NO334727B1 - Fremgangsmåte og apparat for å avlytte fiberoptiske følere - Google Patents

Abstract

Et apparat og en fremgangsmåte for avlytting fiberoptiske følere som ikke-intrusivt føler fluidstrøm inne i et rør, innbefatter et to-stråle interferometer som omfatter en optisk krets for generering av en serie av atskilte lyspulser som er rettet mot følere anbrakt mellom par av lavreflekterende Bragg-type fibergitre. De suksessive lyspulser deles inn i første lyspulser og andre lyspulser, og de andre lyspulser forsinkes en kjent tidsperiode relativt til de første pulser. De første og de andre lyspulser blir forenes på en enkelt optisk fiber og ledes gjennom de lavreflekterende gitre og føleren som er anbrakt mellom gitrene. Reflekterte pulser fra seriene av pulser treffer en fotomottaker og en interrogator, hvor faseforandringen mellom de reflekterte første lyspulser fra det andre gitter og de reflekterte andre pulser fra det første gitter bestemmes for hver føler. Faseforandringer fra suksessive pulser for hver føler sammenlignes, og en endring i en målt fluidparameter bestemmes.

Description

FREMGANGSMÅTE OG APPARAT FOR Å AVLYTTE FIBEROPTISKE FØLERE

Denne oppfinnelsen vedrører følerapparater for fluidstrøm som bruker fiberoptikk og nærmere bestemt de anordninger som måler trykkvanasjonene i et rør.

I petroleumsindustrien tillegges evnen til i sanntid å kunne overvåke strømningen av petroleumsprodukter i en brønns produksjonsrør, stor verdi. Historisk har strøm ni ngs-parametere, slik som hovedstrømningens hastighet, vært følt ved hjelp av venturitype anordninger anbrakt direkte innei fluidstrømmen. Disse typer anordninger har flere ulemper, deriblant det faktum at de frembringer en uønsket strømningshindring, de utsettes for det aggressive miljøet inni røret, og at de typisk frembringer uønskede potensielle lekkasjebaner inn i eller ut av røret. I tillegg er disse typer anordninger også kun i stand til å fremskaffe informasjon relatert til fluidhovedstrømning og er derfor ikke i stand til å fremskaffe informasjon spesifikt for bestanddelene i en multifa-sestrømning.

Noen teknikker benytter lydens hastighet for å bestemme de ulike parameter i fluid-strømmen inne i et rør. En teknikk måler summen av tiden det tar for lydsignaler å tilbakelegge frem og tilbake mellom ultrasoniske sendere/mottakere (sendermottake-re). Dette refereres noen ganger til som "sing-around"- eller "gangtid" metoden. Amerikanske patenter 4.080.837, 4.114.439 og 5.115.670 viser variasjoner av denne metode. En ulempe med denne type teknikk er at gassbobler og/eller partikler i fluid-strømmen kan forstyrre signalene som går frem og tilbake mellom sendermottakerne. En annen ulempe med denne teknikktype er at den kun vurderer fluidet som befinner seg mellom sendermottakerne i løpet av signalgangtiden. Fluidstrøm inne i en brønn vil svært ofte være heterogen, og for eksempel inneholde lokaliserte konsentrasjonsvariasjoner ("plugger") av vann eller olje. Lokaliserte konsentrasjonsvariasjoner kan påvirke nøyaktigheten av de innsamlede data.

En kjent teknikk for å føle en parameter inne i et legeme er vist i patent US 4,950,833 til Glenn, hvori en bredbåndskilde er brukt i samarbeid med en Fabry-Perot resonator-føler. Det høy-reflektive gitter etablerer et resonanssignal hvis bølgelengde er indikativ for parameteren av interesse til fluidet inne i legemet. Blant andre mangler har denne kjente metoden begrenset nytte i et nedihullsmiljø av flere grunner, som for eksempel den begrensede oppløsning og de relativt trege oppdateringsrater.

Flerfase strømningsmålere kan bli benyttet til å måle strøm ni ngsratene til individuelle bestanddeler i en fluidstrøm (for eksempel, en blanding av olje, gass og vann) uten at det er behov for separasjon av bestanddelene. Imidlertid er de fleste flerfase strøm-ningsmålere som er tilgjengelig i dag konstruert for å brukes ved brønnhodet eller plattformen. Et problem med å benytte en strømningsmåler ved brønnhodet til en fler-kildebrønn er at fluidstrømmen som kommer til strømningsmåleren, er en blanding av fluidene fra de ulike kildene som befinner seg ved forskjellige posisjoner i brønnen. Så selv om flerfase-strømningsmåleren frembringer fordelen med å skaffe spesifikk informasjon for individuelle bestanddeler i en fluidstrøm (noe som er en forbedring i forhold til volumstrømningsfølere), er informasjonen de frembringer fremdeles begrenset fordi det ikke er mulig å skille kilder.

Det å samle inn pålitelige og nøyaktige fluidstrømningsdata nede i brønnhullet ved et bestemt kildemiljø, er en teknisk utfordring i det minste av følgende grunner: For det første er fluidstrømmen i et produksjonsrør aggressivt mot følere som er i direkte kontakt med fluidstrømmen. Fluider i produksjonsrøret kan erodere, korrodere, slite, og på andre måter bringe følere anbrakt i direkte kontakt med fluidstrømmen, i fare. I tillegg er hullet eller porten som føleren danner direkte kontakt igjennom, eller gjennom hvilket en kabal føres, et potensielt lekkasjeområde. Det er store fordeler ved å forhindre fluidlekkasje ut av produksjonsrøret. For det andre er miljøet i de fleste brønner barskt ogkarakterisert vedekstreme temperaturer, trykk og partikkel mate-riale. Ekstreme temperaturer kan deaktivere og begrense levetiden for elektroniske komponenter. Følere anbrakt på utsiden av produksjonsrøret kan også utsettes for miljømaterialer, slik som vann (ferskt eller salt), damp, slam, sand osv. For det tredje gjør brønnmiljøet det vanskelig og dyrt å komme til de fleste følere straks de er blitt installert og posisjonert nede i brønnhullet.

Det som derfor trengs er et pålitelig, nøyaktig og robust apparat for å avlytte fiberoptiske følere tilkoplet et rør, et som kan fastslå veldig små følerreaksjoner til en fluid-strøm i et rør, et som muliggjør en høy oppdateringsrate, og et som er opererbart i et miljø kjennetegnet av lange lengder av optiske kabler.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en metode og et apparat for å avlytte fiberoptiske følere som i det minste føler én parameter i en fluidstøm i et rør, som er pålitelig og nøyaktig, som kan fastslå veldig små følerreak- sjoner til en fluidstrøm i et rør, som muliggjør en høy oppdateringsrate, og som opererer i et miljø kjennetegnet av lange overførelseslengder og høye temperaturer og trykk.

Fra publikasjonen WO00/00799 er det kjent en ikke-intrusiv fiberoptisk trykkføler for å måle ustabilt trykk inne i et rør.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for avlytting av minst én fiberoptisk føler, der føleren koples til et rør og føler minst én parameter til et fluid i røret, hvor fremgangsmåten innbefatter: generering av suksessive smalbånd lyspulser; spalting av lyspulsene inn i første lyspulser og andre lyspulser; forsinkelse av de andre lyspulser med en kjent tidsperiode relativt til de første pulser; forening av de første og andre lyspulser bort på en enkelt optisk fiber; leding av lyspulsene gjennom et første periodegitter, gjennom den optiske føler og gjennom et andre periodegitter; mottakelse av reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det første gitter; mottakelse av reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det andre gitter; og fastsettelse av en faseforandring mellom de reflekterte første lyspulser fra det andre gitter og de reflekterte andre lyspulser fra det første gitter.

