BR112021003219A2

BR112021003219A2 - multiplexação por divisão de tempo de sistemas de detecção de fundo de poço distribuídos

Info

Publication number: BR112021003219A2
Application number: BR112021003219-3A
Authority: BR
Inventors: Alexander Michael Barry; William Albert Johnston; Ian Mitchell
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-05-18
Also published as: AU2019325988B2; EP3841409A4; CA3110164C; CA3110164A1; US10746016B2; AU2019325988A1; EP3841409A1; US20200063550A1; WO2020041064A1

Abstract

MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO DE SISTEMA DE DETECÇÃO DE FUNDO DE POÇO DESTRIBUÍDOS A presente invenção se refere a sistemas de interrogação de fibra óptica de fundo de poço. Os sistemas incluem um sistema de controle de fibra óptica, um primeiro sistema de detecção, um segundo sistema de detecção, uma fibra óptica disposta dentro de um poço, e uma chave óptica disposta entre a fibra óptica e o primeiro e o segundo sistemas de detecção, sendo que o sistema de controle de fibra óptica executa o controle de multiplexação por divisão de tempo da chave óptica, sendo que o primeiro sistema de detecção é operacionalmente conectado à fibra óptica e o segundo sistema de detecção não é conectado à fibra óptica, e controla adicionalmente a chave óptica de modo que o segundo sistema de detecção seja operacionalmente conectado à fibra óptica e o primeiro sistema de detecção não seja conectado à fibra óptica.

Description

"MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO DE SISTEMAS DE DETECÇÃO DE FUNDO DE POÇO DISTRIBUÍDOS" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente US nº 16/106307, depositado em 21 de agosto de 2018, o qual está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

1. Campo da invenção

[0002] A presente invenção se refere, de modo geral, a ferramentas de fundo de poço e, mais particularmente, a sistemas de fibra óptica de operações, métodos e aparelhos de fundo de poço para controlar os sistemas de fibra óptica.

2. Descrição da técnica relacionada

[0003] Poços de exploração são perfurados profundamente no solo para muitas aplicações, como sequestro de dióxido de carbono, produção de energia geotérmica, e exploração e produção de hidrocarbonetos. Em todas as aplicações, os poços de exploração são perfurados de modo que passem através de ou permitam o acesso a um material (por exemplo, um gás ou fluido) contido em uma formação situada abaixo da superfície do solo. Diferentes tipos de ferramentas e instrumentos podem ser dispostos nos poços para executar várias tarefas e medições.

[0004] As ferramentas e componentes de fundo de poço estão sujeitos a várias condições ambientais, condições operacionais e outros eventos. Assim sendo, os componentes de fundo de poço podem estar sujeitos a desgaste, fadiga, dano etc. Consequentemente, pode ser vantajoso ter sistemas e processos de monitoramento para monitorar a saúde dos componentes de fundo de poço. Adicionalmente, pode ser desejada a obtenção de diferentes dados e informações durante tais operações de fundo de poço. Um mecanismo para obtenção de tais dados é através do uso de fibras ópticas que são dispostas no fundo de poço e interrogadas a partir da superfície. Os dados ópticos podem ser usados para extrair informações referentes a temperatura, propriedades acústicas, tensões mecânicas, esforços ou outras informações. Cada um desses conjuntos de dados pode exigir que comprimentos de onda de luz similares ou idênticos sejam transmitidos ao fundo de poço, mas o processamento para obter os dados adequados pode ser diferente. Dessa forma, pode ser difícil a execução de uma interrogação simultânea. Sistemas de interrogação e de fibra óptica aprimorados podem, portanto, ser desejáveis.

SUMÁRIO

[0005] São revelados, na presente invenção, sistemas e métodos relacionados a sistemas de interrogação de fibra óptica. Os sistemas incluem um sistema de controle de fibra óptica, um primeiro sistema de detecção, um segundo sistema de detecção, uma fibra óptica disposta dentro de um poço e uma chave óptica disposta entre a fibra óptica e o primeiro e o segundo sistemas de detecção, sendo que o sistema de controle de fibra óptica executa o controle de multiplexação por divisão de tempo da chave óptica, sendo que o primeiro sistema de detecção está operacionalmente conectado à fibra óptica e o segundo sistema de detecção não está conectado à fibra óptica, e controla adicionalmente a chave óptica de modo que o segundo sistema de detecção esteja operacionalmente conectado à fibra óptica e o primeiro sistema de detecção não esteja conectado à fibra óptica.

[0006] Os métodos para interrogação de uma ou mais fibras ópticas dispostas no fundo de poço incluem conectar operacionalmente um sistema de controle de fibra óptica, um primeiro sistema de detecção, um segundo sistema de detecção e uma chave óptica às uma ou mais fibras ópticas, comutando qual dentre o primeiro sistema de detecção e o segundo sistema de detecção está operacionalmente conectado às uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica, mediante o controle de multiplexação por divisão de tempo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] O assunto, que é considerado como a invenção, é particularmente descrito e distintamente reivindicado nas reivindicações ao final deste relatório descritivo. O supracitado e outras características e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos em anexo, sendo que elementos semelhantes são numerados de modo similar, em que:

[0008] a Figura 1 é um sistema de perfuração exemplificador que pode empregar modalidades da presente revelação;

[0009] a Figura 2 representa um sistema para estimulação de formação e produção de hidrocarbonetos que pode incorporar modalidades da presente revelação;

[0010] a Figura 3 é um diagrama esquemático de um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[0011] a Figura 4 é uma ilustração esquemática de um campo com múltiplos poços empregando um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[0012] a Figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da presente revelação, tendo múltiplas fibras ópticas dispostas em um único poço; e

[0013] a Figura 6 é uma ilustração esquemática de um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da presente revelação, tendo uma única fibra óptica disposta em um único poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um sistema de perfuração que inclui uma coluna de perfuração 20 tendo um conjunto de fundo de poço 90, também chamado de conjunto de fundo de poço (BHA - "bottom hole assembly"), transportado em um poço 26 que penetra em uma formação de solo 60. O sistema de perfuração 10 inclui uma torre de perfuração convencional 11 erigida em um piso 12 que suporta uma mesa rotativa 14 que é girada por uma unidade motriz principal, como um motor elétrico (não mostrado), em uma velocidade de rotação desejada. A coluna de perfuração 20 inclui um tubo de perfuração 22 (por exemplo, um tubular de perfuração) se estendendo para baixo a partir da mesa rotativa 14 e para dentro do poço inacabado 26. Uma ferramenta de desintegração 50, como uma broca de perfuração fixada à extremidade do BHA 90, desintegra as formações geológicas ao ser girada para perfurar o poço 26. A coluna de perfuração 20 é acoplada a um guincho de perfuração 30 através de uma junta de kelly 21, cabeça de injeção 28 e linha 29 através de uma polia 23. Durante as operações de perfuração, o guincho 30 é operado para controlar o peso sobre a broca, o que afeta a taxa de penetração. A operação do guincho 30 é bem conhecida na técnica e não será, portanto, descrita em detalhe aqui.

