NO344021B1 - Fiberoptisk overvåkningskabel - Google Patents

Fiberoptisk overvåkningskabel Download PDF

Info

Publication number
NO344021B1
NO344021B1 NO20140003A NO20140003A NO344021B1 NO 344021 B1 NO344021 B1 NO 344021B1 NO 20140003 A NO20140003 A NO 20140003A NO 20140003 A NO20140003 A NO 20140003A NO 344021 B1 NO344021 B1 NO 344021B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
cable
fiber optic
cable according
housing
equipment
Prior art date
Application number
NO20140003A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20140003A1 (no
Inventor
Andrew Strong
Russell Smith
Gareth Lees
Original Assignee
Schlumberger Technology Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schlumberger Technology Bv filed Critical Schlumberger Technology Bv
Publication of NO20140003A1 publication Critical patent/NO20140003A1/no
Publication of NO344021B1 publication Critical patent/NO344021B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0425Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using optical fibers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35309Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
    • G01D5/35316Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Bragg gratings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

FIBEROPTISK OVERVÅKINGSKABEL
KRYSSREFERANSE TIL RELATERTE SØKNADER
[0001] Ikke aktuelt.
TEKNISK FELT
[0002] Den foreliggende oppfinnelsen vedrører generelt overvåking av undervannsutstyr og særlig, men ikke som en begrensning, en sammensatt fiberoptisk overvåkingskabel for overvåking av undervannsutstyr, som rørformede undervannskonstruksjoner: forsyningskabler, stigerør (inklusive stive, halvstive og fleksible stigerør), strømningslinjer og losseledninger.
OPPFINNELSENS BAKGRUNN
[0003] I olje- og gassindustrien har visse installasjoner behov for ulike koblinger og kanaler. I undervannsdomenet krever for eksempel undervannshydrokarbonproduksjonssystemer som anvender havoverflateanlegg av noe slag petroleumsvæsker som strømmer fra havbunnen til overflaten gjennom flere koblinger og kanaler. Slike koblinger og kanaler, også referert til som rørformede konstruksjoner eller rørkonstruksjoner i dette dokumentet, kan inkludere en hvilken som helst kombinasjon av stive, halvfleksible eller fleksible stigerør, strømningslinjer, fleksible rør og forsyningskabler.
[0004] Som følge av de ulike kreftene som virker på disse rørformede konstruksjonene, for eksempel ettersom havoverflaten stiger og faller med bølger og tidevannet og anleggene beveger seg loddrett, sidelengs og dreiende, er slike konstruksjoner gjenstand for konstruksjonssvikt som følge av utmatting. Andre skader kan oppstå i form av korrosjon, erosjon eller blokkering som kan forårsakes av den indre avsetningen av én eller flere av strømningskomponentene (for eksempel voks, hydrater, asfaltener, fliser osv.).
[0005] I overflatedriftsdomenet, enten på land eller til havs, kan for eksempel rørkonstruksjoner få konstruksjonssvikt på grunn av periodisk montering og demontering eller risting av høytrykksvæskestrømmen.
[0006] Følgelig er det et behov for å overvåke tilstanden av slike rørkonstruksjoner for effektiv drift, slik at korrigerende tiltak kan iverksettes før en slik konstruksjonssvikt oppstår.
[0007] WO2009087371 offentliggjør et overvåkingssystem for anvendelse i flytende produksjonsinstallasjoner, som de som anvendes i olje- og gassproduksjon offshore. Offentliggjøringen legger frem en kontinuerlig optisk fiberfordelt sensor installert som del av en fleksibel (eller delvis fleksibel) rørledning, der sensoren tilveiebringer en fordelt temperaturmåling og/eller belastning. US 5,026,984 A offentliggjør en fiber optisk koblings sensor som omfatter en flerhet av fibere, et egnet elastisk materiale og et stivt hus, for anvendelse i en drivstofftank. US 4,986,671 A offentliggjør en sensor som er en del av en fiberoptisk måleverdigiver for medisinsk anvendelse og som måler opp til tre parametere.
OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN
[0008] Det er tilveiebrakt en kabel for overvåking av rørformede konstruksjoner, inkludert undervannsrørledninger, forsyningskabler, stigerør og strømningslinjer. Kabelen kan omfatte en fiberoptisk bunt anordnet for samtidig (eller nær samtidig) avfølingstemperatur, vibrasjon og belastning langs en lengde av den overvåkede konstruksjonen der kabelen er samvirket. En slik kabel kan anvendes til å tilveiebringe fordelte målinger (for eksempel ved hjelp OTDR-metoder) og diskrete, lokaliserte målinger (for eksempel ved hjelp av FBG-metoder). I et første aspektet ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en kabel for overvåking av en rørformet konstruksjon, der kabelen omfatter en fiberoptisk bunt anordnet for samtidig avføling av flere parametere langs en lengde av den rørformede konstruksjonen som kabelen samvirkes med, hvor kabelen samvirkes med utstyret som skal overvåkes ved å posisjonere kabelen på og vikles i spiral rundt lengden av utstyret som skal overvåkes.
