva velocidade de fluxo. Adicionalmente, em casos onde múltiplas velocidades de turbilhão podem ser identificadas, uma função predeterminada pode ser usada para encontrar as efetivas velocidades de fluxo. Na ausência de quaisquer funções predeterminadas, as relativas mudanças na velocidade de turbilhão rastreado podem ser diretamente relacionadas a mudanças na velocidade do fluxo.

[0008] Em uma concretização, o método calcula a velocidade do som em uma ou mais partes da estrutura ou no fluxo a partir dos dados acústicos. Assim, concretizações da invenção podem ser usadas tanto para a determinação de fase fluida bem como para a verificação da integridade estrutural.

[0009] Em outra concretização, os dados armazenados ou detectados podem ser usados para determinar propriedades do fluxo de fluido na estrutura a partir dos dados acústicos. Em uma concretização preferida, as propriedades incluem a velocidade de fluxo de fluido na estrutura. Assim, esta concretização pode ser usada para fins de monitoramento do fluxo de fluido.

[00010] Por exemplo, em uma concretização, o método usa os dados acústicos armazenados para calcular a velocidade do som no fluido a partir dos dados acústicos. Em outra concretização, os dados armazenados ou detectados podem ser usados para calcular a velocidade de fluxo de fluido na estrutura a partir dos dados acústicos.

[00011] Em uma concretização, é provido um processador que é disposto para traçar os dados acústicos como uma imagem bidimensiona de espaço-tempo. O processador aplica então uma transformada de Fourier bidimensional à imagem de tempo-espaço para obter uma imagem transformada. Gradientes podem ser então identificados na imagem transformada, os gradientes identificados correspondendo à velocidade do som, ou pelo menos a uma propriedade ou a um derivativo do mesmo, da energia acústica acoplada.

[00012] Em uma concretização, os gradientes identificados indicam a velocidade do som em direções opostas ao longo da estrutura de transporte de fluxo. Isto permite que o processador calcule o fluxo de fluido em função de uma diferença entre as respectivas velocidades do som no fluido nas direções opostas.

[00013] Características e aspectos adicionais da invenção ficarão evidentes a partir das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00014] Características e vantagens adicionais da presente invenção ficarão evidentes a partir da seguinte descrição de uma concretização da mesma, apresentada por meio de exemplo apenas, e com referência aos desenhos, onde numerais de referência semelhantes referem-se a partes semelhantes, e onde:

[00015] a Figura 1 é um diagrama que ilustra uma implantação exemplificativa de DAS da técnica anterior;

[00016] a Figura 2 é um desenho de um gráfico de espaço-tempo exemplificativo dos dados coletados por um DAS em uma implantação como aquela da Figura 1;

[00017] a Figura 3 é um desenho de uma transformada de Fourier em duas dimensões (gráfico ko) do gráfico de espaço-tempo da Figura 2;

[00018] a Figura 4 é um gráfico que mostra a velocidade à montante e à jusante de sons em um tubo (topo) juntamente com desvios por efeito de Doppler calculados (fundo) que proveem medições da velocidade de fluido;

[00019] a Figura 5 é um diagrama que ilustra um tubo com um invólucro de fibra helicoidal;

[00020] a Figura 6 é um diagrama que ilustra tensão de aro induzida por turbilhões em um tubo;

[00021] a Figura 7 é um gráfico de fator de correção usado para rastrear turbilhões em um tubo;

[00022] as Figuras 8 a 12 são vários gráficos da velocidade do som contra a composição, que podem ser usados como tabelas de consulta em concretizações da invenção para determinar a composição de fluxos multifásicos;

[00023] a Figura 13 é um diagrama de blocos de uma concretização da invenção;

[00024] a Figura 14 é um diagrama de fluxo que ilustra a operação de uma concretização da invenção;

[00025] a Figura 15 é um diagrama que ilustra a frequência de corte em relação à fração de retenção de líquido;

[00026] a Figura 16 é um gráfico k-® que ilustra como a velocidade de fluxo pode ser encontrada a partir do mesmo;

[00027] a Figura 17 é um gráfico k-® usado para ilustrar as frequências de corte e a distorção de frequência em curvas de dispersão; e

[00028] a Figura 18 é um diagrama que ilustra a configuração de uma concretização adicional da invenção.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES Visão Geral das Concretizações

[00029] Diversas concretizações da invenção serão descritas, começando com o fluxo monofásico, e avançando através de fluxos multifásicos de diferentes tipos. Em particular, as concretizações da invenção proveem um "conjunto de ferramentas" de técnicas de processamento que podem ser empregadas em diferentes combinações dependendo das circunstâncias. Por exemplo, a velocidade do fluxo pode ser encontrada com o auxílio de técnicas de rastreamento de turbilhão, conforme será descrito, ou com o uso da velocidade das medições de som. Ademais, a composição pode ser encontrada com o uso da velocidade das medições do som e também com a busca de pontos de rotação nas curvas k-o (indicativas de frequências de corte modais), particularmente em fluxos multifásicos separados (incluindo fluxos estratificado e de núcleo-anular). Diferentes combinações das concretizações a serem descritas podem ser, portanto, reunidas para prover concretizações adicionais, para satisfazer requisitos de detecção de fluxo específicos, tanto na superfície quanto no fundo de poço. Uma vez conhecida a velocidade de fluxo, então, pelo menos no caso de um fluxo monofásico, a velocidade do fluxo pode ser multiplicada pela área de seção transversal interna do tubo para obter a taxa de vazão. A taxa de vazão de massa poderá ser então obtida, se a densidade do fluido for conhecida, por exemplo, uma vez que a composição tenha sido determinada. A. Medições de Fase Única 1) Determinação de Fluxo de Fluido e Composição no Fluxo de Fase Única Usando a Velocidade do Som

[00030] A Figura 1 ilustra uma implantação típica de DAS em um poço de petróleo, por meio de exemplo. O poço 12 se estende através de camadas de rocha, conforme mostrado, e um cabo de fibra óptica 14 é provido correndo ao longo do comprimento do poço, neste caso, substancialmente paralelo ao mesmo. Em outras concretizações, o cabo pode se estender ao longo do poço de maneira diferente, por exemplo, envolto em torno de elementos do poço. Sob este aspecto, tudo que é importante é que haja uma relação conhecida entre as diferentes partes do cabo e as diferentes partes do poço. Ademais, enquanto mostradas aqui como uma aplicação de fundo de poço, as técnicas a serem descritas podem ser usadas exatamente da mesma forma nas aplicações acima da superfície, onde um tubo ou outra embarcação de transporte de fluido está acima da superfície, e a fibra óptica 14 corre ao longo da mesma ou em outras configurações. Por exemplo, a fibra pode correr ao longo ou dentro ou ao redor do tubo enquanto da medição, mas pode precisar correr em torno de obstruções, etc. entre seções de medição. Isto está considerando a aplicação prática de talvez 10 seções de medição ao longo de uma tubulação.

[00031] O cabo de fibra óptica 14 é conectado a um sensor acústico distribuído (DAS), tal como o Silixa Ltd iDAS™, anteriormente mencionado. O DAS pode registrar som incidente sobre o cabo em uma resolução entre 1m e 5m ao longo de todo o comprimento do cabo, em frequências até cerca de 100kHz. Consequentemente, o monitoramento do poço com DAS resulta em uma grande quantidade de dados, que pode ser representada por um gráfico bidimensional de espaço-tempo, um exemplo do qual é mostrado na Figura 2. Aqui, o eixo horizontal mostra a "profundidade", ou a distância ao longo do cabo, e o eixo vertical esquerdo mostra o tempo. O eixo vertical direito mostra um gráfico de cores, com diferentes cores representando o som de diferente intensidade. Por conseguinte, o gráfico 2D de espaço-tempo provê um registro visual de onde o som foi ouvido no cabo, e em que tempo de medição.

[00032] Mais pormenorizadamente, o sistema DAS pode medir a fase do sinal acústico coerentemente ao longo do cabo de fibra óptica. Por isso, é possível usar uma variedade de métodos para identificar a presença de ondas acústicas propagantes. Em tal método, descrito unicamente por meio de exemplo não limitativo, o processamento de sinal digital pode transformar o tempo e o espaço linear (ao longo do poço) em um diagrama que mostra a frequência (®) e o número de onda (k) no espaço k-®. Uma velocidade dependente de frequência da propagação do som ao longo do poço irá aparecer como uma linha no espaço k-®. A figura 2 mostra o sinal de tempo e espaço e a Figura 3 mostra o espaço k-® correspondente. Com o uso dos dados na Figura 3, um bom ajuste para a velocidade do som pode ser calculado, em determinado o gradiente das linhas diagonais. A banda de frequência sobre a qual a velocidade do som pode ser determinada é mais do que suficiente para a caracterização composicional e de fluxo. Com o sistema DAS, a velocidade do som pode ser avaliada sobre uma grande seção do poço e, por isso, medir as variações distribuídas na composição de fluxo e as características ao longo do poço. A técnica é particularmente potente para determinar a composição do fluxo - por exemplo, o gás apresenta uma velocidade de som de cerca de 600m/s, ao passo que a água tem uma velocidade de som de cerca de 1500m/s.