Ifølge et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat for avlytting av minst én interferometrisk fiberoptisk føler, der føleren er optisk forbundet mellom et par av reflekterende gitter og videre koplet til et rør, hvor apparatet innbefatter: en lyskilde; en første optisk kopling som er optisk forbundet med lyskilden; en første optisk bane som er optisk forbundet med koplingen og som innbefatter en tidsforsinkelsesanordning; en andre optisk bane som er optisk forbundet med koplingen; en andre kopling som er optisk forbundet med den første og den andre optiske bane; en retningskopling som er optisk forbundet med den andre kopling; en optisk overføringskabel som er optisk forbundet med retningskoplingen, og som i bruk er optisk forbundet med den minst ene interferometriske fiberoptiske føler; en fotomottaker som er optisk forbundet med retningskoplingen; og en interrogator som er forbundet med fotomottakeren.

Ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et apparat for å avlytte fiberoptiske følere som er koplet til et rør for ikke-intrusiv føling av fluidstrøm inne i røret. Apparatet innbefatter en smalbånds optisk kilde som produserer en serie av atskilte pulser av smalbåndslys, en kopling for å spalte pulsene inn i første og andre pulser, en modulasjonsanordning for å merke en moduleringsbærer på de første pulser, en tidsforsinkelsesspole som forsinker de andre pulser med en kjent tidsleng- de, en kopling til å rekombinere pulsene over på en enkelt optisk fiber, et første reflekterende gitter anbrakt på én side av føleren, og et andre reflekterende gitter anbrakt på følerens motsatte side, en optisk sirkulator til å styre pulsene til en fotomottaker for å motta reflekterte pulser fra gitrene, og en interrogator for å sammenlikne pulsene. En utførelse av den foreliggende oppfinnelse innbefatter videre evnen til å avlytte flere følere langs en enkelt fiberoptisk streng, hvor hver føler er anbrakt mellom et par av reflekterende gitre.

For å fastsette en endring i størrelse for den målte parameter, sammenlikner interro-gatoren faseforandringen mellom de reflekterte første pulser fra det andre gitter med de reflekterte andre pulser fra det første gitter.

Smalbåndslyskilden sender ut pulser med et tidsintervall mellom suksessive pulser som er kort nok i varighet til å trekke meningsfull informasjon ut fra følerne. På samme tid er intervallet mellom etterfølgende pulser langt nok til at de reflekterte pulser blir skikkelig atskilt. Tidsforsinkelsesspolen er av fordelaktig størrelse som passer til følerens nominelle lengde. De reflekterte pulser vil danne et interferensmønster ved den optiske mottaker, der dets intensitet er basert på faseforandring fremstilt av føle-rens lengdeendring, som er indikativt for størrelsen av den følte parameter.

En fordel med apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er at det tillater lange overføringslengder med optiske fiber mellom kilden og følerne basert på lavtapsele-menter og lavreflekterende gitre. Som et resultat av dette kan følerne plasseres på steder som ligger fjernt fra instrumenteringen uten at det er behov for optiske forster-kere.

En annen fordel med den foreliggende oppfinnelse er evnen til å multiplekse flere føle-re der hver har et gitterpar som reflekterer en enkel nominell bølgelengde. Som et resultat kan flere følere anbringes langs ett enkelt optisk fiber. Dette muliggjør et sys-tem som er ufølsomt for krysstale, reduserer behovet for optiske fiber og utstyr, og tillater installasjon i størrelsesbegrensede applikasjoner.

De ovenfornevnte og andre formål, egenskaper og fordeler med den foreliggende oppfinnelse, vil bli mer tydelig i lys av den følgende detaljerte beskrivelse av eksempler på utførelsesformer med referanse til de ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 er et skjematisk oppriss av en brønn som har et foringsrør og et rør, og strømningsmålere anbrakt ved ulike lokasjoner langs røret på innsiden av foringsrøret; Figur 2 er et skjematisk oppriss av et eksempel på en utførelse av et apparat for ikke-intrusiv måling av fluidstrømningsparametere inne i et rør; Figur 3 er et skjematisk oppriss av en utførelse av en føleranordning som er an-vendelig med en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 4 er et skjematisk oppriss av en utførelse av en føleranordning som er an-vendelig med en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 5 er et skjematisk oppriss av en utførelse av en føleranordning som er an-vendelig med en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 6 er et blokkdiagram av et instrument og apparat for ikke-intrusiv måling av fluidstrømningsparametere inne i et rør; Figur 7 er en grafisk framstilling av reflekterte pulser fra følernes forskjellige gitre; og Figur 8 er en grafisk framstilling av interferensmønstrene til de reflekterte pulser

vist i figur 7.

Med henvisning til figur 1 er det vist et intelligent oljebrønnssystem 10 som inneholder en eller flere produksjonsrør 12 som strekker seg nedover gjennom et foringsrør 14 til én eller flere oljekilder 16. Et ringrom 18 er tildannet mellom røret 12 og foringen 14. Hvert produksjonsrør 12 kan innbefatte en eller flere laterale seksjoner som avgreines for å få tilgang til ulike petroleumskilder 16, eller ulike områder av den samme petro-leumskilde 16. Fluidblandinger strømmer fra kilder 16 til plattformen 20 gjennom pro-duksjonsrørene 12. Fluidblandingene består hovedsakelig av petroleumsprodukter og vann. Produksjonsrøret 12 innbefatter ett eller flere apparater 22 for ikke-intrusiv fø-ling av fluidstømning inne i et rør (i det etterfølgende også kalt en "strømningsmåler") for å overvåke forskjellige fysiske parametere til fluidblandingene mens de strømmer gjennom produksjonsrørene 12.

Strømningsmåleren 22 innbefatter et første følerarrangement 24 for føling av akustiske signal som går med lydens hastighet, SOS (speed of sound), gjennom fluidet inne i røret 12 (heretter også kalt "SOS følerarrangement"), et andre følerarrangement 26 for føling av kortvarige, lokale trykkvanasjoner som går med fluidstrømmen (heretter også kalt "følerarrangement for strømningshastighet"), og et hus 28 festet til røret 12 for innkapsling av følerarrangementet 24, 26. Hver strømningsmåler 22 kan innlemmes i en eksisterende seksjon av produksjonsrøret 12, eller den kan innlemmes i en spesiell rørseksjon som blir satt inn på linje med produksjonsrøret 12. Fordelingspla-nen av strømningsmålere 22 vist i figur 1 muliggjør at en operatør for det intelligente brønnsystem 10 kan fastslå omfanget og lokasjonen av vanngjennombrudd inn i pe-troleumsreservoaret. Tilgjengeligheten av denne type av informasjon tillater brukeren å overvåke og intelligent kontrollere petroleumsreservoarets produksjon.