[0009] I henhold til et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen kan kabelen omfatte: et hus som innkapsler en sentral fiberoptisk bunt og et første og et andre rør; den sentrale fiberoptiske bunten strekker seg aksialt langs en sentralakse av kabelen mellom det første og det andre røret som strekker seg aksialt og i det vesentlige ved siden av en respektiv side av kabelen. De første og andre rørene har fortrinnsvis en fiberoptisk sensor lokalisert i hver.
[0010] I henhold til nok et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen kan kabelen omfatte et sentralt rør med en løst tilpasset fiberoptikk; en fiberoptisk bunt viklet rundt og fastmontert til en ytre overflate av det sentrale røret; og et hus som omgir både det sentrale røret og den fiberoptiske bunten for å danne et i det vesentlige sirkulært tverrsnitt.
[0011] I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en kabel for overvåking av en rørformet konstruksjon, der kabelen kan omfatte: et første og et andre rør, der det er plassert en løst tilpasset fiberoptikk i hvert av rørene, og en fiberoptisk bunt fast forbundet rundt en utvendig overflate av hvert rør; og et hus som omgir både det første og det andre røret, huset har en overflate utformet til å ligge i det vesentlige i flukt med det overvåkede utstyret.
[0012] Ytterligere andre aspekter, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen fremgår klart fra hele beskrivelsen av disse, inklusive figurene, som illustrerer flere utformingseksempler og implementeringer. Den foreliggende oppfinnelsen er også i stand til andre og forskjellige utforminger, og dens mange detaljer kan modifiseres i forskjellige henseender, alle uten å avvike fra ånden og omfanget av den foreliggende oppfinnelsen. Følgelig skal tegningene og beskrivelsene anses av illustrerende art, og ikke som begrensende.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0013] Utformingene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er illustrert med eksempler, og ikke som en begrensning, i figurene av de vedlagte tegningene, og der like henvisningstall refererer til like elementer og der:
[0014] FIG. 1 viser en i det vesentlige flat kabeloppstilling i henhold til en utforming av oppfinnelsen;
[0015] FIG. 2 viser en sirkulær kabeloppstilling i henhold til en alternativ utforming av oppfinnelsen; og
[0016] FIG. 3 viser en i det vesentlige flat kabeloppstilling i henhold til enda en annen utforming av oppfinnelsen.
DETALJERT BESKRIVELSE
[0017] Undersjøiske forsyningskabler, stigerør og strømningslinjer (SURF) anvendes for kommunikasjon, kontroll, energi og væsketransport ved produksjon av hydrokarboner under havbunnen. Utformingene ifølge oppfinnelsen angår fiberoptikkbaserte overvåkingskabler for drifts- og integritetsstyring av SURF-utstyr, men kan utvides til å inkludere overvåking av mange rørkonstruksjoner på land og offshore som vil forstås av de med ferdigheter innen teknikken. For å fatte oss i korthet vil imidlertid utforminger av den foreliggende oppfinnelsen først og fremst bli beskrevet i sammenheng med overvåking av SURF-utstyr.
[0018] Et eksempel på et SURF-utstyr er forsyningskabelen. Forsyningskabler er vanligvis komplekse rørkonstruksjoner som kan inkludere elektriske, optiske og hydrauliske rør eller kabler som gir mulighet for strøm, datakommunikasjon, styring og væskeinjeksjon mellom overflaten og de ulike undervannsinstallasjonene.
[0019] Et annet eksempel på et SURF-utstyr inkluderer stigerøret og strømningslinjen. Stigerør og strømningslinjer anvender vanligvis også komplekse rørkonstruksjoner primært for transport av hydrokarboner i et undervannsmiljø. Fleksible stigerør opererer for eksempel ofte under tøffe forhold der miljøbelastning kan føre til utmatting, og således er det ønskelig å ha et strekksensorsystem på plass. Mange ulike typer stigerør og strømningslinjer kan anvendes inklusive fleksible, halvstive eller stive stigerør og strømningslinjer. For eksempel anvendes ofte stive strømningslinjer som for eksempel har form som et indre metallrør omgitt av et isolerende polymerlag, som etter hvert også kan belegges med sement.
[0020] Overvåking av SURF-utstyr, som vanligvis er lange slanke konstruksjoner krever ofte målinger med jevne mellomrom langs hele lengden eller deler av lengden av konstruksjonen. Overvåkingssystemene er typisk knyttet tilbake til overflateproduksjonsplattformen, slik at man muliggjør sanntidstilgang til overvåkingsdataene, eller eksternt plassert for periodisk innhenting av overvåkingsdataene.
