NO20120533A1

NO20120533A1 - Ny folerrekkekonfigurasjon som strekker seg over en nyttig avfolingslengde i et system basert pa sveipet bolgelengde-interferometri

Info

Publication number: NO20120533A1
Application number: NO20120533A
Authority: NO
Inventors: Brooks A Childers; Roger G Duncan; Robert M Harman
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-05-31
Also published as: US8208767B2; MY158827A; NO343621B1; GB201207771D0; BR112012011121A2; BR112012011121B1; US20110110621A1; GB2487333A; GB2487333B; CA2780435C; CA2780435A1; WO2011060055A3; AU2010319601B2; WO2011060055A2; AU2010319601A1

Abstract

Det er beskrevet en anordning (10) for estimering av en parameter på fordelte steder, idet anordningen omfatter en optisk fiber (4) som har en første rekke (5) av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et part av de fordelte steder, og en andre rekke (6) av FBG- er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, og en optisk interrogator (9) konfigurert til å belyse (11) den optiske fiber og ti å motta (12) lyssignaler som er et resultat av belysningen. Lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den ferste rekke av F8G-er innenfor et første bølgelengdeområde, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et andre bølgelengdeområde, og andre lyssignaler innenfor et tredje bølgelengdeområde, idet bølgelengdeområdene er forskjellig fra hverandre, og hvor de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes ti å estimere parameteren på de fordelte steder.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER

[0001]Denne søknad krever prioritet fra innleveringsdatoen for US-patentsøknad med rekkenr. 12/615,642, innlevert 10. november, 2009, for "A NOVEL FØLER

ARRAY CONFIGURATION FOR EXTENDING USEFUL SENSING LENGTH OF A SWEPT-WAVELENGTH INTERFEROMETRY BASED SYSTEM.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0002]Foreliggende oppfinnelse angår gjennomføring av distribuerte målinger i et borehull som penetrerer jorden. Nærmere bestemt gjennomføres målingene ved hjelp av et optisk reflektometer.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0003]Ved leting etter og produksjon av hydrokarboner, er det ofte nødvendig å bore et borehull inn i jorden for å oppnå tilgang til hydrokarbonene. Utstyr og strukturer, slik som f.eks. foringsrør for borehull, blir generelt anordnet i et borehull som en del av letingen og produksjonen. Uheldigvis kan det miljø som er tilstede dypt nede i borehullet stille ekstreme krav til det utstyr og de strukturer som anordnes i det. For eksempel kan utstyret og strukturene utsettes for høye temperaturer og trykk som kan påvirke deres virkemåte og levetid.

[0004]For å overvåke sunnheten til utstyr og strukturer anordnet nede i hullet, kan det brukes et fiberoptisk, distribuert avfølingssystem (DSS - Distributed Sensing System). En avfølingsfiber (en optisk fiber som inneholder følere eller som i seg selv virker som en føler eller følere) kan festes til utstyret og strukturene på forskjellige steder, vanligvis på forskjellige dybder, i borehullet. Følerne kan måle temperatur, trykk, tøyning og andre parametere. Ved f.eks. å måle tøyning, kan systemet fastlegge om borehullets foringsrør blir deformert.

[0005]I en type DSS kan optisk reflektometri i frekvensdomenet eller sveipet bølgelengdeinterferometri brukes til å utspørre en rekke fiber-Bragg-gitre. Hvert fiber-Bragg-gitter (FBG - Fiber Bragg Grating) i rekken virker som en føler. Den optiske fiber er i et eksempel festet til foringsrør og viklet langs en lengde av foringsrøret. Når hvert FBG utsettes for en betingelse i forandring, vil hvert FBG's optiske egenskaper forandres i forhold til den forandrede betingelse. En føler- interrogator brukes til å måle hvert av FBG-enes optiske egenskaper for å fastlegge de foranderlige betingelser.