[0015] Durante as operações de perfuração, um fluido de perfuração 31 adequado (também chamado de "lama") proveniente de uma fonte ou dique de lama 32 é circulado sob pressão através da coluna de perfuração 20 por uma bomba de lama 34. O fluido de perfuração 31 passa para dentro da coluna de perfuração 20 através de um amortecedor de surtos de pressão 36, linha de fluido 38 e da junta do kelly 21. O fluido de perfuração 31 é descarregado no fundo do poço 51 através de uma abertura na ferramenta de desintegração 50. O fluido de perfuração 31 circula poço acima através do espaço anular 27 entre a coluna de perfuração 20 e o poço 26, e retorna ao tanque de lama 32 por meio de uma linha de retorno 35. Um sensor S1 na linha 38 fornece informações sobre a taxa de fluxo de fluidos. Um sensor de torque de superfície S2 e um sensor S3 associado à coluna de perfuração 20 respectivamente fornecem informações sobre o torque e a velocidade de rotação da coluna de perfuração. Adicionalmente, um ou mais sensores (não mostrados) associados à linha 29 são usados para fornecer informações sobre a carga no gancho da coluna de perfuração 20 e sobre outros parâmetros desejados em relação à perfuração do poço 26. O sistema pode incluir adicionalmente um ou mais sensores de fundo de poço 70 situados na coluna de perfuração 20 e/ou no BHA 90.

[0016] Em algumas aplicações, a ferramenta de desintegração 50 é girada apenas mediante a rotação do tubo de perfuração 22. Entretanto, em outras aplicações, um motor de perfuração 55 (motor de lama) disposto no BHA 90 é usado para girar a ferramenta de desintegração 50 e/ou para sobrepor ou suplementar a rotação da coluna de perfuração 20. Em qualquer dos casos, a taxa de penetração (ROP - "rate of penetration") da ferramenta de desintegração 50 para dentro do poço 26 para uma dada formação e um conjunto de perfuração depende muito do peso na broca e da velocidade de rotação da broca de perfuração. Em um aspecto da modalidade da Figura 1, o motor de lama 55 é acoplado à ferramenta de desintegração 50 por meio de um eixo de acionamento (não mostrado) disposto em um conjunto de mancal 57. O motor de lama 55 gira a ferramenta de desintegração 50 quando o fluido de perfuração 31 passa através do motor de lama 55 sob pressão. O conjunto de mancal 57 suporta as forças radial e axial da ferramenta de desintegração 50, o empuxo descendente do motor de perfuração e a carga ascendente reativa proveniente do peso aplicado na broca. Estabilizadores 58 acoplados ao conjunto de mancal 57 e outros locais adequados agem como centralizadores para a porção mais inferior do conjunto de motor de lama e outros tais locais adequados.

[0017] A unidade de controle de superfície 40 recebe sinais provenientes dos sensores de fundo de poço 70 e dispositivos através de um sensor 43 colocado na linha de fluido 38, bem como de sensores S1, S2, S3, sensores de carga no gancho e quaisquer outros sensores usados no sistema, e processa esses sinais de acordo com as instruções programadas fornecidas à unidade de controle de superfície 40. A unidade de controle de superfície 40 exibe os parâmetros de perfuração desejados e outras informações em uma tela/monitor 42 para uso por um operador no local da plataforma a fim de controlar as operações de perfuração. A unidade de controle de superfície 40 contém um computador, memória para armazenar dados, programas de computador, modelos e algoritmos acessíveis a um processador no computador, um gravador, como uma unidade de fita, uma unidade de memória etc. para registrar dados, e outros periféricos. A unidade de controle de superfície 40 pode incluir também modelos de simulação para uso pelo computador para processar dados de acordo com as instruções programadas. A unidade de controle responde a comandos de usuário inseridos através de um dispositivo adequado, como um teclado. A unidade de controle 40 está adaptada para ativar alarmes 44 quando ocorrem certas condições de operação arriscadas ou indesejáveis.

[0018] O BHA 90 contém também outros sensores e dispositivos ou ferramentas para fornecer várias medições referentes à formação circundante ao poço e para a perfuração do poço 26 ao longo de uma trajetória desejada. Esses dispositivos podem incluir um dispositivo para medir a resistividade da formação próximo à e/ou diante da broca de perfuração, um dispositivo de raios gama para medir a intensidade de raios gama da formação e dispositivos para determinar a inclinação, o azimute e a posição da coluna de perfuração. Uma ferramenta de resistividade da formação 64, feita de acordo com uma modalidade aqui descrita pode ser acoplada em qualquer local adequado, inclusive acima de um subconjunto de arranque mais baixo 62, para estimar ou determinar a resistividade da formação próximo à ou diante da ferramenta de desintegração 50 ou em outros locais adequados. Um inclinômetro 74 e um dispositivo de raios gama 76 podem ser adequadamente dispostos para determinar respectivamente a inclinação do BHA e a intensidade de raios gama da formação. Podem ser usados quaisquer inclinômetro e dispositivo de ralos gama adequados. Além disso, um dispositivo de azimute (não mostrado), como um magnetômetro ou um dispositivo giroscópico, pode ser usado para determinar o azimute da coluna de perfuração. Esses dispositivos são conhecidos na técnica e, portanto, não são descritos com detalhes na presente invenção. No exemplo de configuração descrito acima, o motor de lama 55 transfere potência para a ferramenta de desintegração 50 através de um eixo de acionamento oco que também permite que o fluido de perfuração passe do motor de lama 55 para a ferramenta de desintegração 50. Em uma modalidade alternativa da coluna de perfuração 20, o motor de lama 55 pode ser acoplado abaixo do dispositivo de medição de resistividade 64 ou em qualquer outro local adequado.

[0019] Ainda com referência à Figura 1, outros dispositivos de perfilagem durante a perfuração (LWD - "logging-while-drilling") (em geral indicados aqui pelo número 77), como os dispositivos para medição da porosidade, da permeabilidade,

da densidade, das propriedades de rocha, das propriedades de fluido, etc. da formação, podem ser dispostos em locais adequados no BHA 90 a fim de fornecer informações úteis para a avaliação das formações de subsuperfície ao longo do poço 26. Tais dispositivos podem incluir, mas não se limitam a, ferramentas acústicas, ferramentas nucleares, ferramentas de ressonância magnética nuclear e ferramentas de amostragem e teste de formação.