[0021] Kabelen eller kablene som legges frem i den foreliggende oppfinnelsen er fortrinnsvis utstyrt med fiberoptiske sensorer for overvåking av belastning, temperatur og akustiske vibrasjoner langs lengden, eller en del av lengden, av SURF-konstruksjonen. Kablene pakker effektivt omfattende overvåkingsfunksjonalitet sammen i én enkelt pakke og forenkler installasjonen av disse systemene i SURF-utstyr. Kabelformen fremstilles lett for enkel integrasjon med SURF-konstruksjonen. Overvåkingskabelen kan enten innebygges i SURF-utstyret eller tilkobles utvendig.
[0022] Fiberoptiske sensorteknologier som skal anvendes inkluderer diskrete punktmålinger langs en matrise av Fiber Bragg-gitter (FBG) og fordelte målinger basert på mange optiske tidsdomene (OTDR)-metoder (f.eks. Rayleigh, Brillouin, Raman og koherent Rayleigh).
[0023] Fiber Bragg-gitter (FBG), en veletablert teknologi, reflekterer spesielle bølgelengder av lys, mens den overfører andre, noe som oppnås ved tilsetning av en periodisk variasjon i brytningsindeksen for fiberkjernen. Fiber Bragg-gitter kan anvendes for lokalisert/halv-fordelt belastningsmåling, som opptrer som direkte strekklapper. Et stort antall gitter kan multiplekses på en enkelt optisk fiber. Det er blitt foreslått flere systemer for å forespørre FBG-er, og disse vil være godt kjent for fagpersonen innen teknikken. Basert på dagens teknologi, er det antatt å være mulig å forespørre opptil noen få hundre FBG-sensorer på en enkelt optisk fiber. Typisk måletid er rundt 1 s.
[0024] Optisk tidsdomenereflektometri (OTDR) er en velkjent metode for å måle fordelingen av flere parametere i en optisk fiber, som demping, kjernediameter, numerisk apertur, og til og med kromatisk dispersjon. Når en smalbåndet kilde anvendes i et optisk tidsdomenereflektometer for å forespørre en optisk fiber for eksempel, oppstår det et Rayleigh-tilbakespredt lys som respons på en forespørrende puls som er sendt i fiberen. I hovedsak kan den forespørrende pulsen være tenkt på som å oppta en viss lengde av fiberen og, forutsatt at pulsen er koherent, har alle elektriske dipoler som oppstår fra ikke-homogeniteten av glasset et fast (men tilfeldig) faseforhold til hverandre. Det resulterende tilbakespredningssignalet for en bestemt del av fiberen behandles deretter som den koherente summen av alle de elektriske feltene i disse dipolene. Denne summen er, selvfølgelig, avhengig av fasen samt amplitudene for hver dipol. For en fast optisk kildefrekvens og en fast tilstand av fiberen (dvs. en fast temperatur, belastning osv.), er tilbakespredningsreturen (i forhold til pulsenergien) fra et bestemt sted fast, men tilfeldig relatert til tilbakespredningsreturen fra en hvilken som helst annen del av fiberen.
[0025] Applikasjon av disse senseteknologiene på SURF-konstruksjonene omfatter fortrinnsvis robust grensesnittspakking for fiberoptikken mens man samtidig sikrer integriteten til sensormålingen. Tradisjonelt har FBG-baserte SURF-overvåkingssystemer integrert den fiberoptiske sensorpakken i klemmer, krager, strimler og staver. Fordelte fiberoptiske målinger er mindre etablert til SURF-applikasjoner og mer vanlig utplassert i temperaturmåling nede i brønnhullet (under overflaten), der rustfrie stålrør gir den vesentlige konstruksjonelle beskyttelsen.
Temperaturovervåking av strømningslinjer og tilordnede varmestyringssystemer er en ny-utviklende applikasjon der fiberoptikken også er utplassert i et rustfritt stålrør.
[0026] De grunnleggende parameterne som fortrinnsvis skal måles inkluderer: belastning, temperatur og akustisk vibrasjon. Tradisjonelt behandles og tolkes dataene fra disse separate sensorene for forhold som gir verdifull informasjon for drifts- og integritetsstyring av SURF-utstyr. Eksempler inkluderer: strekk- og trykkbelastning, bøying og knekking, tilbakemeldinger for strømningsforsikringsoperasjoner (varmeovervåking, væskeplugger, sandproduksjon, lekkasjer), alarmer for klassifiserte terskler, korrelasjon av ytelse under drift med utformingsprognoser og løpende integritetsvurderinger med måledata under drift.