[0006]Fig. 1 viser et eksempel på et konvensjonelt optisk frekvensdomene-reflektometri system (OFDR-system). I dette eksempel inneholder den optiske fiber en referansereflektor og en rekke FBG-er. En sveipet bølgelengde lyskilde er koblet til fiberen. Bølgelengden av lys fra lyskilden sveipes for å utspørre hvert av FBG-ene. Referansereflektoren danner en interferometrisk resonator, slik som en Fabry-Perot resonator i dette eksempel, med hvert individuelle FBG.

[0007]Når bølgelengden av lys fra lyskilden sveipes, dannes et interferogram med en frekvens for hver interferometriske resonator, som er proporsjonal med lengden av resonatoren for hvert FBG. Spektraldata fra hvert FBG blir således modulert med en unik frekvens, hvilket til sist tillater individuell inspeksjon av FBG-ene gjennom konvensjonelle signalbehandlingsteknikker. Konvertering av spektraldataene til det romlige frekvensdomene gjennom en hurtig Fourier-transformasjon gir en betraktning av fiberen, som er amplituden av reflektert lys som funksjon av avstand. På denne måte kan hvert FBG overvåkes og behandles som en individuell føler.

[0008]I den konvensjonelle avfølingsfiber avbildet i fig. 1, er fiberen konfigurert på en slik måte at lengden av "blank fiber" (dvs. optisk fiber uten noen FBG-er) er tilnærmet den samme som lengden av fiber med FBG. Den blanke fiber er plassert mellom referansereflektoren og FBG-ene for å sørge for at autokorrelasjonsledd, dvs. de refleksjoner som er resultatet av FBG-er som interfererer med andre FBG-er i fiberen, lokaliseres i det nedre bånd av det romlige frekvensdomene. Uønskede autokorrelasjonsledd blir således adskilt fra ønskede FBG-profiler, hvilket fjerner de korrumperende effekter.

[0009]Med det konvensjonelle OFDR-system kan uheldigvis bare "X"-distansen av avfølingsfiberen sørge for avføling som avbildet i fig. 1. Avfølingslengder av fiberen kan ikke gjøres vilkårlig lange på grunn av refleksjoner som er et resultat av nødvendigheten av å digitalisere dataene som kommer tilbake fra avfølings-fiberen. Når for eksempel den effektive optiske distanse mellom et FBG og en referansereflektor øker, øker også frekvensen av modulasjonen fra dette FBG. En praktisk grense på avfølingslengden er således den hastighet som signalene fra FBG-ene kan samples ved. I tillegg gjelder det typisk at jo lengre avfølingslengden er, desto mer mottakelige er FBG-signalene for forringelse fra vibrasjon av avfølingsfiberen.

[0010]Det som behøves er derfor teknikker for å øke avfølingslengden av en optisk fiber for OFDR. Avfølingslengden økes fortrinnsvis uten at dette straffer seg på grunn av høyere samplingskrav eller økt mottakelighet for vibrasjon.

KORT SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0011]Det beskrives her en anordning for estimering av en parameter på fordelte steder, idet anordningen omfatter en optisk fiber som har en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den første rekke har en første nominell refleksjons-bølge-lengde, en andre rekke av FBG-er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den andre rekke har en andre nominell bølgelengde, og en optisk interrogator konfigurert til å belyse den optiske fiber og til å motta lyssignaler som er et resultat av belysningen, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølgelengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et annet område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene for bølgelengder er forskjellige fra hverandre, og hvor de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.

[0012]Det beskrives også en fremgangsmåte ved estimering av en parameter på fordelte steder, idet fremgangsmåten omfatter belysning av en optisk fiber anordnet på de fordelte steder ved hjelp av en optisk interrogator, idet den optiske fiber har en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den første rekke har en første nominell refleksjonsbølgelengde, en andre rekke av FBG-er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den andre rekke har en andre nominell bølgelengde, og mottaking av lyssignaler som er et resultat av belysningen ved hjelp av den optiske interrogator, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølgelengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et annet område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene av bølgelengder er forskjellige fra hverandre, og hvor de første lyssignaler og de andre signaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.