[0020] Os dispositivos acima observados transmitem dados para um sistema de telemetria de fundo de poço 72, que, por sua vez, transmite os dados recebidos poço acima para a unidade de controle de superfície 40. O sistema de telemetria de interior de poço 72 também recebe sinais e dados a partir da unidade de controle de superfície 40 e transmite superfície tais sinais e dados recebidos para os dispositivos de interior de poço adequados. Em um aspecto, um sistema de telemetria de pulso de lama pode ser usado para comunicação de dados entre os sensores de fundo de poço 70 e dispositivos e os equipamentos de superfície durante operações de perfuração. Um sensor 43 (por exemplo, um transdutor) colocado na linha de alimentação de lama 38 detecta os pulsos de lama responsivos aos dados transmitidos pela telemetria de fundo de poço 72. O sensor 43 gera sinais elétricos em resposta às variações de pressão de lama e transmite esses sinais por meio de um condutor 45 à unidade de controle de superfície 40. Em outros aspectos, qualquer outro sistema de telemetria adequado pode ser usado para comunicação de dados bidirecional entre a superfície e o BHA 90, incluindo mas não se limitando a, um sistema de telemetria acústico, um sistema de telemetria eletromagnético, um sistema de telemetria sem fio que pode usar repetidores na coluna de perfuração ou no poço e uma tubulação com fio. A tubulação com fio pode ser composta pela união de seções de tubulação de perfuração, em que cada seção de tubulação inclui um link de comunicação de dados que funciona ao longo da tubulação. A conexão de dados entre as seções de tubulação pode ser produzida por meio de qualquer método adequado, incluindo mas não se limitando a, conexões elétricas ou ópticas duras, indução, métodos de acoplamento capacitivo ou ressonante. No caso em que um flexitubo (tubulação em espiral) é usado como a tubulação de perfuração 22, o link de comunicação de dados pode funcionar ao longo de um lado do flexitubo.

[0021] O sistema de perfuração descrito até aqui se refere àqueles sistemas de perfuração que usam uma tubulação de perfuração para transportar o BHA 90 para o poço de exploração 26, sendo que o peso sobre a broca é controlado a partir da superfície, tipicamente mediante o controle da operação do guincho. Entretanto, um grande número dos atuais sistemas de perfuração, especialmente para perfuração de poços de exploração altamente desviados e horizontais, usa flexitubo para transportar o conjunto de perfuração poço abaixo. Em tal aplicação, um propulsor é às vezes instalado na coluna de perfuração para fornecer a força desejada sobre a broca de perfuração. Além disso, quando é usado o flexitubo, a tubulação não é girada por uma mesa rotativa mas, em vez disso, é injetada para dentro do poço por um injetor adequado, enquanto o motor de fundo de poço, como o motor de lama 55, gira a ferramenta de desintegração 50. Para a perfuração marítima, uma plataforma marítima ou uma embarcação é usada para suportar o equipamento de perfuração, incluindo a coluna de perfuração.

[0022] Ainda com referência à Figura 1, pode ser fornecida uma ferramenta de resistividade 64 que inclui, por exemplo, uma pluralidade de antenas incluindo, por exemplo, transmissores 66a ou 66b e receptores 68a ou 68b. A resistividade pode ser uma propriedade de formação que é de interesse na tomada de decisões de perfuração. O versado na técnica reconhecerá que outras ferramentas de propriedade da formação podem ser empregadas com a, ou em lugar da, ferramenta de resistividade 64.

[0023] Agora com referência à Figura 2, é mostrada uma ilustração esquemática de uma modalidade de um sistema 200 para a produção de hidrocarbonetos e/ou avaliação de uma formação de solo 202 que pode empregar modalidades da presente revelação. O sistema 200 inclui uma coluna de poço 204 disposta em um poço 206. Em uma modalidade, a coluna 204 inclui uma pluralidade de segmentos de coluna ou, em outras modalidades, é um conduto contínuo como um flexitubo. Conforme descrito na presente invenção, "coluna" se refere a qualquer estrutura ou transportador adequado para baixar uma ferramenta ou outro componente através de um poço ou conectar uma broca de perfuração à superfície, e não se limita à estrutura e à configuração aqui descritas. O termo "transportador", como usado aqui, significa qualquer dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro que possa ser usado para transportar, alojar, apoiar ou de outro modo facilitar o uso de outro dispositivo, componente de dispositivo, combinação de dispositivos, meios e/ou membro. Exemplos de transportadores não limitadores incluem, mas não se limitam a, tubos de revestimento, cabos de aço, sondas de cabo de aço, sondas de arame, explosivos de queda, subs de fundo de poço, conjuntos de fundo de poço e colunas de perfuração.

[0024] Em uma modalidade, o sistema 200 é configurado como um sistema de estimulação hidráulica. Conforme descrito na presente invenção, "estimulação" pode incluir qualquer injeção de um fluido em uma formação. Um fluido pode ser qualquer substância fluxível como um líquido ou um gás, ou um sólido fluxível como areia. Nessa modalidade, a coluna 204 inclui um conjunto de fundo de poço 208 que inclui uma ou mais ferramentas ou componentes para facilitar a estimulação da formação

202. Por exemplo, a coluna 204 inclui um conjunto de fluido 210, como um dispositivo de luva de fratura, ou "frac", ou um sistema de bombeamento submersível elétrico e um conjunto de perfuração 212. Exemplos do conjunto de perfuração 212 incluem cargas conformadas, maçaricos, projéteis e outros dispositivos para perfurar uma parede e/ou um revestimento de poço. A coluna 204 pode incluir também componentes adicionais, como um ou mais subs de isolamento ou obturador 214.

[0025] Um ou mais dentre o conjunto de fundo de poço 208, o conjunto de fraturamento 210, o conjunto de perfuração 212 e/ou os subs de obturador 214 podem incluir circuitos eletrônicos ou processadores adequados configurados para se comunicarem com uma unidade de processamento de superfície e/ou controlar a respectiva ferramenta ou conjunto. Um sistema de superfície 216 pode ser fornecido para extrair material (por exemplo fluidos) da formação 202 ou para injetar fluidos através da coluna 204 na formação 202 com o propósito de fraturar.

[0026] Conforme mostrado, o sistema de superfície 216 inclui um dispositivo de bombeamento 218 em comunicação fluida com um tanque 220. Em algumas modalidades, o dispositivo de bombeamento 218 pode ser usado para extrair fluido, como hidrocarbonetos, da formação 202 e armazenar o fluído extraído no tanque

220. Em outras modalidades, o dispositivo de bombeamento 218 pode ser configurado para injetar fluido do tanque 220 no interior da coluna 204 e introduzi- lo na formação 202 para, por exemplo, estimular e/ou fraturar a formação 202.

[0027] Um ou mais sensores de taxa de fluxo e/ou pressão 222, conforme mostrado, estão dispostos em comunicação fluida com o dispositivo de bombeamento 218 e a coluna 204 para medição de características de fluido. Os sensores 222 podem ser posicionados em qualquer local adequado, como próximo a (por exemplo na saída de descarga) ou no interior do dispositivo de bombeamento 218, na ou próximo a uma cabeça de poço, ou em qualquer outro local ao longo da coluna 204 e/ou no poço 206.

[0028] Uma unidade de processamento e/ou controle 224 está disposta em comunicação operável com os sensores 222, com o dispositivo de bombeamento 218 e/ou com os componentes do conjunto de fundo de poço 208. A unidade de processamento e/ou controle 224 é configurada para, por exemplo, receber, armazenar e/ou transmitir dados gerados a partir dos sensores 222 e/ou do dispositivo de bombeamento 218 e inclui componentes de processamento configurados para analisar dados provenientes do dispositivo de bombeamento 218 e dos sensores 222, fornecer alertas ao dispositivo de bombeamento 218 ou outra unidade de controle e/ou controlar parâmetros operacionais e/ou se comunicar com e/ou controlar componentes do conjunto de fundo de poço 208. A unidade de processamento e/ou controle 224 inclui qualquer número de componentes adequados, como processadores, memória, dispositivos de comunicação e fontes de energia.