Følerarrangementet 24, 26 som vist i figur 6, mottar optisk effekt og produserer optiske signaler via fiberoptiske kabler 30 som strekker seg mellom strømningsmåleren 22 og instrumentering 100 anbrakt på plattformen 20 eller en fjernlokasjon som er i kommunikasjon med plattformen 20. Fiberoptiske trykkfølere 32 inni hvert følerar-rangement 24, 26 kan tilkoples plattforminstrumenteringen individuelt, eller de kan multiplekses langs ett eller flere optiske fibre ved å benytte kjente teknikker som innbefatter, men ikke begrenses til, multipleksing ved hjelp av bølgelengdeinndeling WDM -wavelength division multiplexing, og multipleksing ved hjelp av tidsinndeling TDM -time division multiplexing. I disse utførelser hvor de fiberoptiske trykkfølerne 32 ikke er koplet individuelt til instrumenteringen, kan følerarrangementet 24, 26 sine følere 32 koples til hverandre i serie eller parallell. De optiske signaler frembrakt av følerarrangementene 24, 26 skaffer informasjon relatert til fluidstrømningskarakteris-tikken inne i røret 12 (for eksempel lokale strømningsforstyrrelser, forplantning av akustiske lydbølger inne i strømmen, størrelse- og endringer i strømningstrykk, osv.). Tolkning av de optiske signaler, som kan foretas ved å bruke metoder som er velkjente på fagområdet, muliggjør bestemmelsen av fluidblandingens lydhastighet (SOS) og fluidstrømningshastigheten inne i røret 12. Straks SOS-en, strøm ni ngshastig heten og blandingens temperatur er kjent, kan andre ønskelige data bestemmes, slik som fase-fraksjonen for bestanddelene i blandingen. De optiske signal fra følerarrangementene 24, 26 kan også tolkes ved å bruke metodene vist i de følgende , men er ikke begrenset til å brukes sammen med disse: Amerikanske patenter med nummer US 6,435,030 til Gysling m.fl; US 6,463,813 til Gysling; US 6,354,147 til Gysling m.fl.; og US 6,450,037 til McGuinn.

Figur 2 viser et utførelseseksempel av den foreliggende oppfinnelse, der SOS følerar-rangementet 24 og følerarrangementet 26 for strømningshastighet er anbrakt nærliggende hverandre på en felles rørlengde 12. Ytterligere detaljer vedrørende denne utfø-relsen er gitt nedenfor. Figurene 3-5 illustrerer skjematisk utførelser av, og egenskaper til, følerarrangementer som kan brukes sammen med ett av eller begge følerarrangementer 24, 26.

For å unngå interferens fra utvendige kilder, og for å beskytte mot det barske miljøet inne i en brønn, er følerarrangementet 24, 26 innelukket i et hus 28 som er festet til en utvendig overflate av rørseksjonen 12. Huset 28 innbefatter en ytre hylse 34 som strekker seg mellom et par boss 36. Den eller de fiberoptiske kabler 30 som strekker seg mellom strømningsmåleren 22 og instrumenteringen 100, passerer gjennom en tettbar port 38 i ett eller begge boss 36 og er i forbindelse med følerarrangementet 24, 26. På utsiden av huset 28 er følerkabelen 30 oppbevart i et beskyttende lednings-rør 40 som er festet til røret 12. I den foretrukne utførelse danner huset 28, sammen med røret 12, en trykkbeholder. Trykket inni trykkbeholderen kan være større enn eller mindre enn det omsluttende trykket inni ringrommet 18 mellom foringsrøret 14 og røret 12. I andre utførelser er huset 28 tett for å beskytte følerarrangementet 24, 26, men fungerer ikke som en trykkbeholder. I alle utførelser velges huset 28 sin stør-relse og struktur for å motstå trykkgradientene som er tilstede i brønnmiljøet, for å huse størrelsen av følerarrangementene 24, 26, og for å kunne plassere at følerar-rangementene 24, 26 i en avstand fra huset 28, slik at varmeoverføring via røret 12 og/eller huset 28 ikke er skadelig for den herværende applikasjon. I en foretrukket utførelse er huset 28 fylt med en gass som består av, men ikke er begrenset til, luft, nitrogen, argon, osv. Det gassholdige miljø inne i huset 28 virker med fordel som en akustisk isolator som bidrar med å redusere trykkbølgeinterferens som ellers kan gå inn i huset 28 fra ringrommet 18 og på uønsket vis influere følerarrangementene 24, 26. Det gassholdige miljøet varmeisolerer også følerarrangementene 24, 26.

I noen applikasjoner er det fordelaktig å plassere flere dempere inne i huset for å hjelpe med å opprettholde separasjon mellom husets ytre hylse og røret. Amerikansk patent US 6,443,226 viser dempere som kan brukes på denne måten.

Rørseksjonen 12 har en elastisitet som velges for å passe til den herværende applikasjon. Røret 12 må ha en tilstrekkelig strukturell integritet til å tåle trykkgradienten på tvers av røret 12, men det må likevel være i stand til å avbøye (dvs. endring av omkrets) tilstrekkelig til at nyttig informasjon tilveiebringes. Størrelsen på røret 12 sin omkretsendring for en gitt trykkfordeling bestemmes av rørveggen 42 sin tykkelse og rørmaterialets fysiske egenskaper (for eksempel elastisitetsmodul, osv.). Tykkelsen av rørveggen 42 og rørmaterialet kan derfor velges for å bidra med å fremstille en fordelaktig følersensivitet for det foreliggende apparat. Egenskapene for røret 12 nærliggende hvert foreliggende apparat kan være det samme som, eller forskjellig fra, egenskapene for andre seksjoner av produksjonsrøret 12.

Hver av de optiske trykkfølere 32 som benyttes i SOS og følerarrangementene 24, 26 for strømningshastighet, innbefatter flere fiberoptiske spoler 32. Hver spole 32 er viklet én eller flere omdreininger rundt omkretsen av rørseksjonen 12, og på en måte som tillater lengden av det optiske fiber inni spolen 32 å endres som en reaksjon på en endring i omkretsen av røret 12. Dersom, for eksempel, et rør 12 kan ventes å oppvise en maksimal omkretsendring på "y", vil en enkeltviklingsspole utsettes for en maksimal potensiell lengdeendring på " y" (eller en kjent funksjon av "y"). Dersom en optisk måleteknikk ikke er følsom nok til å registrere en avstandsendring lik "y", kan spolen 32 da vikles for å innbefatte "n" antall viklinger. Endringen i fiberlengde " y" per vikling multipliseres derfor med "n" viklinger, og det frembringes en endring i fiberlengden som er stor nok til å produsere et brukbart signal (dvs."n»y"). I tillegg til å frembringe et brukbart signal, kan den samme teknikk faktisk, også benyttes til å øke sensitiviteten til føleren 32, og derfor rekkevidden av påviselige endringer av røret 12 sin omkrets. I alle tilfeller er lengden av det optiske fiber i hver spole 32 kjent og velges for å fremskaffe den sensitivitet som behøves for å føle den/de forstyrrelser som er av interesse for den spesielle føler. Den foretrukne utførelse, som er beskrevet over, innbefatter spoler 32 viklet rundt omkretsen av røret 12. De fiberoptiske lengde-ne kan alternativt anordnes rundt et parti av røret 12 sin omkrets.