[0027] Strekkavfølingen krever at fiberoptikken er nært koplet til den konstruksjonelle
deformasjonen av SURF-utstyret. Temperatur- og akustiske målinger kan også utføres med strekkoplet fiberoptikk, forutsatt at det anvendes en strekk-insensitiv målemetode. For eksempel gir Raman-basert OTDR en strekk-insensitiv temperaturmåling. Temperatur- og akustiske målinger kan også erverves fra strekk-fri fiberoptikk i løse fylte rør.
[0028] Fiberoptisk baserte OTDR- og FBG-sensorer er godt egnet til å overvåke hele eller den delvise lengden på SURF-utstyr. Således, i henhold til en foretrukket utforming av oppfinnelsen, er de forskjellige fordelte optiske fibersensorene pakket sammen i en enkelt pakke for å samvirke med det overvåkede SURF-utstyret. Nærmere bestemt kan pakken være en kabel som har en bunt av forskjellige fiberoptiske sensorarrangementer, som lett fester seg til og virker sammen med SURF-utstyret for overvåking. Ettersom de forskjellige sensorarrangementene alle er samlet i et enkelt kabelarrangement, er pakken i stand til å overvåke belastning, temperatur og akustikk for SURF-utstyret samtidig. Det må for eksempel være klart at de forskjellige sensoriske underenhetene av pakken kan ha FBG- og OTDR-teknikk.
[0029] FIG. 1 viser et tverrsnittsriss av en overvåkingskabel 10 i henhold til en utforming av den foreliggende oppfinnelsen. I denne er det vist en strekkfølende fiberoptisk enhet 11 pakket i et sentralt rør, og i det vesentlige på linje langs et sentralakseelement 19 av kabelen 10. Den strekkfølende fiberoptiske enheten 11 omfatter en bunt med fibre 18 pakket tett sammen rundt det sentrale akseelementet 19. I utformingen i FIG. 1 er det vist åtte (8) fibre 18 arrangert rundt det sentrale akseelementet 19. Imidlertid kan hvilket som helst antall fibre 18 anordnes rundt det sentrale akseelementet for å tilveiebringe en nyttig strekkmåling. Den strekkfølende fiberoptiske enheten 11 ifølge den foreliggende utformingen er vist å ytterligere omfatte et lag 15 fremstilt av en gel, som silikon, som omgir bunten av fibre 18 som et beskyttende lag mellom fibrene 18 og sentralakseelementet 19. Det kan posisjoneres et ytterligere lag 9 mellom lag 15 og den ytre diameteren av det sentrale røret av den strekkfølende fiberoptiske enheten 11.
[0030] Overvåkingskabelen omfatter videre respektivt en fiberoptisk sensor for fordelt temperatur 16 og en fiberoptisk sensor for akustiske vibrasjoner 17 plassert inne i rørene 12 og 13 på hver side av den strekkfølende fiberoptiske enheten 11, og i nærheten av sidene av overvåkingskabelen 10. Rørene 12 og 13 kan være fremstilt av et metallisk materiale, som rustfritt stål eller Inconel og kan utformes for å gi kabelen 10 styrke til å motstå en viss grad av strekk påført SURF-utstyret. Den strekkfølende fiberoptiske enheten 11 og rørene 12 og 13 innkapsles fortrinnsvis i et hus fremstilt av et termoplastmateriale 14, som for eksempel polyetylen, for å beskytte kabelen 10 fra miljøskade. Mange forskjellige termoplastiske materialer kan benyttes, forutsatt at kabelen 10 kan tåle de harde miljøforholdene. Innkapslingen fremstilles vanligvis ved hjelp av godt kjente metoder, som for eksempel trykkekstrudering, slik at termoplastmaterialet kan fylle ut i det vesentlige all tilgjengelig plass 14 mellom rørene 12, 13 og den strekkfølende fiberoptiske enheten 11.
[0031] Den anvendte fiberoptikken (dvs. 16, 17 og 18) kan være hvilken som helst egnet fiberoptikk for å avføle henholdsvis temperatur, vibrasjon og belastning. I utformingen i FIG. 1 kan fibrene 18 være av enkelt- eller flermodustypen, og er fortrinnsvis utformet for å avføle belastningen langs lengden av kabelen. Fiber 16 kan være av enkelt- eller flermodustypen, og er fortrinnsvis utformet for å avføle temperaturen langs lengden av kabelen 10. Likeledes kan fiber 17 være av enkelteller flermodustypen, og er fortrinnsvis utformet for å avføle vibrasjonen langs kabelen 10.
[0032] Overvåkingskabelen 10 har fortrinnsvis et stort sett rektangulært tverrsnitt med flate eller lett krummede sider 5 og 6, som sitter i det vesentlige i flukt når den holdes fast mot en komponentflate av SURF-utstyret, f.eks. rør, tube, hylse eller armeringskabler med flate sider. Det fluktende grensesnittet øker fortrinnsvis målenøyaktigheten ved å tillate effektiv belastning, temperatur og vibrasjonsoverføring til overvåkingskabelen 10, og således fibrene 16, 17 og 18 lokalisert inne i kabelen 10.