[0029] Nas configurações das Figuras 1 e 2, os componentes de fundo de poço podem incluir módulos eletrônicos ou dispositivos eletrônicos que são usados para várias funções incluindo, mas não se limitando a, funções de controle, funções de monitoramento, funções de comunicação etc. Os circuitos eletrônicos podem ser montados ao longo das colunas de fundo de poço e/ou montados ou suportados em outros dispositivos ou instrumentos transportados poço abaixo. Por exemplo, diferentes seções de tubulação, tubos, conjuntos de fundo de poço e/ou outras estruturas de fundo de poço (por exemplo, invólucros, revestimentos, estruturas de suporte, armações, seções de sonda, etc), podem incluir vários elementos eletrônicos e/ou sensores que podem ser usados para interrogação, medição, investigação, controle ou comunicação, ou empregados de outro modo, conforme será entendido pelo versado na técnica. Em algumas configurações, múltiplos poços podem estar dispostos em um campo, de modo que múltiplas instâncias de perfuração, produção, exploração e/ou investigação podem ser executadas simultaneamente, conforme será entendido pelo versado na técnica.

[0030] Os sistemas, seja em um poço único ou em uma disposição de campo, podem incluir um ou mais sistemas/componentes de fibra óptica configurados para executar várias funções, como investigação e/ou interrogação. Os sistemas de fibra óptica podem ser fornecidos para múltiplas funções, como comunicação e detecção de vários parâmetros no fundo do poço. Por exemplo, os cabos de comunicação por fibra óptica podem ser dispostos ao longo de tubulares ou, de outro modo, dispostos no fundo de poço para transmitir dados e comandos entre dois ou mais componentes de fundo de poço e/ou entre um ou mais componentes de fundo de poço e um ou mais componentes de superfície, como uma unidade de processamento de superfície. Os mesmos cabos de fibra óptica, ou outros cabos de fibra óptica, podem ser dispostos como sensores de fibra óptica configurados para medir as propriedades de fundo de poço, como temperatura, pressão, composição do fluido de fundo de poço, tensão mecânica, esforço e deformação de componentes de fundo de poço. Os componentes de fibra óptica podem ser configurados como linhas de comunicação de fibra óptica configuradas para enviar sinais ao longo dos cabos ou fibras entre componentes e/ou entre componentes e a superfície.

[0031] Tais sistemas de fibra óptica tipicamente incluem um sistema de controle de fibra óptica, como um sistema de monitoramento de fibra óptica, que é configurado para interrogar uma ou mais dentre os cabos/fibras ópticas para estimar um parâmetro de fundo de poço (por exemplo, temperaturas, propriedades acústicas, esforço, etc.). Os sistemas de controle de fibra óptica podem ser configurados como sistemas distintos/separados, ou incorporados a outros sistemas, os quais estão tipicamente situados na superfície. Em uma disposição de campo, um único sistema de controle de fibra óptica pode ser disposto em comunicação com múltiplos cabos/fibras diferentes (genericamente chamados na presente invenção de "fibra óptica") que, por sua vez, podem ser dispostos ao longo de múltiplos poços/perfurações diferentes. Por exemplo, o sistema de controle de fibra óptica pode ser conectado a componentes de fibra óptica, como fibras de comunicação e fibras de detecção de temperatura, vibração e/ou esforço. Exemplos de sistema de monitoramento incluem sistemas interferométricos de Fabry-Perot extrínsecos (EFPI - "Extrinsic Fabry-Perot Interferometric"), sistemas de reflectometria óptica no domínio da frequência (OFDR - "optical frequency domain reflectometry"), e de reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR - "optical time domain reflectometry").

[0032] O sistema de controle de fibra óptica tipicamente inclui uma fonte para transmitir luz óptica ao longo das fibras ópticas e um ou mais detectores para receber luz óptica refletida que retorna para cima pelas fibras ópticas. Em um exemplo não limitador, tais sistemas de controle de fibra óptica incluem uma unidade de reflectômetro configurada para transmitir um sinal de interrogação eletromagnético à fibra óptica e receber um sinal refletido de um ou mais locais na fibra óptica. À unidade de reflectômetro está operacionalmente conectada a uma ou mais fibras ópticas e inclui uma fonte de sinal de interrogação eletromagnético (por exemplo, uma fonte de luz pulsada, LED, laser etc.) e um detector de sinal eletromagnético. Em algumas modalidades, a unidade de reflectômetro pode incluir um processador que está em comunicação operável com a fonte de sinal e/ou o detector e pode estar configurado para controlar a fonte e receber dados do sinal refletido proveniente do detector. Em outras modalidades, um processador de sistema pode fornecer os recursos e processos descritos acima. Em algumas modalidades, a unidade de reflectômetro inclui, por exemplo, um interrogador do tipo OFDR e/ou OTDR.

[0033] Em algumas modalidades, a unidade de reflectômetro é configurada para detectar sinais refletidos devido ao espalhamento nativo ou intrínseco produzido por uma fibra óptica. Exemplos desse espalhamento intrínseco incluem espalhamento de Rayleigh, de Brillouin e de Raman. Um sistema de monitoramento pode estar configurado para correlacionar sinais refletidos recebidos com locais ao longo de um comprimento do poço. Por exemplo, o sistema de monitoramento está configurado para registrar os tempos dos sinais refletidos e associar o tempo de chegada de cada sinal refletido a um local ou região do poço. Esses sinais refletidos podem ser modelados como retículos de Bragg em fibra óptica fracamente reflexivos, e podem ser usados de modo similar a tais retículos para estimar vários parâmetros da fibra óptica ou de outras fibras ópticas e/ou componentes associados. Em algumas modalidades, o reflectômetro pode ser configurado como um interferômetro.

[0034] Embora descrito acima em relação aos serviços de perfuração e/ou completação, o versado na técnica reconhecerá que as modalidades aqui fornecidas são aplicáveis a todas as operações de fundo de poço, incluindo, mas não se limitando a, perfuração, completação, produção, exploração, etc. Adicionalmente, embora vários exemplos limitados possam ser aqui fornecidos, o versado na técnica reconhecerá que os ensinamentos aqui fornecidos são aplicáveis a uma ampla variedade de aplicações e os exemplos são meramente fornecidos para propósitos ilustrativos e explicativos.

[0035] Tipicamente, diferentes tipos de tecnologias de interrogação e/ou propriedades a serem monitoradas podem operar em comprimentos de onda iguais ou similares. Dessa forma, quando duas propriedades diferentes, como propriedades acústicas e temperatura, precisam ser medidas no fundo de poço, é preciso empregar fibras ópticas independentes separadas para evitar interferência dos sinais ao longo das fibras ópticas. Conectar dois sistemas de detecção à mesma fibra óptica ao mesmo tempo faria com que ambas as funções falhassem, pois o retroespalhamento produzido pelas diferentes tecnologias (por exemplo, detecção acústica e de temperatura) seria visível de uma para a outra. Tal interferência distorce o sinal e causa medições inválidas. Outra solução para esse problema é executar as interrogações em série, de modo que uma primeira unidade seja conectada a uma fibra óptica para executar uma primeira interrogação e, então, a primeira unidade seja removida e uma segunda unidade seja conectada à mesma fibra óptica para executar uma segunda interrogação. Em ambos os casos, os custos, seja no que diz respeito a tempo e/ou a equipamento, podem ser altos. Dessa forma, técnicas aprimoradas para execução de interrogações de fibra óptica em fundo de poço podem ser úteis.