[00033] Usando tal análise k-®, a velocidade do som pode ser também determinada por todo o comprimento do poço. Sobretudo, cada uma das duas linhas diagonais mostradas no espaço k-® da Figura 3 corresponde à velocidade do som, seja percorrendo ascendentemente, seja percorrendo descendentemente o poço. Estas duas linhas podem ser analisadas para revelar as velocidades do som por desvio por efeito de Doppler para som que propaga ascendentemente e descendentemente dentro do fluido de interesse. A Figura 4 mostra o fluxo distribuído determinado em um injetor de gás com base em medições de desvio por efeito de Doppler por uma amostragem de 30 s. A velocidade de fluxo determinada varia com a profundidade no poço correspondendo à mudança na pressão hidrostática para uma seção de tubos com uma dimensão interna uniforme e uma trajetória de poço gradualmente inclinada. No total, o fluxo instantâneo e localmente determinado está aproximadamente dentro de +/- 0,3 m/s (aquele para este poço é de 10%) da efetiva velocidade de fluxo. A correspondência às medições de referência está dentro das incertezas de uma medição instantânea, da propriedade de fluido e da distribuição da queda de pressão dentro do poço.

[00034] Mais pormenorizadamente, é possível estimar a velocidade de um determinado fluxo com o monitoramento das velocidades do som dentro desse fluxo. Nesta análise, é assumido que a direção do fluxo é coincidente com o layout do arranjo (por exemplo, a direção de chegada para os sinais acústicos é conhecida como sendo de 0 ou 180 graus). O princípio mais importante usado é o de que qualquer som contido dentro do fluxo alcança cada sensor consecutivo com certo retardo. O conhecimento da amostragem espacial (isto é, a distribuição do cabo ao longo do poço) pode ser usado para calcular a velocidade do som em tomando a relação de diferença média de chegada de tempo entre sensores e a distância espacial média entre sensores. Esta operação pode ser facilmente realizada no domínio de frequência. Para executar esta operação, em uma concretização, é construído um gráfico de espaço-tempo do sinal através de uma vizinhança de sensores. A Transformada de Fourier 2D da informação irá conferir um gráfico (k-®) de número de onda-frequência.

[00035] Se a velocidade do som for constante em todas as frequências (isto é, não há nenhuma dispersão), então, cada frequência angular (®) de um sinal irá corresponder a certo número de onda (k) no gráfico k-®. Desse modo, idealmente, um sinal de espaço- tempo será mapeado em uma única linha reta no gráfico k-®. A partir da equação de onda, sabe-se que kc = w/2π, onde c é a velocidade do som. Assim, a estimativa da inclinação da linha de maior energia no gráfico k-® irá conferir a velocidade do som no meio.

[00036] Uma vez que a guia de onda pode sustentar a propagação tanto ao longo quanto contra a direção do fluxo, o gráfico k-® pode mostrar duas inclinações para cada modo de propagação: uma positiva e uma negativa. Visto que a inclinação de cada destas linhas indica a velocidade do som em cada direção, o método Doppler pode ser usado para derivar a velocidade do som a partir da FFT em 2D de acordo com o método bem conhecido de análise abaixo:

[00037] c+ = c + v [velocidade do som ao longo do fluxo]

[00038] c- = c - v [velocidade do som contra o fluxo]

[00039] c+ e c- são encontrados como inclinações em um gráfico k®. A combinação das duas equações acima confere a velocidade do fluxo como v = (c+ - c-)/2.

[00040] Deve ser notado que, embora a descrição acima faça uso de processamento usando gráficos k-®, em outras concretizações, pode ser realizado um processamento diferente para atingir os mesmos resultados, e nem todas as concretizações da invenção são necessárias para usar as técnicas k-® descritas.

[00041] Em suma, o monitoramento de fluxo via DAS pode ser executado usando as seguintes etapas. Um cabo de fibra óptica é primeiramente acoplado mecanicamente a um tubo. O sinal é então registrado, e analisado quanto a velocidade do som no domínio de frequência-número de onda (f-k) (isto é, k-®) (Gray, 1980). Com a análise da saída f-k, a velocidade do som nas direções de percurso à montante e à jusante pode ser determinada. As duas velocidades do som transmitido por fluido podem ser então comparadas entre si, e o princípio Doppler pode ser aplicado para extrair a velocidade de fluxo. Além disso, com a comparação das velocidades de som esperadas com relação àquelas esperadas para o ambiente, é possível analisar as características da composição de fluido. Com tal disposição, portanto, com o rastreamento da velocidade do som à medida que ele se move ao longo da estrutura de transporte de fluido dentro do fluido monofásico, tanto a velocidade de fluxo pode ser encontrada com o uso das técnicas Doppler descritas, bem como a composição de fluido, com base na velocidade medida do som, quanto o mapeamento da velocidade do som contra as propriedades esperadas de fluidos conhecidos, por exemplo, óleo, ou água.

[00042] No caso de fluxo monofásico, a velocidade dos dados de som pode ser útil por diversas razões. A função da velocidade do som para muitos fluidos é bem conhecida como sendo uma função do módulo de compressibilidade e da densidade do fluxo. No caso em que algumas quantidades termodinâmicas referentes ao fluxo podem ser conhecidas, então, a velocidade do som pode ser usada para solucionar resolver a incerteza quanto às incógnitas. Por exemplo, é considerado o caso de gases ideais monofásicos onde a velocidade do som pode ser mostrada como estando relacionada a (yRT)/2 onde y é o índice adiabático, R é a constante de gás molar, e T é a temperatura. Em tal caso, se y for conhecido, então, T poderá ser usado para identificar a temperatura do fluido.

[00043] A velocidade do som pode ser também útil no caso em que se deseja fazer observações qualitativas referentes às mudanças no fluxo. Por exemplo, se a densidade do fluxo mudar, isto seria refletido por uma mudança na velocidade do som. Este método será mais eficaz, se a velocidade do som for observável tanto na direção à montante quanto na direção à jusante, já que a média das duas velocidades é robusta contra mudanças na velocidade do fluxo.

[00044] Além disso, se a velocidade do som for conhecida em ambas as direções, conforme notado acima, será possível determinar a velocidade do fluxo. Isto é mais fácil para gases do que para líquidos, visto que grandes mudanças na velocidade do fluxo tendem a ser necessárias para resultar em uma mudança facilmente observável, uma mudança na velocidade do som podendo estar também vinculada a uma mudança na velocidade do fluxo.

2) Determinação do Fluxo de Fluido em Fluxo de Fase Única Usando o Rastreamento de Turbilhão Vortical

[00045] Um trabalho anterior mostrou que, em um fluxo de fluido monofásico restrito e bem desenvolvido, o movimento coincidente aerodinâmico de distúrbios locais de fluido por convecção pode introduzir variações de pressão dinâmica, que, por sua vez, conferem tensão dinâmica sobre as paredes limítrofes. No caso do fluxo dentro de um tubo de paredes finas, esta tensão pode ser observada com o uso de um sensor de tensão de aro - sensível montado na parede externa do tubo. Se, no caso de um tubo reto, um arranjo de sensores de tensão sincronizados for espaçado com intervalos menores do que a distância de coerência para o fluxo, então, a convecção local destas entidades vorticais poderá ser usada para monitorar a velocidade do fluxo.

[00046] Uma técnica de transdução pela qual as entidades vorticais podem ser rastreadas é descrita em maiores detalhes aqui com referência às Figuras de 5 a 7. Visto que fluxo turbulento passa através de um tubo, turbilhões de tamanho variado são gerados e dissipados continuamente. A quantidade de tempo sobre a qual ocorrem esta geração e dissipação é conhecido como tempo de vida útil de turbilhão, e seu equivalente espacial varia com a raiz quadrada inversa do número de Reynold (Mathieu e Scott, 2003). Para fins de ilustração, é considerado um único turbilhão que passa através de uma seção transversal fixa de um tubo. Este turbilhão único, que irá transferir calor por convecção proximamente à velocidade do fluxo, tenderá a criar um distúrbio localizado na seção transversal do tubo. Este distúrbio localizado irá induzir uma pequena perturbação no exterior do tubo para essa região fixa. Com o uso de um arranjo sincronizado de sensores de tensão radiais para observar o turbilhão, à medida que ele se move através de uma série sucessiva de seções transversais, pode ser possível 'rastrear' este turbilhão único à medida que ele passa dentro do fluido. Na prática, uma grande quantidade de turbilhões está presente por toda a seção transversal de um fluxo restrito turbulento, toda a qual pode ser usada para monitorar a velocidade do fluxo. De fato, é possível usar o sistema DAS para conseguir tal arranjo, conforme mostrado nas Figuras 5 e 6. Com o invólucro de um comprimento contínuo de fibra 52 helicoidalmente envolto no exterior do tubo, conforme mostrado na Figura 5, o sistema DAS poderá medir a tensão radial dinâmica (tensão de aro) exercida ao longo de uma seção de um tubo e medir as velocidades de convecção dos turbilhões. A Figura 6 ilustra a forma como a tensão de aro (56) induzida no tubo (ilustrado pelas setas perpendiculares ao tubo) pelos turbilhões translada, via o fato de que a fibra é envolta em torno do tubo, para a tensão longitudinal (58) ao longo da fibra, que, por sua vez, pode ser detectada pelo DAS como retrodifusão modulada ou reflexões de pulsos de luz que percorrem ao longo da fibra.

