BRPI0513013B1 - método para inserir um cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático - Google Patents
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Abstract
método e sistema para inserir um cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático um cabo de detecção de fibra óptica é inserido em um poço subaquático: conectando um alojamento (12a) compreendendo um cabo de detecção de fibra óptica em forma de u enrolado ou bobinado (21) na cabeça de poço (2) do poço (1) de maneira tal que uma abertura (14) na parede do alojamento (12a) fique conectada a um tubo-guia (15) que estende-se ao interior do poço subaquático (1); inserindo a seção do ressalto em forma de u (21a) do cabo de detecção de fibra óptica (21) pela abertura (14) no tubo-guia (15), desenrolando assim pelo menos parte de um par de seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica do qual as extremidades inferiores são interconectadas pela seção do ressalto em forma de u; e conectando as extremidades superiores (21b) das seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica em uma unidade de transmissão e/ou recepção de sinal óptico, por exemplo, por meio de um par de conectores acopláveis que é conectado a um par de cabos de transmissão de fibra óptica subaquático (14).
Description
“MÉTODO PARA INSERIR UM CABO DE DETECÇÃO DE FIBRA ÓPTICA EM UM POÇO SUBAQUÁTICO” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO A invenção diz respeito a um método e sistema para inserir um cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático, tal como um poço submarino. É de conhecimento inserir uma fibra óptica em um tubo-guia cm um poço de produção de óleo e/ou gás a partir de uma plataforma fixa para monitorar o perfil do fluxo induzido ao longo do comprimento da zona de influxo do poço. A fibra óptica pode usar o efeito Ramatt e/ou Brillouin ao longo do comprimento da fibra para monitorar a distribuição de temperatura e/ou pressão ao longo do comprimento do tubo-guía, da qual pode-se derivar informação a respeito do fluxo, densidade e/ou composição dos efluentes do poço, que podem compreender uma mistura de óleo bruto, água e gás natural, A fibra óptica pode ser bombeada para um tubo-guia em forma de U por uma unidade de bombeamento que bombeia fluido para uma extremidade superior do tubo-guia, de maneira tal que o fluido que escoa através do tubo-guia puxe ou arraste a fibra óptica através do tubo-guia. Cada uma das extremidades da fibra é eutão, na superfície, emendada manualmente no sistema de medição.
As técnicas de instalação de fibra conhecidas não são adequadas para a instalação de sistemas de detecção de fibra óptica em poços submarinos por meio de cabeças de poço submarinas por causa da complexidade de manuseio e bombeamento da fibra óptica, remoção, limpeza e emenda da(s) fíbra(s) no sistema de medição.
Uma opção atualmente disponível para desdobrar a fibra em um poço submarino é anexar um cabo fixo no poço no momento da completaçãü, Para poços com uma completação superior/infedor, são necessários conectores de fibra óptica capazes de serem casados em um meio úmido para uso em fundo de poço, que aumenta signífícatívamente o custo e a complexidade, com tempo de plataforma caro adicional. É um objetivo da presente invenção fornecer um método e sistema para inserir um cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático de uma maneira eficiente, sem exigir o uso de uma plataforma de trabalho ao largo ou a presença de uma plataforma ao largo flutuante ou estacionária acima do poço, SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a invenção é provido um método para inserir o cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático, compreendendo: - conectar uni alojamento compreendendo um cabo de detecção de fibra óptica enrolado na cabeça de poço do poço, de maneira tal que uma abertura tia parede do alojamento seja conectada a um tubo-guia que estende-se ao interior do poço subaquático; - inserir o cabo de detecção de fibra óptica pela abertura no tubo-guia, desenrolando assim pelo menos parte do cabo de detecção de fibra óptica; e - conectar uma extremidade superior do cabo de detecção de fibra óptica a uma unidade de transmissão e/ou recepção de sinal óptico; - caracterizado em que o cabo de detecção de fibra óptica tem forma de U e compreende uma seção de ressalto em forma de U que interconecta um par de seções de cabo substancial mente paralelas, e que a seção de ressalto é inserida no tubo-guia de maneira tal que ela puxe pelo menos as partes inferiores das seções de cabo substancial mente paralelas para o tubo-guia e que as extremidades superiores dessas seções de cabo sejam conectadas a uma unidade de transmissão e/ou recepção de sinal óptico.