[0036] Agora com referência à Figura 3, é mostrado um diagrama ilustrativo esquemático de um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 300. O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 300 inclui um sistema de controle de fibra óptica 302, uma chave óptica 304 e uma pluralidade de fibras ópticas 306a a 306f que estão dispostas no fundo de poço em um ou mais poços ou perfurações. Conforme mostrado, situados entre o sistema de controle de fibra óptica 302 e a chave óptica 304 estão vários sistemas de detecção tendo fontes e detectores. Por exemplo, conforme mostrado, um primeiro sistema de detecção 308 inclui uma primeira fonte 310 e um primeiro detector 312 que estão dispostos com um primeiro componente óptico direcional 314 associado e são operacionalmente conectados ao sistema de controle de fibra óptica 302. De modo similar, um segundo sistema de detecção 316 tendo uma segunda fonte 318 e um segundo detector 320 estão dispostos com um segundo componente óptico direcional 322 associado e são operacionalmente conectados ao sistema de controle de fibra óptica 302. As saídas da primeira e da segunda fontes 310, 318 são passadas através da chave óptica 304 antes de serem transmitidas para uma das fibras ópticas 306a a 306f. De modo similar, um sinal refletido que retorna de uma das fibras ópticas 306a a 306f passará através da chave óptica 304 para o respectivo componente óptico direcional 314, 322 a ser detectado em um respectivo detector 312, 320. Em algumas modalidades, o sistema de controle de fibra óptica 302 pode incluir circuitos eletrônicos compartilhados para controlar, demodular, calcular e fornecer uma rede de interface tanto para o primeiro sistema de detecção 308 quanto para o segundo sistema de detecção 316. Em algumas modalidades, os componentes ópticos direcionais podem ser um circulador, embora outros tipos de componentes ópticos direcionais possam ser empregados sem que se afaste do escopo da presente revelação.

[0037] Em um exemplo não-limitador, o primeiro sistema de detecção 308 pode ser um sistema sensor de temperatura distribuído (DTS - "distributed temperature sensing") e o segundo sistema de detecção 316 pode ser um sistema sensor acústico distribuído. Um sistema sensor de temperatura distribuído é tipicamente composto por uma ou mais fontes de laser, uma fibra óptica que é o dispositivo a ser testado, componentes ópticos e circuitos dos detectores, e um sistema de circuitos eletrônicos para controlar, demodular, calcular e fornecer uma interface a uma rede. De modo semelhante, um sistema sensor acústico distribuído (DAS - "distributed acoustic sensing") consistirá nos mesmos blocos gerais. As fontes (por exemplo, fontes 310, 318) e os detectores (por exemplo, os detectores 312, 320) para as unidades DTS e DTS são tipicamente muito diferentes, mas as fibras ópticas (por exemplo, as fibras ópticas 306a a 306f) são tipicamente iguais em termos de composição, estrutura, propriedades de luz, etc.

[0038] Consequentemente, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 300 da presente revelação permite usar um único sistema de controle de fibra óptica 302 para operar como um sistema único, em vez de usar dois sistemas de interrogação separados e distintos, como tipicamente é feito. Conforme observado acima, devido ao fato de que diferentes técnicas de detecção ou diferentes propriedades a serem monitoradas podem interferir uma com a outra, a chave óptica 304 é fornecida para evitar interferência entre as diferentes interrogações. A chave 304 possibilita, assim, o uso de um só sistema/unidade ou ao menos um sistema de controle de fibra óptica compartilhado 302. A chave óptica 304 pode ser uma chave óptica MXN (onde M é o número de sistemas de detecção e N é o número de fibras ópticas). Por exemplo, para multiplexar DAS e DTS nas fibras de fundo de poço compartilhadas 306a a 306f, a chave 304 é uma chave óptica 2x6 que está posicionada entre as fibras de saída das unidades de DTS e DAS (primeira fibra de saída 324 e segunda fibra de saída 326) e as fibras ópticas de fundo de poço 306a a 306f. A chave óptica 304 é configurada e/ou controlado de modo que o primeiro e o segundo sistemas de detecção 308, 316 nunca estejam conectados à mesma fibra óptica de fundo de poço 306a a 306f ao mesmo tempo. Adicionalmente, embora alguma luz possa vazar entre as conexões, o isolamento entre tais conexões é suficientemente grande para permitir a operação sem interferência.

[0039] O sistema de controle de fibra óptica 302 inclui os circuitos eletrônicos necessários para controle e operação de cada um dos sistemas de detecção conectados (por exemplo, primeiro e segundo sistemas de detecção 308, 316). O sistema de controle de fibra óptica 302 está eletricamente conectado aos vários componentes do respectivo sistema de detecção 308, 316 e está adicionalmente conectado de modo operacional à chave óptica 304. Desse modo, o sistema de controle de fibra óptica 302 pode controlar a qual fibra óptica específica 306a a 306f cada um dos sistemas de detecção 308, 316 está atualmente conectado. Desse modo, um único sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 300 pode ser usado para executar múltiplos tipos diferentes de interrogação e/ou detecção, sem a necessidade por múltiplas fibras ópticas dispostas em um único poço e/ou sem a necessidade de conectar e desconectar diferentes sistemas de interrogação a uma única fibra óptica.

[0040] Em funcionamento, o sistema de controle de fibra óptica 302 controla a operação da chave óptica 304, de modo que um dos sistemas de detecção 308, 316 esteja operacionalmente conectado a uma fibra óptica específica 306a a 306f em um dado momento. Ao mesmo tempo, o sistema de controle de fibra óptica 302 pode controlar a chave óptica 304 para conectar operacionalmente uma fibra óptica diferente dentre as fibras ópticas 306a a 306f. Dessa forma, operações simultâneas podem ser executadas com o uso de diferentes fibras ópticas 306a a 306f, reduzindo assim a quantidade de tempo necessária para executar a detecção ou outros tipos de interrogações ou coleta de dados de dois tipos diferentes de sistemas de detecção 308, 316. De acordo com modalidades da presente revelação, o controle é um controle de multiplexação por divisão de tempo da chave óptica 304.

[0041] Agora com referência à Figura 4, é esquematicamente mostrada uma matriz de campo 450 compreendendo uma pluralidade de diferentes poços 452a a 452f. Os poços 452a a 452f estão situados em locais físicos diferentes em um campo e em relação a uma ou mais formações de fundo de poço. Conforme mostrado, um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 local ou centralizado está disposto de modo a possibilitar a comunicação entre componentes de fundo de poço, incluindo as fibras ópticas de fundo de poço 406a a 406f, sendo que uma determinada fibra óptica 406a a 406f está disposta ao longo de um respectivo poço 452a a 452f. Ou seja, um único sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 é fornecido para possibilitar a interrogação a cada um dos poços 452a a 452f.