Viklingene av optiske fiber i en følerspole 32 er fortrinnsvis lagt ved siden av hverandre for å redusere den aksiale komponent for hver vikling, og derved holde hver vikling til en kjent, konstant lengde. Alternativt kan noen, eller alle, viklinger i en føler 32 være atskilt fra tilliggende viklinger. En spole 32 kan utgjøres av et enkelt lag av fiberoptiske viklinger eller av flerlags fiberoptiske viklinger, avhengig av anvendelsen. Den fiberoptiske spolen 32 i hver føler 32 kan festes til røret 12 ved hjelp av flere fes-temekanismer, som inkluderer, men ikke er begrenset til, klebemiddel, lim, epoksy eller tape. I en foretrukket utførelse brukes en tape som har klebrig substans festet til motsatte sider av tapens underlag. Tapen fester seg både til røret 12 og fiberen og frembringer en jevn flate som fiberen kan legges på. Erfaring viser at tape brukt på en grov overflate bidrar med å redusere tap i mikrobend i det optiske fiber.

I de fleste utførelser innbefatter de optiske trykkfølerne 32 som brukes i SOS-en og følerarrangementet 24, 26 for strømningshastigheten, ytterligere én eller flere optisk reflekterende anordninger 46, som er anbrakt mellom spolene 32, og som kan av-stemmes mot bølgelengde. I en foretrukket utførelse består de optisk reflekterende anordninger 46 av Bragg fibergitter, FBG (fiber Bragg Gratings). Som kjent, reflekterer FBG et forhåndsbestemt lysbølgelengdebånd som har en sentral maksimumsreflek-sjonsbølgelengde (Ab), og FBG lar de resterende bølgelengder av innfallende lys (in nenfor et forhåndsbestemt bølgelengdeområde) passere. Tilførselslys sprer seg følge-lig langs kabelen 30 til spolen 32, og FBG 46 reflekterer bestemte lysbølgelengder tilbake langs kabelen 30. Erfaring viser at det i de fleste anvendelser er fordelaktig å plassere en isolasjonspute mellom hver optisk reflekterende anordning og rørets utvendige overflate for å tilpasse rørvekst og/eller vibrasjoner. Amerikansk patent US 6,501,067 til Jones m.fl. viser en slik isolasjonspute.

I utførelsen av den foreliggende oppfinnelse som er vist i figur 3, er følerne 32 koplet i serie, og en enkelt FBG 46 blir benyttet mellom hver føler 32, og hver FBG 46 har en felles refleksjonsbølgelengde Åi. I utførelsen vist i figur 4 er følerne 32 koplet i serie, og par av FBGer 46 er anbrakt langs fiberen ved hver respektive ende av følerne. FBG parene 46 blir benyttet til å multiplekse de følte signaler for å identifisere de individuelle følerne 32 fra optiske retursignaler. FBG-paret 46 ved hver ende av den første føler 32a har en felles refleksjonsbølgelengde Åi, og det andre FBG-par 46 er ved hver ende av den andre føler 32b har en felles refleksjonsbølgelengde Å2som er forskjellig fra refleksjonsbølgelengden til det første paret av FBG 46. På liknende måte har FBG-er 46 ved hver ende av den tredje føler 32c en felles refleksjonsbølgelengde Å3, som er forskjellig fra Åi, Å2, og FBG-ene 46 ved hver ende av den fjerde føler 32d har en felles refleksjonsbølgelengde Å4, som er forskjellig fra Åi, Å2, Å3. Følerne 32 inne i begge følerarrangementene 24, 26 kan alternativt være parallellkoplet til hverandre ved å bruke optiske koplinger (ikke vist) som er anbrakt oppstrøms for hver føler 32, og som er koplet til en felles fiber.

Med referanse til figurene 2, 3 og 4 kan følerne 32 med de derimellom fordelte FBG-er 46 konfigureres på flere kjente måter for å nøyaktig måle fiberlengden eller endring i fiberlengde, slik som en interferometrisk, Fabry Perot, gangtid, eller andre kjente ar-rangementer. Et eksempel på en Fabry Perot teknikk er beskrevet i det amerikanske patent no. US 4,959,883 "Fiber Optic Føler Arrangement Håving Reflective Gratings Responsive to Particular Wavelengths", til Glenn. Alternativt kan et parti av, eller alle, fibrene mellom den optiske refleksjonsanordning være dopet med dopingsmiddel av et sjeldent jorddopningsmiddel (som erbium) for å skape en avstembar fiberlaser, som det kan finnes eksempler på i de amerikanske patenter US 5,317,576, US 5,513,913 og US 5,564,832.

I en alternativ utførelse vist i figur 5 kan følerne 32 også tildannes som et rent inter-ferometirsk følerarrangement ved å bruke følere 32 uten å anbringe FBG-er 46 derimellom. I denne utførelsen er hver føler 32 koplet uavhengig til instrumenteringen ved plattformen 20, og kjente interferometriske teknikker benyttes for å bestemme eller endre lengden til fibrene rundt røret 12 som følge av trykkvariasjoner. Amerikansk patent US 5,218,197 med tittel "Method and Apparatus for the Non-invasive Measu-rement of Pressure Inside Pipes Using a Fiber Optic Interferometer Føler", til Carroll, viser en slik teknikk. De interferometriske viklingene kan også multiplekses på en må-te som likner den som er beskrevet av Dandridge m.fl, "Fiber Optic Følers for Navy Applications", IEEE, Feb. 1991, eller av Dandridge m.fl, "Multiplexed Interferometric Fiber Føler Arrays", SPIE, Vol. 1586, 1991, sidene 176-183. Andre teknikker kan også benyttes for å bestemme endringen i fiberlengde. I tillegg kan optiske referansespoler (ikke vist) benyttes for bestemte interferometriske tilnærmelser, og kan også bli loka-lisert på eller rundt røret 12, og de kan også være innrettet ufølsomme for trykkvariasjoner.

Idet det igjen vises til figur 2, holdes tilliggende følere 32, inne i begge følerarrange-menter 24, 26, i avstand fra hverandre ved en kjent avstand eller kjente avstander. Følerne 32 i et arrangement er fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, anbrakt like langt fra hverandre. I begge følerarrangementene 24, 26 gjenspeiler avstanden mellom tilliggende følere 32 og antallet følere 32 signaltypen som blir følt, dvs. SOS følerarrang-ementet 24 avføler akustiske signaler med relativt lange bølgelengder, og følerarrang-ementet 26 for strømningshastighet avføler strømningens lokale trykkvariasjoner som har relativt små koherenslengder. På grunn av egenforskjeller til signalene som føles, holdes følerne 32 i SOS følerarrangementet 24 i en relativt sett betydelig større avstand fra hverandre enn følerne 32 i følerarrangementet 26 for strømningshastighet. Den eksakte innbyrdes avstand og antallet spoler 32 i et følerarrangement 24, 26, er bruksavhengig, og er en funksjon av parametere slike som, men ikke begrenset til, spektrene av forventede akustiske signaler og lokale trykkvariasjoner, den forventen-de SOS til fluidbestanddelene, antallet følere 32, den benyttede prosesseringsteknikk, osv. Eksempler på signalprosesseringsteknikker kan finnes i de følgende referanser: H. Krim, M. Viberg, 'Two Decades of Array Signal Processing Research - The Parametric Approach", IEEE Signal Processing Magazine, sidene 67-94, R. Nielson, "Sonar Signal Processing", kap. 2, sidene 51-59.