Uma vantagem de inserir o cabo de detecção de fibra óptica em forma de U no tubo-guia é que em cada localização ao longo da seção do tubo-guia onde o cabo é inserido são obtidas duas reflexões de sinal, que podem ser compradas entre si para que possa ser obtida uma leitura mais precisa de um ou mais parâmetros detectados, tais como temperatura e/ou pressão, através da dita seção do tubo-guia. O cabo de detecção de fibra óptica em forma de U enrolado pode ser bobinado em torno de um tambor montado em um eixo que é montado de forma rotativa dentro do alojamento, de maneira tal que a seção do ressalto em forma de U forme uma extremidade proximal na circunferência externa do cabo bobinado e as extremidades superiores das seções de cabo substancial mente paralelas formem um par de extremidades de terminal na circunferência interna do cabo bobinado e as duas seções de cabo substancialmente paralelas sejam bobinadas simultaneamente a partir do tambor e assim desenroladas em resposta à inserção da seção do ressalto do cabo de detecção de fibra óptica pela abertura no tubo-guia.
Altemativamenie, as duas seções de cabo substancialmenie paralelas são enroladas dentro do alojamento e são desenroladas c puxadas pela seção de ressalto em forma de U pelo menos parcialmente para dentro do tubo-guia em resposta à inserção da seção de ressalto em forma de U no cabo de detecção de fibra óptica no tubo-guia.
Opcionalmente, as extremidades superiores das seções de cabo substancial mente paralelas são conectadas a um par de conectores de cabo de detecção de fibra óptica capazes de serem casados em um meio úmido que é preso na parede do alojamento, e em que um par de cabos de transmissão de fibra óptica desdobrável subaquático é conectado nos conectores de cabo de detecção de fibra óptica capazes de serem, casados em um meio úmido de maneira tal que os cabos de transmissão de fibra óptica desdobráveis subaquáticos forneçam um par de enlaces de comunicação de fibra óptica entre os conectores do cabo de detecção de fibra óptica capazes de serem casados em um meio úmido e o conjunto de transmissão e recepção de sinal óptico, que está localizado acima da superfície da água. O tubo-guia pode ter forma de U e a abertura pode ser conectada na extremidade superior de uma primeira perna do tubo-guia, e uma extremidade superior de uma segunda perna do tubo-guia pode ser conectada a uma segunda abertura na parede do alojamento, e a seção de ressalto em forma de U e pelo menos as partes inferiores das seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica que são interconectadas pela seção de ressalto em forma de U podem ser bombeada para baixo através da primeira perna do tubo-guia em direção à volta do U do tubo-guia e opcionalmente através da volta do U pelo menos parcialmente para cima na segunda perna do tubo-guia.
Em tal caso, uma unidade de bombeamento pode extrair fluido, tal como água, da segunda abertura e bombear o fluido extraído para a primeira abertura, de maneira tal que fluido seja recirculado em um circuito fechado através do tubo-guia em forma de U. É preferível que a seção do ressalto em forma de U forneça uma minicurva com uma largura externa menor que 5 mm, e que as duas seções substancialmente paralelas da fibra em forma de U que são interconectadas pela minicurva fique embutidas em um revestimento protetor que tem uma largura externa menor que 5 mm, preferivelmente menor que 1,5 mm, e que as extremidades superiores das seções de cabo substancialmente paralelas sejam conectadas a um conjunto de transmissão e recepção de sinal óptico que altemadamente transmite pulsos de luz para cada uma das extremidades superiores das seções de cabo substancialmente paralelas. A minicurva está descrita no pedido de patente internacional WO 2005/014976.