[0042] Nesta modalidade, seis fibras ópticas diferentes 406a a 406f estão dispostas e opticamente conectadas ao sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400. O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 inclui um sistema de controle de fibra óptica 402 que aloja circuitos eletrônicos e elementos de controle. Adicionalmente, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 inclui um primeiro sistema de detecção 408 e um segundo sistema de detecção 416, similares àquele descrito acima. Uma chave óptica 404 está disposta entre o primeiro e o segundo sistemas de detecção 408, 416 e a pluralidade de fibras ópticas 406a a 406f. O sistema de controle de fibra óptica 402 pode controlar os sistemas de detecção 408, 416 e a chave óptica 404, de modo que um dentre os sistemas de detecção 408, 416 esteja conectado a uma fibra óptica específica 406a a 406f e, ao mesmo tempo, o outro dentre os sistemas de detecção 408, 416 esteja conectado a uma fibra óptica diferente 406a a 406f. Dessa forma, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 possibilita a interrogação simultânea a múltiplos dentre os poços 452a a 452f com os diferentes sistemas de detecção 408, 416.

[0043] Embora descrito com uma única fibra óptica 406a a 406f disposta no interior dos respectivos poços 452a a 452f, tal disposição não se destina a ser limitadora. Por exemplo, em algumas modalidades, múltiplas fibras ópticas podem ser dispostas no fundo de poço no interior de cada um dos poços 452a a 452f, com cada fibra óptica operacionalmente conectada ao sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 400 através da chave óptica 404.

[0044] Embora aqui descritas com dois sistemas de detecção e seis fibras ópticas, tais disposições não se destinam a ser limitadoras. Conforme discutido acima, a chave óptica pode ser uma chave MxN, com M sendo o número de sistemas de detecção e N sendo o número de fibras ópticas conectadas à chave óptica.

[0045] Agora com referência à Figura 5, um único poço 552 é disposto com duas fibras ópticas separadas 506a, 506b dispostas em seu interior. Um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 500 inclui um sistema de controle de fibra óptica 502 que aloja circuitos eletrônicos e elementos de controle que são operacionalmente conectados às fibras ópticas 506a, 506b. Adicionalmente, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 500 inclui um primeiro sistema de detecção 508 e um segundo sistema de detecção 516, similares àquele descrito acima. Uma chave óptica 504 está disposta entre o primeiro e o segundo sistemas de detecção 508, 516 e as fibras ópticas 506a, 506b. O sistema de controle de fibra óptica 502 pode controlar os sistemas de detecção 508, 516 e a chave óptica 504, de modo que o primeiro sistema de detecção 508 seja conectado a uma primeira fibra óptica 506a e, ao mesmo tempo, o segundo sistema de detecção 516 seja conectado à segunda fibra óptica 506b. Dessa forma, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 500 possibilita a interrogação simultânea a múltiplos fibras ópticas 506a, 506b diferentes com os diferentes sistemas de detecção 508, 516, ainda que no mesmo poço.

[0046] Agora com referência à Figura 6, um único poço 652 é disposto com uma única fibra óptica 606 disposta em seu interior. Um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 600 inclui um sistema de controle de fibra óptica 602 que aloja circuitos eletrônicos e elementos de controle que são operacionalmente conectados à fibra óptica 606. Adicionalmente, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 600 inclui um primeiro sistema de detecção 608 e um segundo sistema de detecção 616, similares àquele descrito acima. Uma chave óptica 604 está disposta entre o primeiro e o segundo sistemas de detecção 608, 616 e a fibra óptica 606. O sistema de controle de fibra óptica 602 pode controlar os sistemas de detecção 608, 616 e a chave óptica 604, de modo que apenas um dos sistemas de detecção esteja conectado à fibra óptica 606 e em um dado momento. Dessa forma, o sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 600 possibilita a interrogação simultânea a uma única fibra óptica 606 com os diferentes sistemas de detecção 508, 516, ainda que no mesmo poço. Observa-se que, vantajosamente, essa disposição possibilita que um operador use o único sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço 600 com dois sistemas de detecção 608, 616 separados, sem a necessidade de trocar sistemas e/ou dispor diferentes fibras ópticas ao longo do poço 652.

[0047] Vantajosamente, as modalidades da presente revelação fornecem sistemas de interrogação e detecção de fundo de poço aprimorados, em comparação com sistemas anteriores. De acordo com a presente revelação, um único sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço pode ser operacionalmente conectado a uma ou mais fibras ópticas e controlar a interrogação de dois ou mais sistemas de detecção diferentes com o uso de uma chave óptica. Consequentemente, reduções de custo podem ser obtidas em relação aos sistemas de interrogação de fibra óptica, redução do número de fibras ópticas implantadas, do número de sistemas de detecção dedicados ou distintos, e/ou através do uso de controles e circuitos eletrônicos compartilhados, conforme descrito na presente invenção.

[0048] Embora as modalidades aqui descritas tenham sido descritas com referência a figuras específicas, será entendido que várias alterações podem ser feitas e que elementos das mesmas podem ser substituídos por equivalentes sem que se afaste do escopo da presente revelação. Adicionalmente, muitas modificações serão observadas para adaptar um instrumento, situação ou material particular aos ensinamentos da presente revelação sem que se afaste do escopo da mesma. Portanto, pretende-se que a revelação não fique limitada às modalidades específicas reveladas, mas que a presente revelação inclua todas as modalidades que se enquadrem no escopo das reivindicações em anexo ou da seguinte descrição de possíveis modalidades.

[0049] Modalidade 1: Um sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, compreendendo: um sistema de controle de fibra óptica; um primeiro sistema de detecção; um segundo sistema de detecção; uma fibra óptica disposta dentro de um poço; e uma chave óptica disposta entre a fibra óptica e o primeiro e o segundo sistemas de detecção, sendo que o sistema de controle de fibra óptica executa o controle de multiplexação por divisão de tempo da chave óptica, sendo que o primeiro sistema de detecção está operacionalmente conectado à fibra óptica e o segundo sistema de detecção não está conectado à fibra óptica, e controla adicionalmente a chave óptica de modo que o segundo sistema de detecção esteja operacionalmente conectado à fibra óptica e o primeiro sistema de detecção não esteja conectado à fibra óptica.

[0050] Modalidade 2: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que a fibra óptica é uma primeira fibra óptica, sendo que o sistema compreende adicionalmente uma segunda fibra óptica, sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla qual dentre o primeiro e o segundo sistemas de detecção está operacionalmente conectado a qual dentre a primeira fibra óptica e a segunda fibra óptica.

[0051] Modalidade 3: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que quando o primeiro sistema de detecção está operacionalmente conectado à primeira fibra óptica, o primeiro sistema de detecção executa uma primeira interrogação através da primeira fibra óptica, e quando o segundo sistema de detecção está operacionalmente conectado à segunda fibra óptica, o segundo sistema de detecção executa uma primeira interrogação através da segunda fibra óptica.

[0052] Modalidade 4: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que a fibra óptica está disposta ao longo de um único poço, sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla a chave óptica, sendo que apenas um dos sistemas de detecção está operacionalmente conectado à fibra óptica em um dado momento.