[0013]Det beskrives videre et ikke-flyktig datamaskinlesbart medium som omfatter datamaskinutførbare instruksjoner for estimering av en parameter på fordelte steder ved implementering av en fremgangsmåte som omfatter belysning av en optisk fiber anordnet på de fordelte steder ved hjelp av en optisk interrogator, idet den optiske fiber har en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den første rekke har en første nominell refleksjonsbølgelengde, en andre rekke av FBG-er er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hvert FBG i den andre rekke har en andre nominell bølgelengde, og mottaking av lyssignaler som er et resultat av belysningen ved hjelp av den optiske interrogator, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølgelengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et annet område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene av bølge-lengder er forskjellige fra hverandre, og hvor de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0014]Det som anses å være oppfinnelsen blir særlig påpekt og uttrykkelig krevet beskyttet i patentkravene til slutt i denne spesifikasjon. De foregående og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår klart av den etterfølgende detaljerte beskrivelse sett i sammenheng med de ledsagende tegninger, hvor like elementer er nummerert likt, og på hvilke:

[0015]Fig. 1 viser et optisk frekvensdomene-reflektometriavfølingssystem ifølge tidligere kjent teknikk,

[0016]Fig. 2 viser et eksempel på en utførelse av et multireflektoroptisk frekvensdomene-reflektometri-avfølingssystem (OFDR-avfølingssystem) anordnet på et foringsrør i et borehull som penetrerer jorden,

[0017]Fig. 3 avbilder aspekter ved lys brukt til utspørring av en avfølingsfiber i OFDR-avfølingssystemet,

[0018]Fig. 4 avbilder aspekter ved et multireflektor-OFDR-avfølingssystem som har to sett fiber-Bragg-gitre (FBG-er) som befinner seg mellom to referansereflektorer,

[0019]Fig. 5 avbilder aspekter ved et multireflektor-OFDR-avfølingssystem som har tre sett av FBG-er som befinner seg mellom to referansereflektorer,

[0020]Fig. 6 avbilder aspekter ved et multireflektor-OFDR-avfølingssystem som har tre referansereflektorer, og

[0021]Fig. 7 avbilder et eksempel på en fremgangsmåte ved måling av en parameter på fordelte steder.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0022]Det beskrives her teknikker for økning av avfølingslengden for en optisk fiber som brukes i et optisk frekvensdomene-reflektometri-avfølingssystem (OFDR-system). Teknikkene straffer seg ikke på grunn av høyere samplingskrav eller økt mottakelighet for vibrasjon av den optiske fiber og krever ikke ytterligere nedihulls maskinvare for å administrere den "blanke" fiber, hvilket normalt ville være nødvendig. Teknikkene, som omfatter en anordning og fremgangsmåte, går ut på å gjøre effektiv bruk av tilgjengelige bølgelengder av lyssignaler. Målinger fremskaffes fra minst to sett av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) ved hjelp av lyssignaler. Lyssignalene fra hvert sett har et distinkt område av bølgelengder, som generelt ikke overlapper hverandre. Autokorrelasjonsledd, redundante måleledd eller andre uønskede lyssignaler, blir på grunn av konstruksjonen forvist til hovedsakelig det samme område av bølgelengder. Fordi uønskede lyssignaler avgrenses til det samme bølgelengdeområde, blir følgelig flere bølgelengder tilgjengelige for å tilveiebringe nyttige målinger.

[0023]I en utførelse tilveiebringer teknikkene en optisk avfølingsfiber som har to sett av FBG-er som befinner seg innenfor to referansereflektorer, idet hvert sett av FBG-er har en unik nominell refleksjonsfrekvens. Teknikkene går ut på utspørring av hvert FBG i et sett ved at det skapes en optisk resonator mellom hvert FBG i det ene sett og den referansereflektor som er lengst borte fra settet. Fordi hver optisk resonator er dannet med den referansereflektor som er lengst borte, er de uønskede autokorrelasjonsledd forbundet med hvert sett i det nedre bånd av det romlige frekvensdomene, og de kan således identifiseres og filtreres ut. Teknikkene gjør således bruk av den blanke fiberlengde i de konvensjonelle OFDR-avfølingssystemer.