[0033] Kabelen 10 kan enten være fast inneklemt i en SURF-konstruksjon med flere lag, eller festet som for eksempel ved å stroppe den sammen eller binde den fast til den utvendige overflaten av SURF-utstyret. De flate eller lett krummede sidene 5 og 6 av kabelen letter samvirket mellom kabelen og SURF-konstruksjonene. To eller flere kjøringer av kabelen 10 kan anvendes langs SURF-utstyret for å øke nivået av kontingens eller redundans i de innkapslede fiberoptiske sensorene. Videre kan bøyingene eller knekkingene oppløses i to plan ved å anvende tre eller flere kjøringer, for eksempel 120 eller 90 grader fra hverandre.
[0034] FIG. 2 viser et tverrsnittriss av en overvåkingskabel 20 i henhold til en annen utforming av den foreliggende oppfinnelsen. I denne utformingen er kabelen 20 vist å ha en i det vesentlige sirkulær form. Kabelen 20 er konfigurert til å være viklet fortrinnsvis i spiral rundt eller i en SURF-konstruksjon, eller installert langs den sentrale aksen til et SURF-utstyr, for eksempel en forsyningskabel. Den utvendige overflaten av kabelen skal omkretsmessig støttes mot tilstøtende komponenter innenfor SURF-konstruksjonen for effektiv belastningskopling. Disse støttende komponentene kan for eksempel inkludere formede tomme fyllere i tilfellet med forsyningskabelen.
[0035] Overvåkingskabelen 20 kan omfatte et sentralt rør 26, fremstilt fortrinnsvis av et metallisk materiale for å gi styrke. En løst tilpasset fiberoptikk 28 er lokalisert i denne for å utføre temperatur- og/eller akustisk overvåking. Alternativt, i stedet for en enkelt optisk fiber 28, kan det anvendes to optiske fibre (ikke vist): én for å utføre temperatur og én for å utføre akustisk overvåking. Som tidligere nevnt i korte trekk, kan røret 26 også fungere som et forsterkende element for å håndtere operasjoner før det integreres i en SURF-konstruksjon. Et ekstra lag 23 fremstilt av metallisk materiale kan anordnes rundt røret 26 for å gi ytterligere strekkstyrke.
[0036] Fiberoptikk 24 kan vikles i spiral rundt og forankres til utsiden av røret 26 for strekkmåling. Utformingen i FIG. 2 kan inkludere strekkoplede optiske fibre 24, så vel som ett eller flere strekkfrie optiske fibre 28. De optiske fibrene 24 innkapsles fortrinnsvis av et lag 29 fremstilt av silikon eller lignende for beskyttelse. Alternativt kan en mantling med stram buffer (ikke vist) fortrinnsvis fremstilt av termoplastisk materiale omgi hver fiber 24. Kabelen 20 mantles fortrinnsvis med et termoplastisk husende materiale 30, som videre kan ha valgfri metallisk eller ikke-metallisk viklet armering.
[0037] FIG. 3 viser et tverrsnittsriss av en kabel 60 i henhold til nok en utforming av den foreliggende oppfinnelsen, som kombinerer visse funksjoner fra kablene 10 og 20 vist i henholdsvis FIG. 1 og 2. Generelt omfatter kabelen 60 minst én av kabelen 20 i FIG. 2 innebygd i et flatt hus som ligner det i FIG. 1. Dette arrangementet kan potensielt øke målenøyaktigheten ved å oppnå den fluktende tilpassede formen enten med eller utvendig for SURF-utstyret.
[0038] I en implementering av utformingen vist i FIG. 3, kan en fiberoptisk bunt 36 gi temperatur- og belastningsovervåking mens en annen fiberoptisk bunt 38 kan gi vibrasjon og belastningsovervåking. Alternativt, i en annen implementering av utformingen vist i FIG. 3, kan de fiberoptiske buntene 36 og 38 i kabelen 60 gi nøyaktig samme overvåking for kontingens- eller redundansformål.
[0039] Rørene 48 og 56, i hver bunt 38 og 36, er fortrinnsvis fremstilt av et metallisk materiale for å gi strekkstyrke. Rørene 48 og 56 av hvert buntarrangement 38 og 36 kan få plass til løs-fylt fiberoptikk 46 og 58 for belastningsfri temperatur og/eller akustisk avføling. Et ytre lag av optiske fibre 40 og 54 viklet i spiral rundt hvert arrangement 38 og 36 er fortrinnsvis belastningskoplet til rørene 48 og 56 for strekkmåling.