Opcionalmente, sinais ópticos de Raman, Rayleigh e/ou Brillouin que são retrodispersos ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica em forma de U que estende-se através do tubo-guia são monitorados na unidade de transmissão e recepção de sinal óptico e transferidos para um sistema de monitoramento de produção no qual os sinais monitorados são convertidos em dados de monitoramento de produção, que podem incluir a distribuição de temperatura e/ou pressão ao longo de pelo menos parte do comprimento do tubo-guia, da qual são derivados dados de distribuição relacionados ao fluxo e composição de efluentes do poço.
Opcionalmente, o cabo de detecção de fibra óptica compreende uma ou mais fibras ópticas com Grade de Bragg em Fibra, e os comprimentos de onda da Rede de Bragg em Fibra ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica que estende-se através do tubo-guia são monitorados na unidade de transmissão e recepção de sinal óptico e transferidos para um sistema de monitoramento de produção em que os sinais monitorados são convertidos em dados de monitoramento de produção, que podem incluir a distribuição de temperatura e/ou pressão ao longo de pelo menos parte do comprimento do tubo-guia, dos quais são derivados dados de distribuição relacionados ao fluxo e composição de efluentes do poço. O cabo pode compreender múltiplas fibras ópticas em forma de U e as fibras ópticas podem ser enfaixadas para evitar fibras cruzadas durante a fabricação do cabo e o deslocamento do comprimento de onda induzido por curvatura e/ou tensão potencial associadas das Redes de Bragg em Fibra. A invenção também diz respeito a um sistema para inserir um cabo de detecção de fibra óptica em um poço subaquático, compreendendo: - um alojamento que compreende um cabo de detecção de fibra óptica enrolado, alojamento este que é adaptado para ser conectado na cabeça de poço do poço de maneira tal que uma abertura na parede do alojamento seja conectada a um tubo-guia que estende-se ao interior do poço subaquático; - dispositivo para inserir uma extremidade inferior do cabo de detecção de fibra óptica pela abertura no tubo-guia, desenrolando assim pelo menos parte do cabo de detecção de fibra óptica; e - um conector acopláveis subaquático para conectar uma extremidade superior do cabo de detecção de fibra óptica a um cabo de transmissão de fibra óptica desdobrável subaquático; caracterizado em que o cabo de detecção de fibra óptica tem forma de U e compreende uma seção de ressalto em forma de U que interconecta um par de seções de cabo substancialmente paralelas, e que a seção de ressalto é configurada para ser inserida no tubo-guia de maneira tal que em uso ela puxe pelo menos as partes inferiores das seções de cabo substancialmente paralelas para dentro do tubo-guia e que as extremidades superiores dessas seções de cabo sejam conectadas a um par de conectores de cabo de detecção de fibra óptica capazes de serem casados em um meio úmido.
Esses e outros recursos, vantagens e modalidades do método e sistema de acordo com a invenção são descritos nas reivindicações anexas, resumo e na descrição detalhada seguinte de uma modalidade preferida, em que é feita referência aos desenhos anexos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista esquemátiea de um poço subaquático do qual a cabeça de poço é equipada com um conjunto de desdobramento de fibra em forma de U de acordo com a invenção; e  figura 2 é uma vista seccional transversal mais detalhada esquemátiea do conjunto de desdobramento de fibra em forma de U da figura 1. DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE PREFERIDA A figura I representa um poço satélite subaquático I do qual a cabeça de poço 2 fica localizada na base da água 3. Um tubo de produção subaquático flexível 4 transfere o óleo e/ou gãs produzido da cabeça de poço 2 para uma unidade de produção flutuante 5, que é conectada na cabeça de poço ó de um segundo poço 7 por meio de uma coluna de ascensão vertical 8.