[0024]Før teknikkene drøftes i detalj, presenteres visse definisjoner. Uttrykket "fiber-Bragg-gitter" (FBG) gjelder en optisk fiber som har en periodisk variasjon av brytningsindeksen i fiberkjernen, hvilket resulterer i et bølgelengdespesifikt dielektrisk speil. FBG-et virker som en bølgelengdespesifikk reflektor som har en refleksjonsfrekvens eller -bølgelengde. Når det miljø som et FBG utsettes for forandres, forandres den periodiske variasjon av brytningsindeksen, hvilket forårsaker en forskyvning av refleksjonsbølgelengden. Forskyvningen kan da korreleres med forandringen i miljøet eller miljøparameteren. Ikke-begrensende eksempler på miljøparametere omfatter temperatur, trykk, kraft, tøyning, akselerasjon og fasong. FBG-et kan følgelig være en føler for disse parametere. Uttrykket "nominell refleksjonsbølgelengde" gjelder den bølgelengde ved hvilken hvert FBG er konstruert til å reflektere lys, idet det innses at ufullkommenheter ved produksjonen kan forårsake at den faktiske bølgelengde varierer litt fra konstruksjons-bølgelengden.

[0025]Det skal nå henvises til fig. 2 som viser et eksempel på en utførelse av et multireflektor OFDR-avfølingssystem 10 koblet til et foringsrør 21 som tjener som foring for et borehull 2 som penetrerer jorden 3. Foringsrøret 21 brukes generelt for hydrokarbonproduksjonsformål, men kan representere ethvert utstyr eller struktur som kan overvåkes av multireflektor OFDR-avfølingssystemet 10. Multireflektor OFDR-avfølingssystemet 10 omfatter en optisk fiber 4 som har et første sett av FBG-er 5 og et andre sett av FBG-er 6, hvor hvert sett er en rekke eller serie av FBG-er. Hvert FBG i det første sett av FBG-er 5 har en første refleksjonsbølgelengde k<\og hvert FBG i det andre sett av FBG-er 6 har en andre refleksjonsbølgelengde fø- Det første sett av FBG-er 5 og det andre sett av FBG-er 6 befinner seg mellom en første referansereflektor 7 og en andre referansereflektor 8. I utførelsen vist i fig. 2 er den første referansereflektor 7 konfigurert til å danne en optisk interferometrisk resonator, slik som en Fabry-Perot resonator, med hvert FBG i det andre sett av FBG-er 6. På lignende vis er den andre referansereflektor 8 konfigurert til å danne en optisk resonator med hvert FBG i det første sett av FBG-er 5. Fordi den første referansereflektor 7 må slippe gjennom og reflektere lys, er den første referansereflektor 7 en delvis reflektor.

[0026]Med fortsatt henvisning til fig. 2 omfatter multireflektor OFDR-avfølings-systemet 10 en optisk interrogator 9. Den optiske interrogator 9 er konfigurert til å fremskaffe måledata fra hvert enkelt FBG i den optiske fiber 4. For å fremskaffe dataene omfatter den optiske interrogator 9 en lyskilde 11, slik som en avstembar laser og en fotodetektor 12. Lyskilden 11 er konfigurert til å belyse den optiske fiber 4 med bølgelengder av lys sveipet omkring hver av den første refleksjons-bølgelengde fø og den andre refleksjonsbølgelengde fø. Fig. 3 gir et eksempel på et sveipet mønster av bølgelengder av lys frembrakt av lyskilden 11 til den optiske fiber 4. Det sveipede mønster av bølgelengder omfatter to områder (fø) og (fø). Det er nødvendig at hvert bølgelengdeområde omfatter et tilstrekkelig område til å tilfredsstille det dynamiske avfølingsområde for anvendelsen.