[0040] Kabelen 60 innkapsles fortrinnsvis med et termoplastisk materiale (f.eks. polyetylen) som er kompatibel med miljøet, og som beskytter buntene 36 og 38 mot skade. Innkapslingen kan være trykkekstrudert slik at termoplast fyller all tilgjengelig plass i tverrsnittet. Kabelen 60 kan innlemme alle typer fiberoptisk baserte FBG- og OTDR-avfølingssystemer som kan påføres SURF-utstyr. Kabelen 60 kan enten være fast inneklemt i en flerlags-SURF-konstruksjon eller festet (f.eks. festet eller limt) til den utvendige overflaten (ikke vist). De flate eller lett krummede sidene av kabelen letter sammenkobling av kabelen med SURF-konstruksjonen. To eller flere kjøringer av kabelen langs SURF-utstyret kan ytterligere øke nivået av kontingens eller redundans i de innkapslede fiberoptiske sensorene. Tre eller flere kjøringer (f.eks. 120 eller 90 grader fra hverandre) gjør det mulig å oppløse bøyingene eller knekkingene i to plan.
[0041] Selv om den foreliggende oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med flere eksempelvise utforminger og implementeringer, er den foreliggende oppfinnelsen ikke begrenset til dette, men dekker forskjellige modifikasjoner og ekvivalente arrangementer som faller innenfor området for de vedlagte kravene.

Claims (18)

Patentkrav Det som kreves er:
1. Kabel for overvåking av en rørformet konstruksjon, der kabelen er omfattende en fiberoptisk bunt anordnet for samtidig avføling av flere parametere langs en lengde av den rørformede konstruksjonen som kabelen samvirkes med, hvor kabelen samvirkes med utstyret som skal overvåkes ved å posisjonere kabelen på og vikles i spiral rundt lengden av utstyret som skal overvåkes.
2. Kabelen ifølge krav 1, der den fiberoptiske bunten anvender både OTDR- og FBG-metoder for avføling av flere parametere.
3. Kabelen ifølge krav 1, der kabelen samvirkes med det overvåkede utstyret ved å posisjonere kabelen på og aksielt langs lengden av utstyret som skal overvåkes.
4. Kabelen ifølge krav 1, der kabelen er for å avføle belastning, temperatur og akustiske vibrasjoner langs lengden av utstyret som skal overvåkes.
5. Kabelen ifølge krav 1, der den rørformede konstruksjonen er en undersjøisk forsyningskabel, et stigerør eller en strømningslinje (SURF-utstyr).
6. Kabelen ifølge krav 1, der kabelen innkapsles i et termoplasthus.
7. Kabel ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 5, der kabelen er omfattende: et hus som innkapsler en sentral fiberoptisk bunt, og et første og et andre rør; den sentrale fiberoptiske bunten strekker seg aksialt langs en sentral-akse av kabelen
mellom det første og det andre røret som hvert strekker seg aksialt i det vesentlige tilstøtende en respektiv side av kabelen, og der rørene hver har en fiberoptisk sensor lokalisert i denne.
8. Kabelen ifølge krav 7, der en overflate av huset er formet for å muliggjøre en fluktende tilkobling til utstyret som skal overvåkes.
9. Kabelen ifølge krav 8, der huset er i det vesentlige rektangulært formet og overflaten for å aktivere den fluktende koblingen har en i det vesentlige flat eller lett krummet form.
10. Kabelen ifølge krav 7, der det første røret inkluderer en fiberoptisk temperatursensor og det andre røret har en akustisk fiberoptisk sensor.
11. Kabel ifølge krav 1, der kabelen er for overvåking av en undervannsrørledning, der kabelen er omfattende:
et sentralt rør med en løst tilpasset fiberoptikk;
en fiberoptisk bunt viklet rundt og fastmontert med en utvendig overflate av det sentrale
røret; og
et hus som omgir både det sentrale røret og den fiberoptiske bunten og som har et
sirkulært
tverrsnitt.
12. Kabelen ifølge krav 11, der en klebemiddelforbindelse fyller rommet mellom den viklede fiberoptiske bunten og huset.
13. Kabelen ifølge krav 12, der det ytterligere tilsettes en mantling med stram buffer på hver fiber av den optiske fiberbunten.
14. Kabelen ifølge krav 11, der huset er en termoplast.
15. Kabelen ifølge krav 14, der huset er mantlet med en viklet armering.
16. Kabel ifølge krav 1, der kabelen er omfattende:
et første og et andre rør, der hvert av rørene har en løselig tilpasset fiberoptikk plassert i denne og en fiberoptisk bunt fast forbundet rundt en utvendig overflate av hvert rør; og
et hus som omgir både det første og det andre røret, huset har en
overflate utformet for å passe i flukt med undervannsrørledningen.
17. Kabelen ifølge krav 16, der den løst tilpassede fiberoptikken er i stand til strekkfri avføling av minst én av temperatur og akustikk.