[00047] Para fins desta descrição, será notado que vórtices turbulentos acionados por corrente criam flutuações de pressão locais que equilibram a aceleração de fluido local, mas que atuam como quadrupolos acústicos e assim não propagam o som para nenhuma distância significativa (Ffowcs Williams, 1969; Ffowcs Williams e Hawking, 1969). Por isso, enquanto o sinal de pressão dinâmica criado pelos vórtices pode ser monitorado localmente, este 'pseudossom' não resulta em propagação acústica de onda plana dentro dos tubos. Entretanto, será notado que o rastreamento de turbilhão turbulento pode ser executado simultaneamente com a capacidade de medição da velocidade do som acima descrita.

[00048] Com relação à determinação da velocidade do fluxo a partir dos turbilhões, o monitoramento de fluxo monofásico pode ser executado com o uso da velocidade de turbilhão para identificar a velocidade do fluxo. A velocidade obtida pelos turbilhões de rastreamento não é a velocidade de fluxo por si só, mas, em vez disso, está relacionada à velocidade do fluxo via um fator de correção conhecido. Esta correção foi documentada anteriormente por Rothman e outros no documento US7328113, e a Figura 7 tirada desta patente ilustra como o fator de correção pode ser encontrado em função do diâmetro do tubo e da velocidade de turbilhão medida. Em assumindo o produto da velocidade de turbilhão medida com o fator de correção para o diâmetro de tubo e a velocidade medida, então a efetiva velocidade do fluxo poderá ser encontrada. Não obstante, em aplicações onde este fator de correção não é conhecido, as relativas mudanças na velocidade de turbilhão observada pelo sistema DAS podem ser usadas diretamente sem manipulação adicional. B. Medições Bifásicas

[00049] As disposições de medição de fluxo acima descritas para fluxo monofásico podem ser também aplicadas (adaptadas apropriadamente, quando necessário) para medições de fluxo bifásico. Quando da consideração de fluxo bifásico, será então necessário considerar se as duas fases (por exemplo, líquido e gás, ou dois líquidos diferentes) são misturadas entre si suficientemente de tal modo que a mistura possa ser considerada homogênea (por exemplo, uma emulsão de óleo-água bem misturada seria tal exemplo), ou se as duas fases são suficientemente separadas, por exemplo, conforme pode ser o caso de fluxo laminar, que o fluxo não é homogêneo, propriedades das duas fases separadas podendo ser separadamente identificadas. Fluxos homogeneamente mistos i) Rastreamento de turbilhão para velocidade do fluxo

[00050] Para fluxos bifásicos homogeneamente misturados (e, de fato, para fluxos de três, quatro ou mais fases de ordem maior até fluxos de lodo), serão formados turbilhões dentro do fluido homogeneamente misturado de tal modo que as técnicas de rastreamento acima descritas usadas em um fluxo monofásico possam ser aplicadas, conforme descrito acima. Em tal caso, pelo fato de as múltiplas fases serem misturadas entre si, e as múltiplas fases fluírem então juntas, naturalmente, será obtida uma única velocidade de fluxo para a mistura homogênea, com o rastreamento de turbilhões formados na mistura homogênea. Sob este aspecto, a mistura homogênea atua como um fluido monofásico com relação à formação de turbilhão, e, consequentemente, são usadas as mesmas técnicas para o rastreamento de turbilhão de fluxo monofásico para a determinação de fluxo. ii) Rastreamento da velocidade do som e determinação da composição

[00051] Para o rastreamento da velocidade do som em fluxos homogêneos, o modo como a velocidade do som muda com a composição depende da natureza das duas fases para fluxos bem misturados. Em particular, a distinção principal reside em se as duas fases são ambas líquidas, ou se uma fase é líquida e a outra um gás. a. Fluxos homogêneos de líquido-líquido

[00052] Para fluxos bem misturados compreendendo dois líquidos, por exemplo, óleo e água, a técnica de rastreamento de velocidade do som acima descrita para fluxos monofásicos pode ser usada para determinar a velocidade do fluxo. A razão para isto é que, por causa de o fluxo ser bem misturado, há uma única velocidade de fluxo de massa resultante bem como uma única velocidade total de som para a mistura. Além disso, contudo, também com a medição dos valores absolutos da velocidade do som, que é prontamente alcançável com um DAS de fibra óptica, conforme anteriormente descrito, então, é possível determinar a mistura de porcentagem de óleo-água. Por exemplo, a Figura 8 é um gráfico tirado de Meng, White, e Jaworski Composition measurements of crude oil and process water emulsions using thick-film ultrasonic transducers Journal Chem Eng and Processing, vol. 45, numero 5, pp. 383-391, que ilustra como a velocidade de mudanças de som em uma emulsão de óleo-água dependente da porcentagem de conteúdo de óleo. Com a medição da velocidade do som usando o DAS, o conteúdo de óleo dentro da mistura homogênea bifásica de óleo-água pode ser então encontrado, via tais dados.

[00053] Para uma mistura homogênea bifásica de líquido-líquido, no entanto, a velocidade do fluxo e a composição podem ser encontradas usando a mesma velocidade de técnicas de determinação acima descritas para fluxo monofásico para determinar a velocidade do fluxo, e então aplicando a velocidade medida de som à velocidade de som referente a dados a priori na composição. Especificamente para misturas de óleo-água, o conteúdo de óleo pode ser encontrado sobre múltiplas faixas de temperatura usando dados a priori que definem a velocidade da relação de conteúdo de som - óleo, tal como aquela mostrada na Figura 8. b. Líquido com Gás (Fluxo borbulhante)

[00054] Para um líquido bifásico e fluxo de gás bem misturado, a velocidade do fluxo poderá ser novamente encontrada usando a velocidade da técnica de medição de som acima para os fluxos monofásicos. Para então medir a composição, a velocidade do som poderá ser novamente aplicada a dados de velocidade do som versus porcentagem composicional determinados a priori, tal como aqueles mostrados na Figura 9, tirado de Kieffer, S. W. 1977. Sound speed in liquid-gas mixtures: Water-air and water-steam. Journal of Geophysical Research, 82 (20), 2895-2904. Pode ser visto a partir da Figura 9 que, como pequenas quantidades de gás são introduzidas no sistema, a velocidade do som cai significativamente do compartimento sem bolhas. Como resultado, o monitoramento de retenção de gás baseado na velocidade do som é mais sensível em frações de pouco vazio.

[00055] Para entender fluxos borbulhantes dentro dos tubos, é primeiramente útil considerar a física de líquidos borbulhantes na ausência de efeitos de tubo. A velocidade do som para fluxos borbulhantes exibe uma dependência muito alta sobre o conteúdo do gás. Isto pode ser entendido através de uma consideração direta da dependência da velocidade de onda sobre o módulo de compressibilidade B = - V(dp/dV), onde c = (B/p)112. Conforme foi anteriormente observado (Leighton, The Acoustic Bubble, Academic Press, 1994), "Quando um líquido contiver bolhas de gás, seu módulo de compressibilidade diminuirá, uma vez que, para qualquer mudança determinada na pressão, a mudança no volume é maior do que no líquido isento de bolhas: Ou seja, as bolhas se expandem significativamente em resposta a uma redução de pressão, e são contraídas mais do que o líquido circundante durante a compressão ...". No documento de Kieffer acima referenciado, é assumido que o fluxo borbulhante consiste em entidades de gás que são pequenas e, portanto, exibem frequências ressonantes pelo menos uma ordem de magnitude acima das frequências acústicas de interesse. Uma vez que a escala de tempo de oscilação é "lenta" em termos da dinâmica de bolha relevante, certa transferência de calor acontece na interface entre o líquido e as paredes de bolhas individuais. Consequentemente, como resultado do alto grau de condutividade térmica para o componente de matriz de fluxo de fase líquida dominante, a propagação acústica pode ser tratada em uma primeira estimativa como isotérmica. Na figura tirada de Kieffer na Figura 8, foi mostrada a velocidade do som para as misturas de água-ar bem misturadas.