Uma embarcação de serviço 9 flutua na superfície da água 10 acima do poço satélite 1, e um Veículo Operado Remotamente 11, ou ROV, é suspenso abaixo da embarcação de serviço 9, ROV 11 este que foi usado para conectar um conjunto de desdobramento de fibra 12 na cabeça de poço 2. Um cabo umbilical 13 para suprir energia ao conjunto de desdobramento de fibra 12 e para controlar as operações de desdobramento de fibra é conectado entre o conjunto 12 e a embarcação de serviço.
Um cabo de transmissão de sinal de fibra óptica subaquático 34 fica arranjado entre o conjunto de desdobramento de fibra 12 e a unidade de produção flutuante 5. A figura 2 mostra com mais detalhes a cabeça de poço 2 do poço satélite 1 e o conjunto de desdobramento de fibra 12. O conjunto 12 compreende um alojamento hermético a água 12A, que é acoplado na cabeça de poço 2 por um conector do tipo trespassado (não mostrado) de maneira tal que uma primeira abertura 14 formada na parede do alojamento 12A seja conectada na extremidade superior de uma primeira perna 15A de um tubo-guia em forma de U 15, e que uma segunda abertura 16 formada na parede do alojamento 12A seja conectada na extremidade superior de uma segunda perna 15B do tubo-guia em forma de U. Um par de vedações 17 fica arranjado adjacente às aberturas 14 e 16.
Um tambor de bobinamento de fibra 18 é montado em um eixo de suporte 19, que é montado de forma rotativa dentro do alojamento 12A. O eixo 19 é provido com uma unidade de motor e/ou freio 20, que controla a rotação do tambor 18. Um cabo de detecção de fibra óptica em forma de U alongado 21 é bobinado em tomo do tambor 18 de maneira tal que uma seção de ressalto em forma de U 21A e as partes inferiores de um par de seções de cabo substancialmente paralelas alongadas que são interconectadas por uma seção de ressalto em forma de U 21A estenda ao interior do tubo-guia 15. O cabo de detecção de fibra óptica em forma de U 21 é guiado do tambor 18 ao interior de uma primeira unidade de bombeamento de fibra 22 por meio de uma série de rodas guia 23.
Linhas de fonte de alimentação e de controle 24 são conectadas nas rodas-guias 23, na unidade de motor e/ou freio 20, na primeira unidade de bombeamento 22 e em uma segunda unidade de bombeamento 25. A primeira unidade de bombeamento 22 é conectada a um tubo de entrada de água 26 por meio do qual água é bombeada para a abertura 14 e o tubo-guia em forma de U 15 e a segunda unidade de bombeamento é conectada a um tubo de saída de água 27 pelo qual água é descarregada do tubo-guia em forma de U 15 de volta para o mar, ilustrado pelas setas 28. O fluxo de água que é bombeado pela primeira abertura 14 para o tubo-guia 15 puxará a seção de ressalto em forma de U 21A do cabo de detecção de fibra óptica 21 para o tubo-guia 15. A rotação do tambor 18 é controlada pela unidade de motor e/ou freio 20, e a rotação das rodas-guias 23 é controlada em conjunto com a velocidade da água bombeada através do tubo-guia 15 pelas unidades de bombeamento 22 e 25, de maneira tal que as duas seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica 21 sejam inseridas suavemente no tubo-guia 15 sem causar grandes tensões de tração e/ou compressão nas duas seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica 21, inibindo assim o risco e/ou inchamento do cabo 21 durante o procedimento de instalação.