[0053] Modalidade 5: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente cinco fibras ópticas adicionais, sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla a chave óptica de modo que o primeiro sistema de detecção se conecte operacionalmente a uma primeira dentre as seis fibras ópticas e o segundo sistema de detecção se conecte operacionalmente a uma segunda dentre as seis fibras ópticas.

[0054] Modalidade 6: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente uma pluralidade de fibras ópticas adicionais, sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas está disposta ao longo de um poço diferente, e sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas está conectada à chave óptica.

[0055] Modalidade 7: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que o primeiro sistema de detecção é um sistema sensor de temperatura distribuído e o segundo sistema de detecção é um sensor acústico distribuído.

[0056] Modalidade 8: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que o primeiro sistema de detecção compreende uma primeira fonte para transmitir luz à fibra óptica através da chave óptica e um primeiro detector disposto de modo a detectar uma luz refletida através da fibra óptica.

[0057] Modalidade 9: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente um primeiro componente óptico direcional disposto entre a chave e a primeira fonte e o primeiro detector.

[0058] Modalidade 10: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que o segundo sistema de detecção compreende uma segunda fonte para transmitir luz à fibra óptica através da chave óptica e um segundo detector disposto de modo a detectar uma luz refletida através da fibra óptica.

[0059] Modalidade 11: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente um segundo componente óptico direcional disposto entre a chave e a primeira fonte e o primeiro detector.

[0060] Modalidade 12: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que a chave óptica é uma chave MxN, sendo que M é um número de sistemas de detecção conectados à chave óptica e N é um número de fibras ópticas conectadas à chave óptica.

[0061] Modalidade 13: O sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço de qualquer modalidade anterior, sendo que o sistema de controle de fibra óptica compreende circuitos eletrônicos compartilhados para controlar, demodular, calcular e fornecer uma rede de interface tanto para o primeiro sistema de detecção quanto para o segundo sistema de detecção.

[0062] Modalidade 14: Um método para interrogar uma ou mais fibras ópticas dispostas no fundo de poço, sendo que o método compreende: conectar operacionalmente um sistema de controle de fibra óptica, um primeiro sistema de detecção, um segundo sistema de detecção e uma chave óptica a uma ou mais fibras ópticas; e comutar qual dentre o primeiro sistema de detecção e o segundo sistema de detecção é operacionalmente conectado às uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica, mediante o controle de multiplexação por divisão de tempo.

[0063] Modalidade 15: O método de qualquer modalidade anterior, compreendendo adicionalmente conectar o primeiro sistema de detecção a uma primeira fibra óptica dentre as uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e simultaneamente conectar o segundo sistema de detecção a uma segunda fibra óptica dentre as uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica.

[0064] Modalidade 16: O método de qualquer modalidade anterior, sendo que as uma ou mais fibras ópticas compreendem uma pluralidade de fibras ópticas, sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas é disposta ao longo de um poço diferente, sendo que o método compreende adicionalmente: controlar o primeiro sistema de detecção para se conectar operacionalmente a uma primeira fibra da pluralidade de fibras em um primeiro poço, e o segundo sistema de detecção para se conectar operacionalmente a uma segunda fibra da pluralidade de fibras em um segundo poço.

[0065] Modalidade 17: O método de qualquer modalidade anterior, sendo que o primeiro sistema de detecção é um sistema sensor de temperatura distribuído e o segundo sistema de detecção é um sensor acústico distribuído.

[0066] Modalidade 18: O método de qualquer modalidade anterior, sendo que o primeiro sistema de detecção compreende uma primeira fonte para transmitir luz às uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e um primeiro detector disposto de modo a detectar uma luz refletida através das uma ou mais fibras ópticas.

[0067] Modalidade 19: O método de qualquer modalidade anterior, sendo que o segundo sistema de detecção compreende uma segunda fonte para transmitir luz às uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e um segundo detector disposto de modo a detectar uma luz refletida através das uma ou mais fibras ópticas.

[0068] Modalidade 20: O método de qualquer modalidade anterior, sendo que a chave óptica é uma chave MxN, sendo que M é um número de sistemas de detecção conectados à chave óptica e N é um número de fibras ópticas conectadas à chave óptica.

[0069] Em apoio aos ensinamentos da presente invenção, vários componentes de análise podem ser usados incluindo um sistema digital e/ou analógico. Por exemplo, controladores, sistemas de processamento de computador e/ou sistemas de direcionamento geológico, conforme aqui fornecidos e/ou usados com as modalidades aqui descritas, podem incluir sistemas digitais e/ou analógicos.

Os sistemas “podem ter componentes como processadores, mídias de armazenamento, memória, entradas, saídas, links de comunicação (por exemplo, com fio, sem fio, óptico ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinal (por exemplo, digital ou analógico) e outros tais componentes (por exemplo, como resistores, capacitores, indutores e outros) para fornecer operação e análises do aparelho e métodos revelados na presente invenção em qualquer uma de várias maneiras bem entendidas na técnica.

É considerado que esses ensinamentos podem ser, mas não precisam ser, implementados em combinação com um conjunto de instruções executáveis por computador armazenadas em uma mídia legível por computador não transitória, incluindo memória (por exemplo, ROMs, RAMs), óptica (por exemplo, CD-ROMs), ou magnética (por exemplo, discos, discos rígidos), ou qualquer outro tipo que, quando executado, faz com que um computador implemente os métodos e/ou processos aqui descritos.

Essas instruções podem fornecer operação do equipamento, controle, coleta de dados, análise e outras funções consideradas relevantes por um designer de sistemas, proprietário, usuário, ou outro pessoal, além das funções descritas nesta revelação.

Os dados processados, como resultado de um método implementado, podem ser transmitidos como um sinal através de uma interface de saída de processador para um dispositivo de recebimento de sinal.

O dispositivo de recebimento de sinal pode ser um monitor de exibição ou impressora para apresentar o resultado para um usuário.

Alternativa ou adicionalmente, o dispositivo de recebimento de sinal pode ser uma memória ou uma mídia de armazenamento.

Será observado que o armazenamento do resultado na memória ou na mídia de armazenamento pode transformar a memória ou mídia de armazenamento em um novo estado (isto é, que contém o resultado) a partir de um estado anterior (isto é, que não contém o resultado). Adicionalmente, em algumas modalidades, um sinal de alerta pode ser transmitido a partir do processador para uma interface de usuário se o resultado exceder um valor limite.

[0070] Adicionalmente, vários outros componentes podem ser incluídos e chamados para fornecer aspectos dos ensinamentos da presente invenção. Por exemplo, um sensor, transmissor, receptor, transceptor, antena, controlador, unidade óptica, unidade elétrica e/ou unidade eletromecânica podem ser incluídos em apoio aos diversos aspectos discutidos na presente invenção ou em apoio a outras funções além desta revelação.