[00056] Com relação à forma das curvas na Figura 8, será visto que a maior sensibilidade em termos da maior mudança por unidade de velocidade do som com fração de vazio incremental ocorre em frações de pouco vazio, e então novamente em frações de vazio maior. A partir de frações de vazio de cerca de 0,3 a 0,7, os dados de Kieffer mostram que a velocidade medida do som é essencialmente inalterada ou pouco mudada, particularmente em baixas pressões, e, por conseguinte, nesta região, pode ser difícil obter uma composição precisa com base na velocidade dos dados de som. Contudo, para pressões mais altas, conforme mostrado, há uma mudança constante na velocidade do som com mudanças em fração de vazio, e, consequentemente, em tais pressões mais altas, a composição pode ser obtida a partir das medições da velocidade do som através de toda a faixa composicional. c. Fluxo de gás úmido (Gás com gotículas de líquido)

[00057] Este fluxo bifásico corresponde à extremidade oposta da fração de volume de gás, isto é, onde há predominantemente gás, com gotículas de líquido aprisionadas no mesmo. O rastreamento de turbilhão pode ser usado, conforme previamente descrito, para a determinação de velocidade do fluxo, mas adicionalmente a velocidade do rastreamento de som pode ser usada para a determinação tanto da velocidade do fluxo quanto da composição. A Figura 10 mostra um conjunto de dados alternativo que mapeia a velocidade do som com relação à fração de vazio de gás, que é mais preciso para frações de vazio de gás elevadas, neste caso. Conforme será visto, a velocidade do som aumenta rapidamente em frações de vazio de gás acima de aproximadamente 0,7 e, consequentemente, há um alto grau de sensibilidade em termos de mudanças na velocidade do som com relação à fração de vazio de gás nestes níveis. Com a medição da velocidade do som neste regime, portanto, pode ser encontrada uma determinação da fração de vazio de gás. Além disso, a velocidade do som pode ser também usada para determinar a velocidade do fluxo, da mesma maneira conforme descrito acima com relação ao fluxo monofásico. Fluxos não homogêneos i) Rastreamento de Turbilhão para velocidade do fluxo

[00058] Para fluxos não homogêneos onde é possível discernir as duas fases individuais que fluem separadamente sem mistura significativa, para duas fases líquidas, é obtida uma única velocidade do fluxo, porque os turbilhões no fluxo no caso específico de uma fronteira de líquido-líquido parecem poder cruzar essa fronteira, isto é, pode haver um turbilhão de fronteira cruzada que pode ser rastreado para conferir uma medição única de velocidade de fluxo para ambos os líquidos que formam o fluxo bifásico de líquido-líquido.

[00059] Para outras combinações, contudo, isto é, para líquido com gás (isto é, predominantemente líquido com menos gás), ou gás com líquido (isto é, predominantemente gás com menos líquido), pode ser possível que turbilhões sejam formados separadamente em cada fase, e que sejam detectados separadamente pelo sistema DAS. Neste caso, o rastreamento de turbilhão pode ser usado para determinar as velocidades do fluxo diretamente por medição direta do movimento de turbilhão separadamente em cada fase, isto é, líquido ou gás. Por isso, os dados de DAS retornariam duas velocidades de turbilhão, cada uma das quais podendo ser separadamente atribuída a cada fase de fluxo. ii) Rastreamento da velocidade de som e determinação da composição

[00060] Para velocidade de rastreamento de som em fluxos não homogêneos, o modo como a velocidade do som muda com a composição depende da natureza das duas fases. Em particular, como com fluxos homogêneos, a principal distinção reside em se as duas fases são ambas líquidos, ou se uma fase é líquido e a outra um gás. a. Fluxos não homogêneos de líquido-líquido

[00061] A Figura 11, tirada de Van Dijk, P., Acoustics of Two-Phase Pipe Flows, PhD Thesis, University of Twente, 2005, mostra a velocidade do som para uma mistura de água-óleo para um fluxo dispersado (linha pontilhada) e um fluxo estratificado (linha sólida), em termos de seus valores em água pura. A velocidade do eixo de som foi normalizada para ilustrar a velocidade do som como um coeficiente do efetivo valor físico. Este gráfico mostra, portanto, que a velocidade medida do som ao longo do tubo pode ser usada para diretamente calcular a composição, mesmo para fluxos estratificados. b. Líquido com Gás (Fluxo borbulhante)

[00062] A dispersão de frequências de modo fundamental e de cortes da análise modal pode ser usada para extrair GVF (fração de vazio de gás) de uma função analítica (no caso de geometrias simétricas) ou um modelo numérico (no caso de geometrias não simétricas).

[00063] Quando da média sobre comprimentos estendidos de tempo ou espaço, o sistema poderia retornar mais do que uma velocidade de som, indicando a presença de variantes de tempo/espaço dentro do fluxo (por exemplo, fase de água-bolhas de ar em 100m/s e fase de ar em 300m/s).

[00064] Mais pormenorizadamente, a Figura 15 mostra um gráfico da frequência de corte do modo de dispersão, conforme obtido dos gráficos k-® dos dados de DAS versus a fração de vazio de gás. Com o uso de uma simulação para os modos axissimétricos em que foi simulado o fluxo de núcleo-anular em um tubo elástico (tubo de Aço de Schedule 40 com nitrogênio e água em 100psi, 20 graus Celsius), a variação da retenção de líquido (isto é, a fração de vazio de gás) resulta em uma relação quadrática entre a frequência de retenção e de corte da mudança de modo 01 na frequência de corte, conforme mostrado acima. Um resultado similar foi obtido nos experimentos por Silixa em NEL.

[00065] Consequentemente, com o acima, a análise dos dados k-® para identificar as frequências de corte de curva de dispersão pode ser usada então com uma tabela de consulta correspondente à Figura 15 para determinar a fração de vazio de gás em um fluxo não homogêneo de líquido bifásico-gás, e assim determinar a composição.

[00066] Com relação à determinação do fluxo, foi descoberto que o deslocamento de número de onda na função de dispersão pode ser usado para medir o fluxo. Isto é, a interseção Y da velocidade de grupo para alguns modos de ordem maior foi descoberta como sendo equivalente à velocidade do fluxo.

[00067] Mais pormenorizadamente, para pequenos números de onda k, a curva de dispersão seguida por alguns modos de ordem mais alta parece seguir a forma de uma parábola. Uma curva de ajuste perfeito pode ser encontrada com o posicionamento de 3 pontos na curva de dispersão e tomando suas coordenadas. Depois, solucionar as três equações da forma f(k) = akA2 + bk + c para encontrar a, b e c. Foi descoberto que b, isto é, o coeficiente de primeira ordem, corresponde muito fielmente à velocidade de fluxo esperada. A Figura 16 é um gráfico k-® com um exemplo que mostra esta técnica.

[00068] Pode ser visto a partir do gráfico k-® que o coeficiente "b" é de 19,2. Este está próximo à velocidade do fluxo identificada usando a abordagem de Doppler padrão para o modo de Stoneley no gráfico mostrado na Figura 17 (o método foi adicionalmente confirmado em outros dados). Desse modo, nesses casos onde o som está apenas propagando em uma direção, embora a abordagem de Doppler seja ineficaz, a velocidade do fluxo poderá ser determinada via a acústica com o uso desta abordagem de ajuste de curva modal, usando o ajuste de curva paramétrica para ajustar uma curva substancialmente parabólica à curva de dispersão. c. Fluxo de gás úmido (Gás com gotículas de líquido)

[00069] A dispersão de frequências de modo fundamental e de corte da análise modal pode ser usada para extrair GVF (fração de vazio de gás) usando um modelo numérico, conforme descrito acima com relação ao fluxo de líquido borbulhante. Além disso, a velocidade de fluxo pode ser também descoberta usando a técnica de ajuste de curva paramétrica também descrita acima. C. Medições Trifásicas

[00070] As disposições de medição de fluxo acima descritas para fluxo de fase única podem ser também aplicadas, adaptadas apropriadamente, quando necessário, para medições de fluxo trifásico, por exemplo, fluxos de óleo-água-gás. Como com fluxos bifásicos, quando da consideração de fluxo trifásico, será então necessário considerar se as três fases (por exemplo, tipicamente dois líquidos diferentes e algum gás) são misturadas entre si de maneira suficiente de tal modo que a mistura possa ser considerada homogênea (por exemplo, uma emulsão de óleo-água borbulhante bem misturada seria um exemplo), ou se as três fases são suficientemente separadas, por exemplo, conforme pode ser no caso de fluxo laminar, em que o fluxo não é homogêneo, propriedades das três fases separadas podendo ser separadamente identificadas.