As extremidades superiores 21B das seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica 21 são conectadas de forma rotativa a um par de conectores de cabo de detecção de fibra óptica capazes de serem casados em um meio úmido 30 no qual um par de cabos de transmissão de fibra óptica subaquático 14 é ligado. O cabo de detecção de fibra óptica em forma de U 21 que se estende através do tubo-guia 15 pode ser usado para monitorar a temperatura e/ou pressão dentro do tubo-guia 15 e/ou no poço em volta 1. O cabo de detecção de fibra óptica em forma de U 21 pode ser provido com grades Gragg em fibra para fazer uma série de medições de temperatura e/ou pressão precisa em locais selecionados ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica. Altemativamente, os picos de Raman e/ou Brillouin de pulsos de luz que são retrodispersos em cada ponto ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica em forma de U 21 podem ser usados conjuntamente durante operação dos pulsos de luz retrodispersos para obter informação a respeito da temperatura e/ou pressão ao longo de todo o comprimento do cabo em forma de U 21. A temperatura e/ou pressão do gás no interior do alojamento 12A pode ser monitorado e/ou controlado para fornecer uma temperatura e/ou pressão para as partes superiores das seções substancialmente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica 21 que permanece bobinado em tomo do tambor 18, que pode ser usado como uma referência para os dados de temperatura e/ou temperatura derivados dos pulsos de luz retrodispersos.
REIVINDICAÇÕES
Claims (13)
1. Método para inserir um cabo de detecção de fibra óptica (21) em um poço subaquático (1), compreendendo: - conectar um alojamento (12A) compreendendo um cabo de detecção de fibra óptica (21) enrolado na cabeça de poço (2) do poço (1), de maneira tal que uma abertura na parede do alojamento (12A) seja conectada a um tubo-guia em forma de U (15) que estende-se ao interior do poço subaquático (1); - inserir o cabo de detecção de fibra óptica (21) pela abertura (14) no tubo-guia (15), desenrolando assim pelo menos parte do cabo de detecção de fibra óptica (21); e - conectar uma extremidade superior (21B) do cabo de detecção de fibra óptica (21) a uma unidade de transmissão e/ou recepção de sinal óptico, caracterizado pelo fato de que: - o cabo de detecção de fibra óptica (21) tem forma de U e compreende uma seção de ressalto em forma de U (21 A), que fornece uma minicurva com uma largura externa menor que 5 mm,, e que interconecta um par de seções de cabo substancialmente paralelas que são embutidas em um revestimento protetor que tem uma largura externa menor que 5 mm; - a abertura (14) é conectada na extremidade superior (21B) da primeira perna do tubo-guia (15): - a extremidade superior (21B) de uma segunda perna do tubo-guia (15) é conectada a uma segunda abertura (16) na parede do alojamento (12A); - a seção de ressalto em forma de U (21 A) c inserida no tubo-guia (15) de maneira tal que ela puxe pelo menos as partes inferiores das seções de cabo substancial mente paralelas para o tubo-guia (15), assim, a seção de ressalto em forma de U (21 A) e pelo menos as partes inferiores das seções de cabo substancial mente paralelas do cabo de detecção de fibra óptica (21) que são interconectadas pela seção de ressalto em forma de U (21 A) são bombeadas para baixo através da primeira perna do tubo-guia (15) em direção à volta do U do tubo-guia (15) e através da volta U pelo menos pareialmente para cima na segunda perna do tubo-guia (15); e - as extremidades superiores (21B) dessas seções de cabo sejam conectadas a uma unidade de transmissão e/ou recepção de sinal óptico.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabo de detecção de fibra óptica (21) em forma de U enrolado é bobinado em torno de um tambor (18) montado em um eixo (19) que é montado de forma rotativa dentro do alojamento (12A), de maneira tal que a seção do ressalto em forma de U (21 A) forme uma extremidade proximal na circunferência externa do cabo bobinado e as extremidades superiores (21B) das seções de cabo substancialmente paralelas formem um par de extremidades de terminal na circunferência interna do cabo e as duas seções de cabo substancíalmente paralelas sejam bobinadas simultaneamente a partir do tambor (18) e assim desenroladas em resposta à inserção da seção do ressalto (21 A) do cabo de detecção de fibra óptica (21) pela abertura no tubo-guia (15).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo (19) é conectado a um motor que induz as duas seções do cabo de detecção de fibra óptica substancialmente paralelas a serem bobinadas a partir do tambor (18) a uma velocidade controlada, velocidade esta que é substancíalmente similar à velocidade na qual a extremidade inferior do cabo de detecção de fibra óptica (21) é bombeado para o tubo-guia (15).