Figur 2 viser et utførelseseksempel av en strømningsmåler 22 som kan føres på linje inn i et produksjonsrør 12 og anbringes i en passende posisjon inni brønnen. Strøm-ningsmåleren 22 innbefatter et SOS følerarrangement 24 og et følerarrangement 26 for strømningshastighet montert nærliggende hverandre på en rørseksjon 12 og lukket inne i et hus 28. En fiberoptisk kabel 30 strekker seg gjennom ett av husets boss 36 og er i forbindelse med en optisk forsinkelsesledning 48. En optisk fiber 50 forbinder deretter den optiske forsinkelsesledning 48 til SOS følera nord ni ngen 24. SOS føleran- ordningen 24 innbefatter seks følere 32 anbrakt ved seks forhåndsbestemte lokasjoner (xi,X2,X3,X4,X5,X6) langs røret 12, hvor hver føler 32 er atskilt med en lengdeøkning lik " x" fra tilliggende følere 32 innenfor SOS følerarrangementet 24. Hver føler er montert på en tape som har klebestoff på begge sider. En FBG 46 er anbrakt mellom den

optiske forsinkelsesledning 48 og en føler 32. Én FBG 46 er også anbrakt mellom og forbundet med hvert par av tilliggende følere 32, slik at den optiske forsinkelsesledning 48, FBG-ene 46, og følerne 32 i SOS følerarrangementet 24 er anbrakt i serie med hverandre. Det foretrekkes, men er ikke nødvendig, å skråstille hver FBG 46 mellom tilliggende følere 32 for å begrense retningsendringens skarphet inni fiberen til enten følerens 32 eller inn FBG-en 46.

En optisk fiber 52 strekker seg fra den siste føler 32 i SOS følerarrangementet 24 og over til en første føler 32 i det tilliggende følerarrangement 26 for strømningshastig-het. En FBG 46 er anbrakt på linje mellom de to innretninger. Følerarrangementet 26 for strømningshastighet innbefatter fire følere 32 anbrakt ved forhåndsbestemte lokasjoner (X7, Xe, xg, xio) langs røret 12. På samme måte som SOS følerarrangementet 24, er hver føler 32 i følerarrangementet 26 for strømningshastighet montert på tape og er atskilt med en lengdeøkning "x" fra tilliggende føler 32 i følerarrangementet 26 for strømningshastighet. Den aksielle avstanden " x" som atskiller følerne 32 i følerar-rangementet 26 for strømningshastighet er imidlertid vesentlig kortere enn den som er benyttet i SOS følerarrangementet 24 på grunn av ulikheten i trykkforstyrrelsenes egenskaper som søkes målt, dvs. SOS følerarrangementet 24 føler relativt lange akustiske bølgelengdesignaler som går gjennom fluidstrømmen med lydens hastighet, og følerarrangementet 26 for strømningshastighet føler strømningens lokale trykkvariasjoner med relativt kort koherenslengde. Én FBG 46 er anbrakt mellom, og er koplet sammen med, hvert par av tilliggende følere 32, slik at FBG-ene 46 og følerne 32 i følerarrangementet 26 for strømningshastighet er anbrakt i serie med hverandre. Også her foretrekkes det å skråstille hver FBG 46 mellom tilliggende følere 32 for å minimalisere de skarpe endringer inni fiberen til enten føleren 32 eller i FBG-en 46. I noen applikasjoner kan det være nyttig å tilkople en ekstra optisk forsinkelsesledning 48 etter den siste føler 32 i følerarrangementet 26 for strømningshastighet.

I en versjon av strøm ni ngsmåleren 22 i figur 2 som skal tjene som et eksempel, ti I— dannes den/de optiske forsinkelsesledning(er) 48 ved å vikle omtrent 210 meter med optisk fiber omkring omkretsen til et rør med diameter 88 mm (3.5"). Hver spole til SOS følerarrangementet tildannes ved å vikle 102 meter med optisk fiber i ett enkelt lag rundt omkretsen til røret. Den optiske fiber vikles ved å bruke en strekkraft i fiberen på omtrent 25 gram. Hver vikling i spolen atskilles fra tilliggende viklinger med et gap på 15 pm. Tilliggende spoler i SOS følerarrangement 24 har en innbyrdes avstand, senter-senter, på omtrent 450 mm (18"). Hastighetsfølerarrangementet 26 tildannes på samme måte, men unntak av at hver spole utgjøres av syv lag i stedet for ett enkelt lag, og tilliggende spoler har en innbyrdes avstand, senter-senter, på omtrent 45 mm (1.8"). I begge følerarrangementene skjøtes FBG-ene inn i det parti av den optiske fiber som strekker seg i et spiralformet mønster mellom tilliggende spoler, eller mellom en spole og en forsinkelsesledning, osv. Hver FBG og skjøtene som forbinder FBG-en til den optiske fiber, legges på en isolasjonspute, som nevnt i det foregående.

En utførelse av instrument 100 som benyttes til å avlytte strømningsmålerens 22 følerarrangementer 24, 26 i figur 2, er et interferometer med to stråler som vises best i figur 6. Optisk kilde 102 produserer en serie med atskilte lyspulser som rettes nedover fiber 106 til en første kopling 108, enten ved slusing av lyset på og av, eller ved pulsering av laserens 104 styrestrøm. Kopling 108 deler puls 104 i to og leder dem langs to uavhengige baner 110, 112. Bane 110 innbefatter en fasemoduleringsanordning 114 som tildeler en fasemodulasjonsbærer til pulsen som går langs bane 110. Bane 112 innbefatter en tidsforsinker, vist som en lengde av viklet optisk fiber 116, som frembringer en kjent differensialgangtid mellom de to baner 110, 112. Det er fordelaktig å overensstemme differensialgangtiden mellom de to baner 110, 112 med den nominelle rundturgangtiden til fiberfølerspolene 32(a)-32(j), noe som vil bli mer fullstendig beskrevet i det etterfølgende. Kopling 118 kombinerer de to pulser 120, 122, en signalpuls og en referansepuls, bort på fiber 124. Pulse 122 innbefatter en fasemodulasjonsbærer, og puls 120 forsinker puls 122 med en periode tilsvarende differensialtidsforsinkelsen mellom baner 110 og 112. Avhengig av den eksakte kon-struksjon av følerstrengen, kan en valgfri optisk forsterker 123 om nødvendig anbringes i fiberstrengen. De to pulsene 120, 122 ledes gjennom en retningskopling 126, som kan innbefatte et hvilket som helst antall innretninger, slik som en optisk deler eller en optisk sirkulator som vist i figur 6, og ledes videre inn i en fiberoptisk kabel 128 til strømningsmålerens 22 følerarrangementer 24, 26. Pulsene 120, 122 kommer frem til følerarrangementene 24, 26 hvori de passerer gjennom de ulike viklinger til tidsforsinkelsesspolen 48 og fiberfølerspolene 32a- 32j, og til optisk reflekterende anordninger 46a- 46k, vist som FBG-er (Fiber Bragg Gratings). Som tidligere beskrevet, er gitrene 46a- 46k konstruert for å reflektere en liten mengde av pulsene tilbake opp gjennom telemetrikabelen 128 til den optiske sirkulator 126, og videre for å la de gjenværende pulser passere til suksessive fiberfølerspoler og gitre. I den viste utførel-se er alle gitre konstruert for å reflektere den samme bølgelengde, Ai, selv om gitre utformet for ulike bølgelengder også betraktes i den foreliggende oppfinnelse. En del av pulsene 122, 120 reflekteres tilbake til den optiske sirkulator av hvert enkelt gitter 46a- 46k, noe som vil bli mer fullstendig beskrevet i det etterfølgende. Optisk sirkulator 126 styrer hvert av retursignalene til fotomottaker 130 og bort på demodulatoren 132.