Fluxos homogeneamente misturados i) Rastreamento de turbilhão para velocidade de fluxo

[00071] Conforme anteriormente mencionado, para fluxos trifásicos homogeneamente misturados, serão formados turbilhões dentro do fluxo homogeneamente misturado de tal modo que técnicas de rastreamento de turbilhão acima descritas como são usadas em um fluxo monofásico possam ser aplicadas, conforme descrito acima. Em tal caso, pelo fato de as múltiplas fases serem misturadas entre si, e de as múltiplas fases fluírem então juntas, naturalmente, uma única velocidade de fluxo para a mistura homogênea será obtida, com o rastreamento de turbilhões formados na mistura homogênea. Sob este aspecto, a mistura homogênea atua como um fluido monofásico com relação à formação de turbilhão, e, consequentemente, são usadas as mesmas técnicas para o rastreamento de turbilhão de fluxo monofásico para a determinação de fluxo. ii) Rastreamento da velocidade de som e determinação da composição

[00072] Para o rastreamento da velocidade do som em fluxos trifásico homogêneos, é esperado que possa ser adotada uma combinação das técnicas acima descritas para fluxos homogêneos de líquido-líquido, em combinação com as técnicas descritas acima para fluxos homogêneos de líquido-gás. Isto é, com o tratamento dos líquidos de fase de gás de massa combinado e/ou de líquido de massa combinado como componentes dentro de uma mistura, funções acústicas do tipo aplicado acima podem ser aplicadas para permitir a determinação de composição acústica. Desse modo, por exemplo, em um fluxo trifásico de líquido-líquido-gás borbulhante bem misturado, a composição das fases de líquido-líquído bem misturadas poderá ser assim encontrada, conforme descrito acima para fluxos bifásicos de líquido-líquido, uma vez que seja provida uma seção de tubo a partir da qual as bolhas podem ser excluídas, na qual é tirada a medição. A velocidade do som encontrada para a seção não borbulhante pode ser então usada como a linha de base das duas fases líquidas, quando aplicada à seção borbulhante, e a fração de vazio de gás referente às bolhas então encontrada com o uso das técnicas acima descritas para o líquido bifásico com fluxos de gás, mas com a velocidade de som para as fases de dois líquidos usada como a velocidade máxima do som em 0% GVF, com o restante das curvas apropriadamente graduado.

[00073] Alternativamente, a determinação da presença de gás em um fluxo trifásico pode ser realizada através de reconhecimento de padrão de curva de dispersão.

Fluxos não homogêneos i) Rastreamento de turbilhão para velocidade do fluxo

[00074] Para fluxos não homogêneos onde é possível discernir as três fases individuais que fluem separadamente sem mistura significativa, para múltiplas fases de líquido, uma única velocidade do fluxo poderá ser obtida para as muitas fases líquidas lado a lado, porque turbilhões no fluxo no caso específico de uma fronteira de líquido-líquido parecem poder cruzar essa fronteira, isto é, pode haver um turbilhão de fronteira cruzada que pode ser rastreado para conferir uma única medição da velocidade do fluxo. Quando uma terceira fase de gás estiver também presente, um turbilhão separado poderá ser discernível dentro do fluxo de fase de gás.

[00075] Mais geralmente, portanto, para outras combinações trifásicas, isto é, para líquido com gás (isto é, predominantemente líquido com menos gás), ou gás com líquido (isto é predominantemente gás com menos líquido), poderá ser possível que turbilhões sejam separadamente formados em cada fase, e sejam detectados separadamente pelo sistema de DAS. Neste caso, o rastreamento de turbilhão pode ser usado para determinar a velocidade de fluxo diretamente por medição direta do movimento de turbilhão separadamente em cada fase, isto é, líquido ou gás. Por isso, os dados de DAS retornariam dois ou três turbilhões, cuja velocidade poderá ser então separadamente rastreada para cada fase. ii) Rastreamento da velocidade de som e determinação da composição

[00076] Para a velocidade de rastreamento de som em fluxos trifásicos não homogêneos, é possível obter mais de uma medição de velocidade de som do DAS, indicando a presença de diferentes fases dentro do fluxo.

D. Fluxos de Lodo

[00077] As disposições de medição de fluxo acima descritas para fluxo monofásico podem ser também aplicadas, adaptadas apropriadamente, quando necessário, para medições de fluxo de lodo, por exemplo, quando sólidos finos forem suspensos em um condutor líquido. Sob este aspecto, um fluxo de lodo geralmente se assemelha a um fluxo homogeneamente misturado. Em alguns casos, um fluxo de lodo pode se assemelhar a um fluxo estratificado onde duas velocidades de turbilhão podem ser reveladas em conexão com as velocidades para cada camada, uma camada dominada de líquido ou uma camada dominada de sólido. i) Rastreamento de turbilhão para velocidade do fluxo

[00078] Para fluxos de lodo, turbilhões serão formados dentro do fluido de lodo de tal modo que as técnicas de rastreamento de turbilhão acima descritas como são usadas em um fluxo monofásico possam ser aplicadas, conforme descrito acima. Sob este aspecto, a mistura de lodo atua como um fluido monofásico com relação à formação de turbilhão, e, consequentemente, as mesmas técnicas para o rastreamento de turbilhão de fluxo monofásico para a determinação de fluxo são usadas, conforme descrito acima. ii) Rastreamento da velocidade do som e determinação da composição

[00079] O trabalho anterior mostra que as mudanças de velocidade do som em um lodo são dependentes da fração de sólidos (vide, por exemplo, a Figura 12, que ilustra variações da velocidade do som em uma suspensão com concentração de partículas: o ka = 6,6 x 10-5 (Hampton, 1967), + ka=3,4 x 10-4 (Urick, 1948). Os dados e a figura são tirados de (Atkinson, 1991).). Estas funções experimentalmente determinadas podem ser usadas em conjunção com a velocidade de rastreamento de som, conforme descrito previamente para determinar a fração de sólidos de um lodo. Em particular, a técnica de determinação de velocidade do som baseada em Doppler anteriormente descrita com relação ao fluxo de fase única pode ser usada para determinar a velocidade de fluxo, e então a velocidade efetivamente medida do som pode ser usada, via uma tabela de consulta com base nos dados da Figura 12, para determinar a composição em termos da fração de sólidos do lodo.

E. Outras Questões Lamas Densas

[00080] O Silixa® DAS capaz de identificar a presença de lamas densas, monitora a periodicidade de sua ocorrência, e pode ver a velocidade na qual elas estão percorrendo. Em uma lama densa estendida, poderiam ser aplicadas metodologias de composição de fluxo descrita acima. O processamento k® pode ser usado para identificar o início de lama densa.

[00081] Sob este aspecto, uma lama densa dentro de um fluxo monofásico (por exemplo) pode ser considerada como uma falta de homogeneidade dentro do fluxo. Acima foi descrito o modo como a velocidade do fluxo pode ser determinada com o rastreamento de turbilhões vorticais dentro de um fluxo de fase única de outro modo homogêneo. Entretanto, técnicas similares ou iguais podem ser também aplicadas para executar o rastreamento de fluxo com o rastreamento de lamas densas dentro do fluxo. Sob este aspecto, o termo "lama densa" indica uma falta de homogeneidade vortical dentro do fluxo, por exemplo, uma seção de material de fluxo que está se movendo mais rápido ou mais lento do que a velocidade do fluxo média, ou que apresenta alguma outra propriedade local diferente do que as propriedades médias do fluxo. Por exemplo, a lama densa pode ser uma seção de fluxo que está em uma temperatura ligeiramente diferente com relação à temperatura medida do fluxo de massa circundante, ou pode ser uma densidade ligeiramente diferente, ou pode estar se movendo em uma velocidade ligeiramente diferente no fluxo. O ponto principal, contudo, é o de que como turbilhões vorticais, as propriedades das lamas densas podem ser detectadas pelo sensor de fibra óptica, e essas propriedades rastreadas ao longo do tubo à medida que a lama densa se move ao longo do tubo com o fluxo. Assim, o monitoramento do movimento da lama densa ao longo do tubo irá permitir que sejam determinadas propriedades do fluxo, tal como a velocidade do fluxo. Por exemplo, o movimento lento de lamas densas pode ser detectado no domínio acústico por um distúrbio de propagação de baixa frequência. A taxa de tempo na qual estes distúrbios são gerados é indicativa da taxa de passagem de lama densa.

[00082] É notado que as lamas densas podem ser, portanto, usadas para o rastreamento de fluxo tanto dentro de fluxos monofásicos quanto também dentro de fluxos multifásicos, por exemplo, um fluxo multifásico não homogêneo bem estratificado não misturado (por exemplo, um fluxo de óleo e água estratificado) pode conter respectivas lamas densas dentro de cada material de tal modo que as respectivas lamas densas em cada material possam ser separadamente rastreadas para permitir o rastreamento de fluxo multifásico. As lamas densas podem ser também usadas para rastrear fluxos monofásicos também.