[0071] O uso dos termos "um", "uma", "o" e "a" e referências similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado como abrangendo tanto o singular quanto o plural, exceto quando indicado em contrário na presente invenção ou claramente contradito pelo contexto. Além disso, deve ser considerado adicionalmente que os termos "primeiro", "segundo" e similares na presente invenção não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, sendo ao invés disso usados para distinguir um elemento de outro. O modificador "cerca de" ou "substancialmente" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado determinado pelo contexto (por exemplo, ele inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica). Por exemplo, a expressão "substancialmente constante" inclui desvios menores em relação a uma direção ou um valor fixo, conforme será prontamente entendido pelo versado na técnica.

[0072] Será reconhecido que os vários componentes ou tecnologias podem fornecer certos recursos ou funcionalidades necessárias ou benéficas. Consequentemente, essas funções e recursos conforme pode ser necessário em apoio às reivindicações anexas e variações das mesmas, são reconhecidos como sendo inerentemente incluídos como uma parte dos ensinamentos da presente invenção e uma parte da presente revelação.

[0073] Os ensinamentos da presente revelação podem ser usados em uma variedade de operações de poços. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um poço e/ou equipamentos no poço, como uma tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem estar sob a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não se limitam a, fluidos de fraturamento, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desemulsificantes, sinalizadores, melhoradores de fluxo etc. As operações de poço ilustrativas incluem, mas não se limitam a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de sinalizador, limpeza, acidificação, injeção de vapor, preenchimento com água, cimentação, etc.

[0074] Consequentemente, as modalidades da presente revelação não devem ser vistas como limitadas pela descrição anteriormente mencionada, mas são apenas limitadas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço (300, 400, 500, 600) caracterizado por compreender: um sistema de controle de fibra óptica (302, 402, 502, 602); um primeiro sistema de detecção (308, 408, 508, 608); um segundo sistema de detecção (316, 416, 516, 616); uma fibra óptica (306a a 306f, 406a a 406f, 506a, 506b) disposta dentro de um poço (452a a 452f); e uma chave óptica (304, 404, 504, 604) disposta entre a fibra óptica e o primeiro e o segundo sistemas de detecção, sendo que o sistema de controle de fibra óptica executa o controle de multiplexação por divisão de tempo da chave óptica, sendo que o primeiro sistema de detecção é operacionalmente conectado à fibra óptica e o segundo sistema de detecção não é conectado à fibra óptica, e controla adicionalmente a chave óptica de modo que o segundo sistema de detecção seja operacionalmente conectado à fibra óptica e o primeiro sistema de detecção não seja conectado à fibra óptica.

2. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fibra óptica ser uma primeira fibra óptica (506a), sendo que o sistema compreende adicionalmente uma segunda fibra óptica, sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla qual dentre o primeiro e o segundo sistemas de detecção é operacionalmente conectado a qual dentre a primeira fibra óptica e a segunda fibra óptica, de preferência, sendo que quando o primeiro sistema de detecção é operacionalmente conectado à primeira fibra óptica, o primeiro sistema de detecção realiza uma primeira interrogação através da primeira fibra óptica, e o segundo sistema de detecção é operacionalmente conectado à segunda fibra óptica (506a, 506b), o segundo sistema de detecção realiza uma primeira interrogação através da segunda fibra óptica.

3. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por a fibra óptica ser disposta ao longo de um único poço (552, 652), sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla a chave óptica, sendo que apenas um dos sistemas de detecção é operacionalmente conectado à fibra óptica em um dado momento.

4. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por compreender adicionalmente cinco fibras ópticas adicionais, sendo que o sistema de controle de fibra óptica controla a chave óptica de modo que o primeiro sistema de detecção se conecta operacionalmente a uma primeira das seis fibras ópticas e o segundo sistema de detecção se conecta operacionalmente a uma segunda das seis fibras ópticas.

5. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por compreender adicionalmente uma pluralidade de fibras ópticas adicionais, sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas é disposta ao longo de um poço diferente, e sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas é conectada à chave óptica.

6. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o primeiro sistema de detecção ser um sistema de detecção de temperatura distribuído e o segundo sistema de detecção ser um sensor acústico distribuído.

7. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o primeiro sistema de detecção compreender uma primeira fonte (310) para transmitir luz para a fibra óptica através da chave óptica e um primeiro detector (312) disposto para detectar uma luz refletida através da fibra óptica, de preferência, sendo que o segundo sistema de detecção compreende uma segunda fonte para transmitir luz para a fibra óptica através da chave óptica e um segundo detector (320) disposto para detectar uma luz refletida através da fibra óptica.

8. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionalmente um primeiro componente óptico direcional (314) disposto entre a chave e a primeira fonte e o primeiro detector, de preferência por compreender adicionalmente um segundo componente óptico direcional (322) disposto entre a chave e a primeira fonte e o primeiro detector.

9. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por a chave óptica e uma chave MxN, em que M é um número de sistemas de detecção conectados à chave óptica e Né um número de fibras ópticas conectadas à chave óptica.

10. Sistema de interrogação de fibra óptica de fundo de poço, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por o sistema de controle de fibra óptica (302, 402, 502, 602) compreender circuitos eletrônicos compartilhados para controlar, demodular, calcular e fornecer uma rede de interface tanto para o primeiro sistema de detecção quanto para o segundo sistema de detecção.

11. Método para interrogar uma ou mais fibras ópticas (306a a 306f) dispostas no fundo do poço, sendo o método caracterizado por compreender: operacionalmente conectar um sistema de controle de fibra óptica, um primeiro sistema de detecção, um segundo sistema de detecção e uma chave óptica a uma ou mais fibras ópticas; e comutar qual dentre o primeiro sistema de detecção e o segundo sistema de detecção é operacionalmente conectado a uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica através do controle de multiplexação por divisão de tempo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente conectar o primeiro sistema de detecção a uma primeira fibra óptica da uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e conectar simultaneamente o segundo sistema de detecção a uma segunda fibra óptica da uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica.

13. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 12, caracterizado por a uma ou mais fibras ópticas compreenderem uma pluralidade de fibras ópticas, sendo que cada fibra óptica da pluralidade de fibras ópticas é disposta ao longo de um poço diferente, sendo que o método compreende adicionalmente:

controlar o primeiro sistema de detecção para se conectar operacionalmente a uma primeira fibra da pluralidade de fibras em um primeiro poço e o segundo sistema de detecção para se conectar operacionalmente a uma segunda fibra da pluralidade de fibras em um segundo poço.

14. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 13, caracterizado por o primeiro sistema de detecção ser um sistema sensor de temperatura distribuído e o segundo sistema de detecção ser um sensor acústico distribuído e/ou sendo que o primeiro sistema de detecção compreende uma primeira fonte para transmitir luz para a uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e um primeiro detector disposto para detectar uma luz refletida através da uma ou mais fibras ópticas, de preferência, sendo que o segundo sistema de detecção compreende uma segunda fonte para transmitir luz para a uma ou mais fibras ópticas através da chave óptica e um segundo detector disposto para detectar uma luz refletida através da uma ou mais fibras ópticas.

15. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 14, caracterizado por a chave óptica e uma chave MxN, em que M é vários sistemas de detecção (308, 316, 408, 416, 508, 516, 608, 616) conectados à chave óptica e N é várias fibras ópticas conectadas à chave óptica.