I utførelsen vist i figur 6 går pulsene 120, 122 først gjennom en tidsforsinkelsessløyfe 48 og deretter bort på det første gitter 46(a). Tidsforsinkelsessløyfe 48 er slik posisjonert ved strømningsmålerens begynnelse at det fremskaffes en metode som tillater ikke-gitterproduserte refleksjoner av pulsene 120, 122, slik som de skapt av koplinger 149 eller andre kjente refleksjonsskapende innretninger. For eksempel, dersom koplingen 149 skaper en liten refleksjon, la oss si -40dB (0.01%), vil den påvirke fotomottakeren 130, og denne refleksjon vil, dersom den ikke atskilles tilstrekkelig i tid, ødelegge signalet fra gitrene 46(a) og 46(b) for tolkeføler 32(a). Tidsforsinkelsessløy-fen 48 er dimensjonert for å frembringe tilstrekkelig forsinkelse for å gi de av kopling 149 induserte refleksjoner fra pulsene 122 og 120 deres egne tidsluker før den første, ikke-interferometriske puls returnerer. I tillegg anbringes en liknende tidsforsinkelsesspole 151 ved enden av den fiberoptiske streng for å la enhver refleksjon fra fiberut-gangen 153 innta sin egen luke og således ikke ødelegge refleksjonssignalene brukt til å tolkeføler 32(j).

I drift reflekteres en del av den første pulsen 122 som kommer frem til gitter 46(a), tilbake til sirkulator 126 først og ankommer fotomottaker 130 først, og refereres til (for forklaringens skyld) som den første puls 122 som returnerer fra det første gitter. Som beskrevet over, passerer majoriteten av lys fra den første puls gjennom lavre-flektiviteten i det første gitter 46(a) og gjennom den første følers 32(a) optiske fiber og bort på det andre gitter 46(b). En liten mengde av pulsens 122 optiske effekt reflekteres tilbake av gitter 46(b) gjennom den optiske kabel 128 og bort på fotomottaker 130, og refereres til som den første puls som returnerer fra det andre gitter. Den returnerende første puls fra det andre gitter ankommer foto mottakeren 130 i løpet av en tid tilsvarende to ganger gangtiden for enkeltpassering (dobbelpassering) for føler-fiberen som utgjør første føler 32(a) relativt til den første returpuls fra det første gitter. Tidsforsinkelsen til dobbelpasseringen etableres til en kjent størrelse og kontrolle-res bl.a. av lengden av fiberen i følersløyfen, type fiber, og bølgelengden til den optiske puls. Det gjenværende av den optiske energi til puls 122 går langs strøm-ningsmålerens 22 optiske fiber og treffer gitrene 46(c)- 46(k) og følerspolene 32(b)-32(j) og reflekterer suksessive returpulser tilbake til optisk mottaker 130 relativt til de respektive gitter og følergjennomganger. På liknende måte refereres puls 120 til som den andre puls og følger puls 122 med en tidsforsinkelse tilsvarende tidsdifferansen mellom banene 110 og 112. Puls 120 treffer gitrene 46(a)- 46(k) og følerspolene 32(b)- 32(j) og reflekterer tilbake suksessive returpulser til optisk mottaker 130 relativt til respektive gitter og følergjennomganger med en konstant tidsforsinkelse etter de reflekterte pulser fra den første puls 122. Pa denne måten mottas to separate pulser av foto mottake ren 130 fra hver av gitrene 46(a)- 46(k) med en konstant tidsforsinkelse mellom hverandre. Fordi differensialgangtiden mellom de to baner 110, 112 og tidsforsinkelsen til en nominell følerspole tilsvarer hverandre, ankommer den første puls som returnerer fra det andre gitter, og den andre puls som returnerer fra det første gitter, foto mottake ren på samme tid og skaper et optisk interferensmønster.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det mulig å detektere relevante signaler som er relatert til trykksvingninger i røret, som beskrevet ovenfor, å gjennomgå og tolke, i løpet av forholdsvis korte tidsperioder, interferensmønstrene frembrakt av ankomsten av forskjellige par av reflekterte pulser som oppstår fra pulser 120, 122 generert fra en serie av pulser 104 ved foto mottakeren 130. Selv om den foreliggende oppfinnelse ikke fastslår trykk inne i røret, påvirker trykksvingningene virkelig følerspolene. Trykksvingningene, akustiske eller lokale forstyrrelser (eller andre), forkorter, forlenger eller på annen måte belaster den optiske fiber som utgjør følerspolene 32(a)- 32(j), og endrer derved effektivt den nominelle tidsforsinkelsen til fiberfølerspolene og bevirker en tilsvarende faseforandring mellom pulsrefleksjoner fra gitterparet som omslutter disse fiberfølerspolene. For hver initiering av puls 104 fra optisk kilde 102, mottar fotomottakeren 130 et par med reflekterte pulser, hvorav én fra hver av pulsene 122,

120, fra hver av gitrene 46(a)- 46(k). Disse pulser blir deretter tolket av demodulator 132 for å utlede informasjon om trykksvingningene i røret i form av en faseforandring mellom interferenspulsene for hver puls 104 som genereres. I praksis konverteres den optiske interferens til elektriske signaler ved hjelp av kjente metoder og ved hjelp av kvadratlov-lysdetektoren, og faseforandringene som induseres i puls 122 ved å belas-te fiberfølerspolene 32(a)- 32(j), utskilles av demodulatoren 132 på en meningsfull måte (dvs. elektronisk signal).

I drift, og som best vist med referanse til figur 7, gjennomgår den foreliggende oppfinnelse tidene når det første og andre reflekterte par av pulser 120, 122 påvirker fotomottakeren 130 på følgende måte: Ankomsten av den første pulsrefleksjon for gitteret 46(a) angis som 160 og defineres som tid to, og, som beskrevet heri, den første pulsrefleksjon fra gitteret 46(b) angis som 164 og returnerer ved t= to + 2tcoii(a), hvor 2tcoii(a) er den doble gangtid til følerspole 32(a). I denne utførelse er tdeiay~= 2tcoii(a), slik at den første puls som reflekteres fra gitteret 46(b), returnerer ved t~= to + tdeiay. Ankomsten av den andre puls som reflekteres fra gitter 46(a), angis som 162 ved fotomottaker 130 og oppstår ved t= to + tdeiay, hvor tdeiay er tidsforsin kelsen av forskjellen mellom bane 110 og bane 112. Pa liknende måte angis den andre puls som reflekteres fra gitter 46(b), vist som 166 og returnerer til fotomottaker 130 ved t=to+ tdeiay + 2tcoii(a). Figur 8 viser intensiteten av de reflekterte signaler som en funksjon av tid. Det er viktig å legge merke til at i løpet av tiden fra t=totil t=to+ tdeiay, påvirker kun én pulsrefleksjon, angitt som 180, fotomottaker 130, og ingen optisk interferens finner sted. Fra t~=totil t~=to+ tdeiay + 2tcoii(a), er to pulser tilstede ved foto mottakeren, hvorav den første puls 122 som reflekteres fra gitter 46(b) (vist som 164 i figur 7), og den andre puls 120 som reflekteres fra gitter 46(a)