Novas instalações

[00083] Em alguns casos, fluxos de lama densa horizontais ou não homogêneos podem criar problemas que podem ser solucionados com a medição do mesmo fluxo em uma orientação vertical. Por isso, em alguns casos, pode ser aconselhável instrumentar um tubo horizontal, um tubo vertical, ou mesmo um tubo curvo.

[00084] Pode ser valioso instalar dois medidores de fluxo em série em dois tubos diferentemente orientados (por exemplo, um horizontal seguido por uma seção vertical). O fluido que passa através de ambas as seções de tubo não irá mudar; contudo, seu regime de fluxo provavelmente irá; por isso, pode ser utilizada a informação de medição de fluxo combinada extraída tanto de tubos horizontais quanto de tubos verticais para derivar uma composição mais precisa e caudais.

[00085] O pré-condicionamento do fluxo através de junções T cegas, por exemplo, pode ajudar a homogeneizar o fluxo para a seção vertical. Combinações com outros sensores

[00086] Um DAS pode ser usado para derivar informação de fluxo em modos ainda não descritos acima. Por exemplo, se a queda de pressão através de uma seção de medição de fluxo (medida via tubo de Pitot) for combinada com dados de velocidade do DAS, a relação de Bernoulli poderá ser usada para derivar o termo de viscosidade para o fluxo.

[00087] Um medidor de contagem de vórtices de rua de Karman poderia ser ativado com um DAS. Nesta disposição, a saída acústica do DAS seria examinada para os dados acústicos indicando a taxa de derramamento conferida pela interação entre um fluxo e uma obstrução especialmente projetada. Uma tabela de consulta seria então usada para determinar a taxa de vazão com base na taxa de derramamento de vórtice.

[00088] Um cabo de fluxo ativado por DAS poderia ser usado em paralelo com uma seção de detecção de velocidade de som envolvente para criar uma ferramenta de monitoramento de fluxo industrial fácil de ser instalada. Nesta disposição, um cabo de fluxo seria usado para medir a velocidade de turbilhão. Esta saída seria suplementada pelo sinal acústico, conforme medido por um cabo óptico envolto ao redor de todo o tubo. Poderia ser que uma densidade de invólucro inferior fosse usada para o cabo de detecção acústica do que encontrado no cabo de medição de vórtice. A referência ao termo "cabo de fluxo" em qualquer lugar aqui indica uma disposição de fibra óptica tipicamente envolta helicoidalmente em torno de um núcleo, e então geralmente coberta em um revestimento protetor para ajudar a reter a fibra no lugar, a estrutura resultante sendo então um "cabo de fluxo", conforme referido aqui. Exemplo de cabos de fluxo é descrito no Pedido de Patente Internacional anterior No. WO2015/056012, onde são referidos como cabos de fibra óptica helicoidalmente envoltos.

[00089] Uma fonte de som tipo solenoide poderia ser usada como um interrogador para a composição de fluido. Para fluxos de líquido- líquido, a fonte de som irá iluminar o fluxo e aumentar a geração de uma onda Stoneley direcional. Um densitômetro de vibração poderia ser ativado com o uso de um DAS para medir a densidade do tubo.

F. Detecção de Fundo de Poço

[00090] As técnicas acima descritas podem ser usadas para a detecção de superfície e fundo de poço acima. No entanto, para detecção fundo de poço, podem ser empregadas técnicas de processamento adicionais, conforme descrito abaixo. Detecção de ruído de zona de perfuração

[00091] O ruído gerado por perfurações pode ser processado de inúmeras maneiras para revelar a informação referente à produção e/ou à injeção. Estes métodos são delineados baixo. i) Potência de ruído

[00092] A taxa de vazão de fluxo monofásico pode ser moldada usando um modelo de ruído de jato onde o nível de ruído varia com a taxa de vazão de acordo com uma relação de lei de potência. No modelo clássico de ruído de jato, o ruído de fluxo é proporcional à 8a. potência da velocidade do fluxo. Este modelo despreza a compressibilidade e a cavitação. ii) Conteúdo de frequência

[00093] Ressonadores podem ser ativados pela atividade de fluxo, É considerado, por exemplo, um ressonador Helmholtz simples, tal como aquele encontrado quando do sopro de ar sobre o topo de uma garrafa de Coca-Cola vazia. Tal ruído pode ser usado para caracterizar perfurações e reservatórios. Uma abordagem simples envolve elementos concentrados, conforme descrito na monografia de Beranek intitulada Acoustics (Acoustical Society of America, reimpressa em 1986). Com o tratamento de uma determinada perfuração como um ressonador e a identificação das características do pico ressonante relevante (incluindo a largura de pico e frequência central), é possível identificar os componentes essenciais do circuito acústico para esse sistema específico. Os componentes incluem a massa acústica, a resistividade, e a conformidade que, em um modelo simples, correspondem respectivamente ao tamanho do furo, à resistência de fluxo e ao volume da cavidade. iii) Qualidade do som

[00094] Profissionais da psicoacústica há muito reconheceram que a análise básica de tempo-frequência é insuficiente para o entendimento do caráter de um sinal. Na presença de fluxo multifásico, o Silixa foi pioneiro no uso da métrica de qualidade de som e estatística de ordem maior para fins de identificar a presença de bolhas, areia, fluxo monofásico e multifásico. Neste paradigma, os sinais podem ser analisados por algoritmos complexos e atribuída uma pontuação. A pontuação pode ser comparada a conjuntos de dados preexistentes para fins de entendimento do conteúdo de fluxo.

[00095] Mais pormenorizadamente, o termo "qualidade do som" refere-se à natureza do som em uma maneira que não é facilmente descrita usando interpretações simples de espectro de frequência e amplitudes. São considerados dois sons, por exemplo, um dos quais consiste em um único tom de alta potência em 1 kHz, e o outro dos quais consiste nesse mesmo tom produzido intermitentemente em uma maneira que poderia ser descrito como "toque de bipe". Ambos estes sinais terão o mesmo espectro de frequência, mas cada sinal conduz um tipo único de informação para o ouvinte. Consequentemente, quando da análise de sons usando apenas espectros de frequência de média de tempo, informação importante referente à natureza do sinal acústico pode ficar obscurecida. A análise da estatística variante de tempo referente a um sinal acústico é amplamente difundida em design automotivo e de equipamentos, mas ainda não foi desenvolvida dentro do campo de monitoramento de produção em poços. A métrica de qualidade de som e métodos estatísticos de ordem maior podem ser usados para revelar características importantes, tal como a presença de fluxo multifásico ou o influxo de sólidos em um ambiente de produção.

[00096] Por meio de exemplo, é considerada, por exemplo, a detecção de entrada de água em um poço de produção de petróleo. Na ausência de água, o sinal acústico resultante da produção de gás através de uma perfuração na tubagem de produção é altamente de banda larga. À medida que a água começa a ser produzida através de uma zona que era previamente de gás apenas, o espectro de frequência acústica pode variar apenas ligeiramente, mas outras quantidades estatísticas relacionadas à série de tempo podem indicar vastas mudanças na qualidade do sinal. Em comparação com o espectro de frequência média de tempo, a estatística de sinal, tais como (1) curtose e (2) rugosidade (força de flutuação) se torna altamente sensível ao tipo de variações de sinal acústico que resultam da produção multifásica indesejável. Na prática, uma abordagem com base em uma quantidade, tal como curtose, pode ser aplicada aos dados acústicos a partir de todas as profundidades dentro de um poço para determinar a profundidade na qual o mecanismo de produção de ruído muda de ruído de jato simplesmente monofásico para ser baseado em interação multifásica.

[00097] Em termos da aplicação de tal medida, é considerado um poço que está sendo monitorado por um DAS de fibra óptica, pelo menos ao longo da zona de produção. O DAS de fibra óptica é capaz de produzir uma saída acústica espacialmente de alta resolução de tal modo que um sinal acústico separado possa ser resolvido tipicamente a cada 1m a 5m. Com o uso de cabos especiais, por exemplo, com fibras ópticas helicoidalmente envoltas nos mesmos, a resolução espacial acústica pode ser aumentada para estar na escala de cm, por exemplo, tão baixa quanto alguns cm. O ponto importante para as presentes finalidades, contudo, é de que os sinais acústicos de amplo espectro individuais possam ser resolvidos em uma alta resolução espacial ao longo da zona de produção.