18. Kabelen ifølge krav 16, der rørene er av metall.
NO20140003A 2011-06-24 2014-01-03 Fiberoptisk overvåkningskabel NO344021B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161500639P 2011-06-24 2011-06-24
PCT/US2012/043939 WO2012178143A1 (en) 2011-06-24 2012-06-25 Fiber-optic monitoring cable

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20140003A1 NO20140003A1 (no) 2014-01-16
NO344021B1 true NO344021B1 (no) 2019-08-19

Family

ID=47422996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20140003A NO344021B1 (no) 2011-06-24 2014-01-03 Fiberoptisk overvåkningskabel

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9250120B2 (no)
AU (1) AU2012272590B2 (no)
BR (1) BR112013033299A2 (no)
GB (1) GB2505836B (no)
NO (1) NO344021B1 (no)
WO (1) WO2012178143A1 (no)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103988089B (zh) 2011-12-15 2017-12-05 国际壳牌研究有限公司 用光纤分布式声感测(das)组合检测横向声信号
US10088353B2 (en) 2012-08-01 2018-10-02 Shell Oil Company Cable comprising twisted sinusoid for use in distributed sensing
US9488794B2 (en) 2012-11-30 2016-11-08 Baker Hughes Incorporated Fiber optic strain locking arrangement and method of strain locking a cable assembly to tubing
WO2014083989A1 (ja) * 2012-11-30 2014-06-05 ニューブレクス株式会社 3次元位置計測装置
US9988898B2 (en) * 2013-07-15 2018-06-05 Halliburton Energy Services, Inc. Method and system for monitoring and managing fiber cable slack in a coiled tubing
CN103487131B (zh) * 2013-08-29 2016-07-06 上海复旦智能监控成套设备有限公司 放大光纤感应振动信号的穿管式光纤结构及方法
US9823114B2 (en) * 2013-09-13 2017-11-21 Silixa Ltd. Non-isotropic acoustic cable
US20150125117A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Baker Hughes Incorporated Fiber optic mounting arrangement and method of coupling optical fiber to a tubular
US20150129751A1 (en) 2013-11-12 2015-05-14 Baker Hughes Incorporated Distributed sensing system employing a film adhesive
US10132995B2 (en) 2014-12-09 2018-11-20 General Electric Company Structures monitoring system and method
US9335502B1 (en) 2014-12-19 2016-05-10 Baker Hughes Incorporated Fiber optic cable arrangement
PL235392B1 (pl) * 2015-06-24 2020-07-13 Bednarski Lukasz Sposób ciągłego pomiaru profilu przemieszczeń obiektów budowlanych oraz czujnik do realizacji tego sposobu
EP3377868B1 (en) 2015-11-18 2021-07-21 Corning Optical Communications LLC System and method for monitoring strain in roadway optical cable
BR112018070577A2 (pt) 2016-04-07 2019-02-12 Bp Exploration Operating Company Limited detecção de localizações de ingresso de areia de fundo de poço
AU2017246521B2 (en) 2016-04-07 2023-02-02 Bp Exploration Operating Company Limited Detecting downhole sand ingress locations
EP3608503B1 (en) 2017-03-31 2022-05-04 BP Exploration Operating Company Limited Well and overburden monitoring using distributed acoustic sensors
WO2018222535A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Corning Research & Development Corporation Strain sensing optical cable with low vibration attenuation construction
GB201712911D0 (en) 2017-08-11 2017-09-27 Nuron Ltd Containment systems
EA202090528A1 (ru) 2017-08-23 2020-07-10 Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед Обнаружение мест скважинных пескопроявлений
WO2019072899A2 (en) 2017-10-11 2019-04-18 Bp Exploration Operating Company Limited EVENT DETECTION USING FREQUENCY DOMAIN ACOUSTIC CHARACTERISTICS
US20200265972A1 (en) * 2018-07-25 2020-08-20 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-conductor flat cable for downhole operations
CN112513567A (zh) * 2018-07-31 2021-03-16 古河电气工业株式会社 线缆、线缆的形状感测系统、感测系统、线缆形状的感测方法
US10520638B1 (en) * 2018-10-15 2019-12-31 Prysmian S.P.A. Optical fiber in metal tube with termination
CA3120493A1 (en) 2018-11-29 2020-06-04 Bp Exploration Operating Company Limited Das data processing to identify fluid inflow locations and fluid type
GB201820331D0 (en) 2018-12-13 2019-01-30 Bp Exploration Operating Co Ltd Distributed acoustic sensing autocalibration
WO2021073740A1 (en) 2019-10-17 2021-04-22 Lytt Limited Inflow detection using dts features
EP4045766A1 (en) 2019-10-17 2022-08-24 Lytt Limited Fluid inflow characterization using hybrid das/dts measurements
WO2021093974A1 (en) 2019-11-15 2021-05-20 Lytt Limited Systems and methods for draw down improvements across wellbores