(vist som 162 i figur 7), og optisk interferens finner sted. Interferensmønsteret påvir-kes først og fremst av fasemoduleringsbæreren som tildeles puls 122 ved hjelp av fasemoduleringsanordning 114 under kontroll av avlyttingselektronikken, og av det relevante signalet som tildeles av fiberfølerspolen 32(a), og som relateres til de trykk-induserte belastinger i fiberfølerspolen 32(a), angitt som pil 184, ettersom intensiteten kan øke eller minke avhengig av interferensen (konstruktiv eller destruktiv). Belast-ningen i fiberfølerspolen 32(a) skaper på en liknende måte en faseforandring i de returnerende første pulser 122 relativt til de returnerende andre pulser 120 for hver fø-ler. Fasemoduleringen som av demodulator 132 tildeles puls 122 og den etterfølgende demodulasjon, benyttes deretter til å trekke ut en lineær representasjon av faseforandringen som ble tildelt ved den returnerende første puls 122 av fiberfølerspole

32(a), som var forårsaket av for eksempel trykksvingninger i røret, ved å bruke én av mange velkjente teknikker, slik som faseskapt bærer eller aktiv eller passiv homodyn. I én utførelse av den foreliggende oppfinnelse benyttes et fasemodulasjonssystem ved å bruke en demodulator innlemmet i instrument 100, som er produsert av Optiphase, Inc. of Van Neys, CA. Bemerk at fasebærermodulasjonen kan tildeles med liknende effekt til den returnerende andre puls 120.

Den foreliggende oppfinnelse benytter den ovenfor beskrevne analyse for å avlytte de gjenværende følere ved analysering av interferensmønsteret til de interfererende parene av reflekterte pulser fra pulser 120, 122. For eksempel, og som best vist med referanse til figur 7, analyseres interferensmønsteret for føler spole 32(b) ved å sammenlikne faseforandringen mellom returnerende andre puls fra gitter 46(b), og returnerende første puls fra gitter 46(c), i tidsrommet som begynner ved t~=to + tdeiay + 2tcoii(a), og frem til t~=to + tdeiay + 2tcoii(a) + 2tcoii(b). Intensiteten til interferensmønsteret for følerspole 32(b) er vist som 186 i figur 8. På liknende måte analyseres interferensmønsteret for følerspole 32(c) ved å sammenlikne faseforandringen mellom returnerende andre puls fra gitter 46(c), og returnerende første puls fra gitter 46(d), i tidsrommet som begynner ved t~=to + tdeiay + 2tcoii(a) + 2tcoii(b), og frem til t~=to + tdeiay + 2tcoii(a) + 2tcoii(b) + 2tcoii(c). Ved igjen å referere til figur 8, angis in tensiteten til interferensmønsteret til følerspole 32(c) som puls 188. De gjenværende følere 32(d)- 32(j) avlyttes på liknende måte. Med et slikt avlyttingssystem er den foreliggende oppfinnelse i stand til å fremskaffe en oppløsning mellom ca. 0.1 til ca.

1 mRAD/Hz og en oppdateringsrate på omtrent 60 KHz.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet med referanse til en enkel, spesifikk utførelse. Formålet med den foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset til en enkelt utførelse. Det må forstås at hvilke som helst trekk, egenskaper, alternativer eller modifikasjoner som er beskrevet i dette dokument angående en spesiell utførel-se, også kan anvendes, brukes eller inkorporeres med en hvilken som helst annen utførelse heri beskrevet. Den optiske kilde 102 for en typisk utførelse av instrument 100 og strømningsmåler 22 er en smalbåndskilde som innbefatter en såkalt DFB laser med kontinuerlig distribuert utstråling, og som opererer ved en nominell bølgelengde på omtrent 1545 nm med en linjebredde som er tilnærmelsesvis mindre enn en 1 MHz

. En integrert optikk-chip, IOC (integrated optics chip) benyttes til å sluse lyset på og av for å skape pulsen 104. I denne utførelsen sluses IOC-en av en pulsgeneratorme-kanisme, slik at det sendes ut 1 usek pulser 104, omtrent hvert 16 usek, bort på fiber 106, som vist i figur 6. Differansen i banelengde mellom omveiene 110, 112, er dimensjonert slik at pulsene 120, 122 er atskilt med 1 usek. I en slik konfigurasjon grenser pulsens 120 fremkant opp mot pulsens 122 bakkant. Idet pulsene 120, 122 går ut av koplingen 118, går de inn i en optisk forsterker 123 for å øke pulsenes optiske effekt til en topp på tilnærmelsesvis 100 mW, og de går langs optisk kabel 128. Et parti av optisk kabel 128 installeres typisk sammen med produksjonsrøret 12 (figur 1) og innbefatter en ren silikakjerne og herdes for en slik installasjon, slik som beskrevet i den amerikanske patenten US 6,404,961. Som beskrevet ovenfor, innbefatter forsin-kelsesspole 48 tilnærmelsesvis 210 m med optisk fiber og frembringer nominelt litt

mer enn en 2 usek dobbelpasseringsforsinkelse for å skille refleksjoner fra koplingen 149 (og andre ytre refleksjoner) fra refleksjonen av pulsene 120, 122 fra gitrene 46(a)- 46(k). "Fiber Bragg Grating"-ene, FBG, 46(a)- 46(k) er avpasset for å reflektere lys som har en bølgelengde på omtrent 1545 nm med en båndbredde på omtrent 2 til 4 nm.

Hver av gitrene er utformet for å reflektere omtrent 0,25% av den totale optiske effekt. I utførelsen beskrevet er gitrene skreddersydd for å øke deres spesifikke reflekti-vitet for å imøtekomme optiske tap som oppstår mellom gitter 46(a) (omtrent 0,25%) og gitter 46(k) (omtrent 0,45%). Hver av fiberfølerspolene 32(a)- 32(j) vikles og anbringes på et rør 12 (som vist i figur 2), som beskrevet i dette dokument, med til nærmelsesvis 102 m med optisk fiber for å frembringe en dobbelpasserings forsinkelse på 1 usek hver.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet og illustrert ved hjelp av eksempler på utfø-relser, kan det foregående og ulike andre tillegg og utelatelser bli foretatt deri og der-til uten å avvike fra oppfinnelsens omfang slik den fremgår av de etterfølgende pa-tentkrav.

Claims (31)

1. Fremgangsmåte for avlytting av minst én fiberoptisk føler (32), der føleren (32) koples til et rør og føler minst én parameter til et fluid i røret,karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: - generering av suksessive smalbånd lyspulser; - spalting av lyspulsene inn i første lyspulser og andre lyspulser; - forsinkelse av de andre lyspulser med en kjent tidsperiode relativt til de første pulser; - forening av de første og andre lyspulser bort på en enkelt optisk fiber (128); - leding av lyspulsene gjennom et første periodegitter (46) , gjennom den optiske føler (32) og gjennom et andre periodegitter (46); - mottakelse av reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det første gitter (46); - mottakelse av reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det andre gitter (46); og - fastsettelse av en faseforandring mellom de reflekterte første lyspulser fra det andre gitter (46) og de reflekterte andre lyspulser fra det første gitter (46).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fremgangsmåten videre innbefatter: - sammenligning av faseforandringen fra de suksessive pulser; og - fastsettelse av en endring i størrelse av den målte parameter fra sammenlig-ningen av de suksessive faseforandringer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor fremgangsmåten videre innbefatter det å tildele en modulasjonsbærer til de første lyspulser.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor fremgangsmåten videre innbefatter leding av de første og de andre lyspulser langs den optiske fiber og gjennom en optisk spalter (126).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, hvor mottakelsen av de reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det første gitter og mottakelsen av de reflekterte første lyspulser og reflekterte andre lyspulser fra det andre gitter innbefatter leding av de reflekterte første og andre pulser gjennom en optisk spalter (126) og påføring av de reflekterte første og andre pulser på en optisk mottaker (130).