[00098] Conforme notado acima, cada sinal acústico individual pode ser sinal processado, por exemplo, com o auxílio de técnicas de Fourier, para obter espectros de frequência de variante de tempo, que podem ser a média de tempo para produzir um espectro de frequência médio para um ponto de medição específico para cada comprimento espacial que possa ser resolvido. Contudo, conforme notado acima, a simples revisão dos espectros de frequência de média de tempo por si só pode não ser suficiente para permitir quaisquer diferenças nos mesmos relacionadas a mudanças na produção dentro da zona de produção a ser determinada, e, por isso, os próprios espectros de frequência devem ser submetidos a uma análise adicional, e, em particular, em algumas concretizações, observando o grau de curtose dos espectros de frequência. Sob este aspecto, a curtose de um espectro de frequência é uma medida de quão alto ou plano é um espectro de frequência, na medida em que um espectro que é concentrado em torno de uma única frequência, com a amplitude rapidamente caindo em frequências de cada lado, poderia ter um excesso de curtose positivo, ou ser considerado como sendo leptocúrtico. Contrariamente, um espectro que parece mais uma distribuição normal de frequências em torno de uma frequência central é considerado como sendo mesocúrtico, apresentando zero excesso de curtose, enquanto um espectro que é mais amplo e mais plano do que uma distribuição normal, é considerado como sendo platicúrtico, e apresenta um excesso de curtose negativo. Sob este aspecto, o termo "excesso de curtose" é definido como o valor de curtose encontrado da distribuição que é medida (isto é, neste caso, os espectros de frequência), menos três. Detalhes adicionais sobre o modo como medir a curtose podem ser encontrados em https://en.wikipedia.org/wiki/Curtose.

[00099] Com o acima em mente, portanto, em concretizações adicionais, a saída de DAS de fibra óptica de ao longo da zona de interesse no poço, tipicamente a zona de perfuração, é processada para determinar os espectros de frequência para as zonas de medição disponíveis ao longo do poço (determinadas pela resolução espacial do DAS), e então os próprios espectros de frequência determinados são submetidos ao processamento adicional para determinar um valor de curtose de cada espectro. Os espectros de frequência e os valores de curtose associados são repetidamente atualizados ao longo da zona de perfuração, e, nesses pontos ao longo do poço onde o fluxo predominantemente monofásico se transforma em fluxo multifásico, por exemplo, onde a água entra em um poço de gás, espera-se ver uma ligeira mudança nos espectros de frequência, mas que deve ser representada como uma mudança maior na curtose medida. Por conseguinte, observando a zona de perfuração monitorada e calculado os valores de curtose para segmentos monitorados ao longo da mesma (na resolução espacial do DAS), mudanças nos valores calculados da curtose podem indicar uma mudança na fase do fluxo nesse mesmo ponto, isto é, uma mudança de fluxo monofásico para multifásico, onde, por exemplo, água ou óleo está entrando em um poço de gás. O monitoramento dos valores de curtose derivados dos espetros de frequência ao longo do comprimento da zona de produção pode indicar, portanto, mudanças no fluxo multifásico ao longo do poço.

[000100] Naturalmente, o monitoramento do fluxo multifásico usando valores de curtose derivados dos espectros de frequência não é limitado no uso ao fundo de poços, mas pode ser aplicado mais geralmente a qualquer tubo de transporte de fluido, seja no fundo de poço ou de outro modo. Além disso, a concretização acima não é limitada apenas ao uso de valores de curtose como representativos da distribuição de frequência. Outros parâmetros representativos dos sinais acústicos detectados, tal como a assimetria da distribuição de frequência, ou a rugosidade (força de flutuação) do próprio sinal efetivo podem ser usados como alternativas ou além da observação da curtose em pontos ao longo do tubo. Sob este aspecto, a "assimetria" da distribuição de frequência é uma medida da assimetria da distribuição em torno de sua média (vide, por exemplo, https://en.wikipedia.org/wiki/Skewness para uma discussão adicional de assimetria). Mudanças na assimetria da distribuição de frequência da acústica de um fluxo monitorado ao longo de um tubo podem indicar mudanças no fluxo, por exemplo, mudanças devido à introdução de uma segunda fase no fluxo (por exemplo, água que entra em um fluxo de óleo em um poço), por meio de exemplo.

[000101] Por outro lado, a rugosidade (força de flutuação) do sinal acústico monitorado não se refere a uma distribuição de frequência do sinal, mas, em vez disso, às propriedades da própria forma de onda efetiva. A rugosidade de um sinal quantifica a percepção subjetiva da rápida modulação de amplitude do sinal monitorado, e é medida em aspers, ao passo que a força de flutuação quantifica a percepção subjetiva de uma modulação de amplitude mais lenta (sub 20 Hz), e é medida em vacils. Mais detalhes sobre como encontrar tanto a rugosidade ou a força de flutuação de um sinal estão disponíveis na data de prioridade na seguinte URL:

[000102] http://www.salford.ac.uk/computing-science- engineering/research/acoustics/psychoacoustics/sound-quality-making- products-sound-better/sound-quality-testing/rugosidade-fluctuation- strength basta observar aqui que a rugosidade R de um sinal é encontrada usando:

[000103] onde cal é um fator de calibração, fmod é a frequência de modulação e ΔL é a profundidade de mascaramento percebida, ao passo que a força de flutuação F de um sinal é encontrada usando:

[000104] Em termos de usar rugosidade e força de flutuação para o monitoramento de fase de fluxo ao longo de um tubo, novamente os sinais acústicos de ao longo do tubo, conforme medidos pelo DAS de fibra óptica, podem ser processados de acordo com o acima para determinar os valores tanto de rugosidade quanto de flutuação para múltiplas posições ao longo do tubo. Se os valores de rugosidade e/ou flutuação mudarem ao longo do tubo, então mudanças no fluxo dentro do tubo poderão ser também inferidas. Detecção de fluxo entre zonas de perfuração

[000105] Um cabo de fluxo ou medidor de fluxo envolto pode ser instalado entre zonas de perfuração a fim de rastrear turbilhões vortical. Geometria da instalação

[000106] Será notado que o método de instalação usado para o cabo terá um impacto sobre o sinal recebido. Por exemplo, para um cabo suspenso dentro do volume de produção próximo a uma perfuração, a interação de estrutura de fluido não acústico de campo próximo poderá ser usada para identificar a atividade de fluxo. G. Detecção de fluxo bifásico não homogêneo com o respectivo cabeamento

[000107] A Figura 18 descreve uma concretização adicional que pode ser usada para fluxos bifásicos não homogêneos, onde um tubo em que o fluxo está em movimento é cablado com o respectivo cabeamento de fibra óptica em uma pluralidade de localizações em torno de sua circunferência, e, em particular, com a intenção de que um respectivo comprimento de cabo é provido para respectivas fases. Desse modo, por exemplo, a Figura 18 mostra um fluxo bifásico de gás-líquido estratificado não homogêneo em um tubo que foi cablado com um primeiro comprimento de fibra helicoidalmente envolto na forma de um "cabo de fluxo" (conforme mencionado anteriormente) posicionado em uma primeira posição (neste caso, a superfície superior do tubo) em torno do tubo, e um segundo comprimento de fibra helicoidalmente envolto na forma de um cabo de fluxo posicionado em uma segunda posição (neste caso, a superfície inferior do tubo) em torno do tubo, em ambos os casos, os comprimentos da fibra correndo geralmente paralelos ao eixo longo do tubo, e conectados por fibra extra ao sistema de DAS.

[000108] Em uso, o primeiro cabo, o cabo 1, no topo do tubo detecta as propriedades de fluxo da fase de gás, e, em particular, permite a derivação da velocidade de fluxo v1 da fase de gás, usando as várias técnicas descritas acima. O segundo cabo, o cabo 2, localizado no fundo do tubo detecta as propriedades de fluxo da fase líquida, e permite a derivação independente da velocidade de fluxo v2 da fase líquida. As velocidades de fluxo podem ser encontradas usando a velocidade das técnicas de som de Doppler acima descritas, ou com o rastreamento dos respectivos turbilhões nos respectivos fluxos das respectivas fases, conforme descrito acima.

[000109] A fração de vazio de gás ocupada pela relação de fase de gás e líquido de água poderá ser encontrada, uma vez que a seção transversal ocupada por cada fase seja determinada. A seção transversal pode ser determinada ao encontrar o nível de líquido da fase líquida, ao encontrar as frequências de corte nas curvas de dispersão dos gráficos k-® obtidos das medições de DAS usando os cabos de fluxo, conforme descrito acima com relação à Figura 15. Uma vez que o nível da fase líquida tenha sido encontrado, a fração de vazio de gás, e, consequentemente, toda a composição do fluxo não homogêneo estratificado poderão ser encontradas, usando as técnicas descritas anteriormente.