EP4165284A1 (en) 2020-06-11 2023-04-19 Lytt Limited Systems and methods for subterranean fluid flow characterization
EP4168647A1 (en) 2020-06-18 2023-04-26 Lytt Limited Event model training using in situ data
CN113437796B (zh) * 2021-05-24 2022-09-02 国网河北省电力有限公司涉县供电分公司 一种智能预警电缆系统
CN113959629A (zh) * 2021-09-17 2022-01-21 重庆泰山电缆有限公司 应力应变测温缆及其制作方法
CN115014223B (zh) * 2022-05-25 2023-09-01 汕头大学 一种基于传感光栅阵列的海底电缆形变监测系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4986671A (en) * 1989-04-12 1991-01-22 Luxtron Corporation Three-parameter optical fiber sensor and system
US5026984A (en) * 1990-01-16 1991-06-25 Sperry Marine, Inc. Methods for sensing temperature, pressure and liquid level and variable ratio fiber optic coupler sensors therefor
US5661246A (en) * 1996-04-01 1997-08-26 Wanser; Keith H. Fiber optic displacement sensor for high temperature environment
WO1998031987A1 (en) * 1997-01-21 1998-07-23 Cidra Corporation Multiparameter fiber optic sensor for use in harsh environments
US5912457A (en) * 1996-12-30 1999-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Optically-based pressure sensor having temperature compensation
WO2000039532A1 (en) * 1998-12-23 2000-07-06 Cidra Corporation Distributed selectable latent fiber optic sensors
US20040035216A1 (en) * 2002-08-26 2004-02-26 Morrison Denby Grey Apparatuses and methods for monitoring stress in steel catenary risers
WO2009068907A1 (en) * 2007-11-26 2009-06-04 Insensys Oil & Gas Limited Pipe and method of determining the shape of a pipe

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2456300B (en) 2008-01-08 2010-05-26 Schlumberger Holdings Monitoring system for pipelines or risers in floating production installations

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4986671A (en) * 1989-04-12 1991-01-22 Luxtron Corporation Three-parameter optical fiber sensor and system
US5026984A (en) * 1990-01-16 1991-06-25 Sperry Marine, Inc. Methods for sensing temperature, pressure and liquid level and variable ratio fiber optic coupler sensors therefor
US5661246A (en) * 1996-04-01 1997-08-26 Wanser; Keith H. Fiber optic displacement sensor for high temperature environment
US5912457A (en) * 1996-12-30 1999-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Optically-based pressure sensor having temperature compensation
WO1998031987A1 (en) * 1997-01-21 1998-07-23 Cidra Corporation Multiparameter fiber optic sensor for use in harsh environments
WO2000039532A1 (en) * 1998-12-23 2000-07-06 Cidra Corporation Distributed selectable latent fiber optic sensors
US20040035216A1 (en) * 2002-08-26 2004-02-26 Morrison Denby Grey Apparatuses and methods for monitoring stress in steel catenary risers
WO2009068907A1 (en) * 2007-11-26 2009-06-04 Insensys Oil & Gas Limited Pipe and method of determining the shape of a pipe

Also Published As

Publication number Publication date
US20140312215A1 (en) 2014-10-23
GB2505836B (en) 2017-06-07
AU2012272590B2 (en) 2016-01-28
US9250120B2 (en) 2016-02-02
GB201322747D0 (en) 2014-02-05
BR112013033299A2 (pt) 2019-09-24
WO2012178143A1 (en) 2012-12-27
GB2505836A (en) 2014-03-12
AU2012272590A1 (en) 2014-01-30
NO20140003A1 (no) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO344021B1 (no) Fiberoptisk overvåkningskabel
AU2011325000B2 (en) Flexible pipe and end fitting with integrated sensor
EP2220468B1 (en) Optical fiber leak, rupture and impact detection system and method
US9939341B2 (en) Pipeline apparatus and method
EP2725186B1 (en) Sheath for flexible pipe bodies and method for producing the same
US20120179390A1 (en) Distributed fibre optic diagnosis of riser integrity
US20150136264A1 (en) Flexible pipe body and method
NO20131233A1 (no) Lastbærende bunt beregnet for bruk i en kraftkabel eller en kraftumbilikal
WO2008073033A1 (en) Monitoring a flexible power cable
WO2009068905A1 (en) Flexible pipe
GB2439558A (en) Fiber optic sensor for use on sub sea pipelines
EP3164688B1 (en) Flexible pipe body and sensing method
GB2458955A (en) Conduit monitoring
US9651176B2 (en) Elongate element for flexible pipe body and method
GB2567406A (en) Cable including monitoring strand
Servette et al. Optical fiber sensors for subsea and topside asset integrity monitoring applications