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as duas seções de cabo substancialmente paralelas são enroladas dentro do alojamento (12A) e são desenroladas e puxadas pela seção de ressalto em forma de U (21 A) pelo menos parcialmente para dentro do tubo- guia (15) em resposta à inserção da seção de ressalto em forma de U (21A) do cabo de detecção de fibra óptica (21) no tubo-guia (15).
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as extremidades superiores (21B) das seções de cabo de detecção de fibra óptica substancialmente paralelas são conectadas a um par de conectores de cabo de detecção de fibra óptica (30) capazes de serem casados em um meio úmido que é preso na parede do alojamento (12A), e em que um par de cabos de transmissão de fibra óptica desdobrável subaquático é conectado nos conectores de cabo de detecção de fibra óptica (30) capazes de serem casados em um meio úmido de maneira tal que os cabos de transmissão de fibra óptica desdobráveis subaquáticos forneçam um par de enlaces de comunicação de fibra óptica entre os conectores do cabo de detecção de fibra óptica (30) capazes de serem casados em um meio úmido e o conjunto de transmissão e recepção de sinal óptico, que está localizado acima da superfície da água.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma unidade de bombeamento (22) extrai fluido da segunda abertura (16) e bombeia o fluido extraído para a primeira abertura, de maneira tal que fluido seja recirculado em um circuito fechado através do tubo-guia em forma de U (15).
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda abertura (16) é conectada a uma segunda unidade de bombeamento (25), e em que a segunda unidade de bombeamento (25) bombeia um fluxo de fluido da segunda perna do tubo-guia (15) que é substancialmente similar a um fluxo de fluido que é bombeado pela outra unidade de bombeamento (22) para a primeira perna do tubo-guia (15).
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a outra unidade de bombeamento (22) bombeia água para o tubo-guia (15) e a segunda unidade de bombeamento (25) extrai a água injetada do tubo-guia (15) e descarrega a água extraída no corpo de água que envolve o alojamento (12A).
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura externa do revestimento protetor é menor que 1,5 mm.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 9, caracterizado pelo fato de que as duas extremidades superiores (21B) das duas seções de cabo substancialmente paralelas são conectadas a um conjunto de transmissão e recepção de sinal óptico que altcmadamente transmite pulsos de luz para cada uma das extremidades superiores (21B) das seções de cabo substancialmente paralelas,
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que sinais ópticos de Raman, Rayleigh e/ou Brillouín que são retrodispersos ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica em forma de U (21) que estendem-se através do tubo-guia (15) são monitorados na unidade de transmissão e recepção de sinal óptico e transferidos para um sistema de monitoramento de produção no qual os sinais monitorados são convertidos em dados de monitoramento de produção, que podem incluir a distribuição de temperatura e/ou pressão ao longo de pelo menos parte do comprimento do tubo-guia (15), dos quais são derivados dados de distribuição relacionados ao fluxo e composição de efluentes do poço.
12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabo de detecção de fibra óptica (21) compreende uma ou mais fibras ópticas com Grade de Bragg em Fibra, e os comprimentos de onda da Rede de Bragg em Fibra ao longo do comprimento do cabo de detecção de fibra óptica (21) que estende-se através do tubo-guia (15) são monitorados na unidade de transmissão e recepção de sinal óptico e transferidos para um sistema de monitoramento de produção em que os sinais monitorados são convertidos em dados de monitoramento de produção, que podem incluir a distribuição de temperatura e/ou pressão ao longo de pelo menos parte do comprimento do tubo-guia (15), da qual são derivados dados de distribuição relacionados ao fluxo e composição de efluentes do poço.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o cabo compreende múltiplas fibras ópticas em forma de U e as fibras ópticas podem ser enfaixadas para evitar fibras cruzadas durante a fabricação do cabo e o deslocamento do comprimento de onda induzido por curvatura e/ou tensão potencial associadas das Redes de Bragg em Fibra.
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