[000110] Com a disposição acima, portanto, os dados de detecção acústica distribuídos adicionais podem ser agrupados a partir de uma pluralidade de pontos em torno do tubo, e, em particular, com a provisão de um respectivo comprimento de detecção de fibra localizada próximo ao local onde é esperado que cada fase de gás ou líquido, conforme apropriado, esteja dentro do tubo. O comprimento da fibra é preferivelmente um comprimento de "fluxo-cabo" helicoidalmente enrolado, que provê uma maior resolução de detecção espacial ao longo de seu comprimento axial, mas, em outras concretizações, pode ser simplesmente um comprimento substancialmente reto ou suavemente curvo de fibra, que não é helicoidalmente enrolado. Os respectivos comprimentos de fibra proveem respectivos conjuntos de dados de detecção acústica distribuídos para cada localização dos mesmos, que podem ser então processados separadamente entre si para determinar propriedades de fluxo das diferentes fases respectivamente a partir dos mesmos. Acredita-se que, em algumas circunstâncias, isto possa prover um melhor desempenho.

[000111] A figura 18 ilustra um sistema de sensores acústicos distribuídos de fibra óptica, possuindo um sistema DAS de interrogador; e um primeiro cabo 1 de detecção de fibra óptica localizado na superfície superior do tubo e correndo substancialmente paralelo ao comprimento do tubo em uma região de detecção e um segundo cabo 2 de detecção de fibra óptica localizado na superfície inferior do tubo e correndo substancialmente paralelo ao comprimento do tubo na região de detecção. Os primeiro e segundo cabos 1, 2 de detecção sendo conectados em série por uma conexão de fibra óptica para fornecer um cabo de detecção em série com duas porções de detecção na forma do primeiro e segundo cabos de detecção, o cabo de detecção em série sendo conectado em uso ao sistema DAS do interrogador.

[000112] O pelo menos um ou ambos dos primeiro e segundo cabos de detecção de fibra óptica do sistema de sensores acústicos distribuídos de fibra óptica são cabos helicoidalmente enrolados. Ademais, em uso, o sensor acústico distribuído de fibra óptica gera um conjunto de dados acústicos para ser usado em um método de monitorar fluxo multifásico em uma estrutura. H. Sistema de Processamento para o Monitoramento de Fluxo

[000113] A Figura 13 é um diagrama de blocos de um sistema de processamento para processar dados de DAS para obter os dados de fluxo e de composição usando os métodos acima descritos. O sistema de computador de uso geral 1300 é provido com um processador 13010, uma memória 1320, uma interface de entrada/saída 1340 para receber e transmitir dados, e uma interface de saída de vídeo 1330 que controla um monitor de saída. Também é provido um meio de armazenamento legível por computador 1350, tal como uma unidade de disco rígido (HH), um flash drive, ou semelhante. No meio de armazenamento 1350 é armazenado um programa de controle 1352 que provê controle total do sistema bem como a velocidade do programa de cálculo de som 1354, velocidade de fluxo via programa de turbilhões 1356, velocidade de fluxo via programa de cálculo de Doppler 1362, e programa de cálculo de composição 1358. Os dados de resultados 1360 são também armazenados no meio de armazenamento, correspondendo às frequências e às composições determinadas para determinados dados de entrada. Rastreios de entrada de DAS que são processados pelos programas acima são armazenados como registros de DAS 1364, e, além disso, são também armazenadas inúmeras tabelas de consulta que relacionam a composição à velocidade do som, correspondendo aos conjuntos de dados representados pelos gráficos mostrados nas Figuras 8 a 12.

[000114] A Figura 14 ilustra um dos métodos de operação do sistema de processamento acima descrito. Neste exemplo, um registro de DAS 1364 é recebido, e a velocidade do programa de cálculo de som processa os dados de rastreio de DAS para determinar a velocidade do som em ambas as direções. A velocidade dos dados de som é então salva. A seguir, na etapa 14.4, a velocidade do fluxo via o programa de cálculo de Doppler 1362 calcula a velocidade do fluxo, a partir dos desvios por efeito de Doppler na velocidade do som, conforme descrito acima. Além disso, a velocidade dos dados de som é também usada como uma entrada no programa de cálculo de composição 1358, que usa a composição apropriada versus a velocidade da tabela de consulta de som 1366 para determinar a composição da velocidade de som encontrada. Alternativamente, o programa de cálculo de composição 1358 pode também determinar a composição para fluxos não homogêneos usando as técnicas de análise modal acima descritas, que envolvem olhar para os pontos de rotação na curva de dispersão.

[000115] Desta maneira, o sistema de processamento pode processar os rastreios de DAS usando as técnicas acima descritas em mais detalhes para encontrar tanto a taxa de vazão quanto a composição de fluxos multifásicos. É notado que o processamento acima descrito pode ser executado dinamicamente nos dados de DAS, à medida que os dados são produzidos pelo DAS, em cujo caso a taxa de vazão e a composição podem ser dinamicamente providas no local, ou podem ser também executadas algum tempo mais tarde nos registros dos rastreios de DAS. Desse modo, as concretizações da invenção referem-se ao pós-processamento de dados DAS, seja imediatamente após terem sido capturados, seja separadamente algum tempo mais tarde após a captura.

[000116] Várias modificações podem ser feitas às concretizações acima descritas para prover concretizações adicionais, qualquer e todas as quais se destinam a ser abrangidas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Método de monitorar fluxo multifásico em uma estrutura, caracterizado pelo fato de que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído de fibra óptica disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, determinar a velocidade das medições de som no fluxo; determinar uma composição multifásica do fluxo ou mudanças na composição do fluxo em função da velocidade determinada das medições de som, em que a determinação da composição multifásica do fluxo adicionalmente compreende aplicar a velocidade determinada das medições de som aos dados de consulta predeterminados referentes à velocidade do som à composição multifásica para determinar a composição multifásica do fluxo, e em que o fluxo multifásico é uma mistura trifásica de líquido-líquido-gás substancialmente homogeneizada, o método adicionalmente compreendendo determinar a composição da parte de líquido-líquido da mistura usando uma primeira tabela de consulta relacionando a velocidade do som com uma composição bifásica de líquido-líquido, e então usar a composição de líquido-líquido determinada como uma linha de base para determinar a fração de vazio de gás usando uma segunda tabela de consulta relacionando a velocidade do som com uma composição bifásica de líquido-gás.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados acústicos distribuídos compreende respectivos subconjuntos de dados registrados pelos respectivos comprimentos de fibra posicionados em pontos discretos ao redor da borda da estrutura, os pontos discretos sendo selecionados de modo a serem respectivamente proximais a respectivas fases de fluxo não homogêneo no fluxo multifásico.

3. Método de monitorar fluxo multifásico em uma estrutura, caracterizado pelo fato de que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído de fibra óptica disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, gerar dados k-® em função dos dados acústicos distribuídos; identificar curvas de dispersão dentro dos dados k-®; e determinar uma composição multifásica do fluxo em função de uma ou mais propriedades das curvas de dispersão identificadas; em que a determinação da composição multifásica do fluxo inclui identificar uma frequência de corte das curvas de dispersão, em que um ponto de rotação na curva de dispersão é indicativo de uma frequência de corte, e aplicar a frequência de corte identificada a uma tabela de consulta de frequência de corte relacionando a frequência de corte da curva de dispersão com uma composição multifásica para determinar a composição multifásica do fluxo.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados acústicos distribuídos compreende respectivos subconjuntos de dados registrados pelos respectivos comprimentos de fibra posicionados em pontos discretos ao redor da borda da estrutura, os pontos discretos sendo selecionados de modo a serem respectivamente proximais a respectivas fases de fluxo não homogêneo no fluxo multifásico.

5. Método de monitorar um fluxo multifásico em uma estrutura, caracterizado pelo fato de que compreende: receber um conjunto de dados acústicos distribuídos obtidos por um sensor acústico distribuído de fibra óptica disposto para monitorar a estrutura; a partir dos dados acústicos distribuídos, determinar as distribuições de frequência acústica referentes a uma ou mais propriedades dos dados acústicos distribuídos; a partir das distribuições de frequência acústica determinadas, calcular uma ou mais propriedades das distribuições de frequência acústica; e determinar mudanças na composição do fluxo em função dos valores de propriedade de distribuição calculados.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a determinação compreende identificar mudanças nos valores de propriedade de distribuição calculados ao longo da estrutura, as localizações de quaisquer mudanças indicando as localizações de mudanças na composição do fluxo multifásico.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que as propriedades das distribuições são qualquer uma das seguintes: i) a curtose da distribuição, e/ou ii) a assimetria da distribuição.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto de dados acústicos distribuídos compreende respectivos subconjuntos de dados registrados pelos respectivos comprimentos de fibra posicionados em pontos discretos em torno da borda da estrutura, os pontos discretos sendo selecionados de modo a serem respectivamente proximais às respectivas fases de fluxo não homogêneo no fluxo multifásico.

9. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um processador, e um meio de armazenamento legível por computador não transitivo que armazena instruções legíveis por computador assim dispostas de tal modo que, quando executadas pelo processador, as instruções fazem com que o processador execute o método como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.