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fremgangsmåten videre innbefatter leding av de andre lyspulser gjennom en viklet optisk fiber (116).

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den kjente tidsforsinkelsesperioden innrettes til å være i det alt vesentlige lik lys-pulsenes dobbelpasseringstid gjennom føleren (32).

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor generering av lyspulser innbefatter å bruke en DFP-laser med kontinuerlig utstråling og en integrert optikk-chip.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor generering av lyspulser innbefatter generering av lyspulser med en varighet på tilnærmelsesvis 1 usek.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den kjente tidsperiode innrettes til å være tilnærmelsesvis 1 usek.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor de første og andre periodiske gitre (46) avpasses til å reflektere lys med en bølge-lengde på tilnærmelsesvis 1545 nm.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor de suksessive pulser genereres ved tilnærmelsesvis 16 usek intervaller.

13. Apparat for avlytting av minst én interferometrisk fiberoptisk føler (32) der føleren er optisk forbundet mellom et par av reflekterende gitter (46) og videre koplet til et rør,karakterisert vedat apparatet innbefatter: - en lyskilde (102); - en første optisk kopling (108) som er optisk forbundet med lyskilden (102); - en første optisk bane (112) som er optisk forbundet med koplingen (108) og som innbefatter en tidsforsinkelsesanordning (116); - en andre optisk bane (110) som er optisk forbundet med koplingen (108); - en andre kopling (118) som er optisk forbundet med den første og den andre optiske bane (112, 110); - en retningskopling (126) som er optisk forbundet med den andre kopling (118); - en optisk overføringskabel (128) som er optisk forbundet med retningskop lingen (126), og som i bruk er optisk forbundet med den minst ene interferometriske fiberoptiske føler (32); - en fotomottaker (130) som er optisk forbundet med retningskoplingen (126); og - en interrogator (132) som er forbundet med fotomottakeren (130).

14. Apparat ifølge krav 13, hvor den andre optiske bane (110) innbefatter en modulasjonsbæreranordning (114).

15. Apparat ifølge krav 13 eller 14, hvor apparatet videre innbefatter en optisk forsterker (123) optisk koplet mellom den andre kopling (118) og retningskoplingen (126).

16. Apparat ifølge krav 13, 14 eller 15, hvor apparatet omfatter sensoren og paret av gitter, idet en optisk lengde til tidsforsinkelsesinnretningen (116) i det alt vesentlige er den samme som to ganger en nominell optisk lengde til føleren.

17. Apparat ifølge krav 13, 14, 15 eller 16, omfattende sensoren, paret av gitter og røret, og hvor den minst ene føler innbefatter: - et akustisk signalfølingsarrangement (24) som er forsynt med flere følere (32), der hver føler er viklet flere omdreininger rundt en omkrets av røret; hvor det akustiske signalfølingsarrangementet (24) er anordnet slik at optisk effekt sendt fra lyskilden som er forbundet med apparatet beveger seg inn i det akustiske signalfølingsarrangementet (24), og reflekterte pulser som relaterer seg til et akustisk signal mottas av fotomottakeren; - et lokalt følerarrangement (26) for trykkvariasjon som er forsynt med flere følere (32), der hver føler er viklet flere omdreininger rundt omkretsen av rø-ret; og det lokale følerarrangement (26) for trykkvariasjon er anordnet slik at optisk effekt fra lyskilden som er forbundet med apparatet beveger seg inn i det lokale følerarrangement (26) for trykkvariasjon, og reflekterte pulser som relaterer seg til den lokale trykkvariasjon mottas av fotomottakeren.

18. Apparat ifølge krav 17, hvor de reflekterende gitre (46) er innrettet til å reflektere i det alt vesentlige den samme nominelle bølgelengde.

19. Apparat ifølge krav 17 eller 18, hvor de reflekterende gitre (46) er FBG-type gitre.

20. Apparat ifølge krav 17, 18 eller 19, hvor røret innbefatter et derigjennom strømmende fluid, og hvor følerne (32) i arrangementet (24) for føling av akus tiske signaler er anbrakt med innbyrdes avstand for å føle akustiske signaler som går gjennom fluidet med lydens hastighet, og at de reflekterte pulser som relaterer seg til de akustiske signaler er anvendelige til å bestemme en lydhastighet for fluidet inne i røret.

21. Apparat ifølge krav 17, 18, 19 eller 20, hvor følerne (32) i arrangementet (24) for føling av akustiske signaler er anbrakt med kjent(e) eller bestemt(e) innbyrdes avstå nd(er).

22. Apparat ifølge krav 21, hvor følerne (32) i arrangementet (24) for føling av akustiske signaler er anbrakt med en lik avstand fra hverandre.

23. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 22, hvor røret innbefatter et derigjennom strømmende fluid, og hvor følerne (32) i følerarrangementet (26) for lokale trykkvariasjoner er anbrakt med en innbyrdes avstand slik at de kan føle lokale trykkvariasjoner som beveger seg med fluidstrømmen, og de reflekterte pulser som relaterer seg til lokale trykkvariasjoner er anvendelige til å bestemme en hastighet til fluidstrømmen inne i røret.

24. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 23, hvor følerne (32) i arrangementet (26) for føling av lokale trykkvariasjoner er anbrakt med kjente(e) eller bestemt(e) avstand(er) fra hverandre.

25. Apparat ifølge krav 24, hvor følerne (32) i arrangementet (26) for føling av lokale trykkvariasjoner er anbrakt med en innbyrdes lik avstand fra hverandre.

26. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 13 til 25, hvor retningskoplingen (126) innbefatter en optisk sirkulator.

27. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 13 til 26, hvor lyskildene innbefatter en DFB-laser med kontinuerlig utstråling og en integrert optikk-chip for å sluse lyset på og av ved forutbestemte intervaller.

28. Apparat ifølge krav 27, hvor intervallene er innrettet til å være av en varighet på tilnærmelsesvisl usek.

29. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 13 til 28, hvor apparatet omfatter sensoren og paret av gitre, hvor gitrene er avpasset til å reflektere lys som haren bølgelengde på tilnærmelsesvis 1545 nm.

30. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 13, 14 eller 15, eller et hvilket som helst av kravene 17 til 29 når disse ikke avhenger av krav 16, hvor apparatet omfatter sensoren og paret av gitre, og hvor en optisk lengde til tidsforsinkelsesinnretningen er i det alt vesentlige lik en nominell optisk lengde til føleren.

31. Apparat ifølge krav 27, hvor intervallene er innrettet til å ha en varighet på tilnærmelsesvis 16 usek.