[0027]De sveipede bølgelengder av lys som belyser den optiske fiber 4, danner et interferrogram av de forskjellige interferenser av lys fra de forskjellige optiske interferometriske resonatorer. Interferogrammet er en registrering av lysinterferensene, hvor hver lysinterferens har en refleksjonsbølgelengde og en størrelse av det

reflekterte lys. Fotodetektoren 12 er konfigurert til å motta og måle lyset reflektert

fra den optiske fiber 4 ved de forskjellige bølgelengder og tilknyttede størrelser, for å danne interferogrammet. Interferogrammet kan dannes av den optiske interrogator 9 eller ved hjelp av et datamaskin-behandlingssystem 20 koblet til interrogator-en 9.

[0028]Fra interferogrammet kan det fremskaffes måledata fra hvert FBG i den optiske fiber 4. Generelt er en interferens knyttet til hvert av FBG-ene. Bølge-lengden av interferensen identifiserer det individuelle FBG og størrelsen av det reflekterte lys ved bølgelengden er de målte data.

[0029]Det skal nå henvises til fig. 4 som avbilder aspekter ved fremskaffelsen av måledata fra de individuelle FBG-er. I utførelsen vist i fig. 4 er lengden (X) av det parti av den optiske fiber 4 som har det første sett av FBG-er 5, hovedsakelig den samme som lengden (X) av det parti som har det andre sett av FBG-er 6. Den optiske interrogator 9 belyser den optiske fiber 4 og behandler de resulterende interferensmønstre.

[0030] Som en del av behandlingen brukes interferensene som stammer fra optiske resonatorer dannet av den første referansereflektor 7 og det andre sett av et FBG-er 6 og fra optiske resonatorer dannet av den andre referansereflektor 8 og det første sett av FBG-er 5, til å identifisere de individuelle FBG-er og deres tilknyttede måledata. Autokorrelasjonsledd og data fra interferenser som stammer fra optiske resonatorer dannet av den første referansereflektor 7 og det første sett av FBG-er 5 og fra optiske resonatorer dannet av den andre referansereflektor 8 og det andre sett av FBG-er 6 blir, forvises ved hjelp av konstruksjonen til et lignende område av frekvenser som ikke er nyttige, og blir således filtrert ut (dvs. plassert i "søppeldunk"). Det vil si at autokorrelasjonsledd som ikke er nyttige har et visst område av frekvenser som er forskjellig fra området av frekvenser for de lysinterferenser som frembringer nyttige avfølingsmålinger fra alle FBG-ene. Fordi de lysinterferenser som gir nyttige avfølingsmålinger befinner seg i et separat område av frekvenser, gir ikke eventuelle andre lysinterferenser flere nyttige målinger, og de er således konstruert til å bli forvist til hovedsakelig det samme område av frekvenser som autokorrelasjonsleddene.

[0031]Når alle interferensene er mottatt, blir i en utførelse, interferensene om-formet til et romlig frekvensdomene ved hjelp av en hurtig Fourier-transformasjon. I det romlige frekvensdomene blir hvert FBG forbundet med en frekvens eller et område av frekvenser som brukes til å lokalisere dette FBG-et langs den optiske fiber 4 (dvs. i et rom inne i den optiske fiber 4). Når avstanden fra en referansereflektor til et FBG øker, øker generelt også den frekvens som identifiserer dette FBG-et. De forkastede data identifiseres således som å være i det nedre bånd i det romlige frekvensdomene.

[0032]Selv om de utførelser som er presentert ovenfor beskriver bruk av to separate sett av FBG-er, hvor hvert sett har en unik refleksjonsbølgelengde, kan teknikkene anvendes på utførelser som har tre eller flere sett av FBG-er, hvor hvert sett har en unik refleksjonsbølgelengde. I utførelser som har tre eller flere sett av FBG-er anordnet mellom to referansereflektorer, blir måledataene generelt fremskaffet ut fra interferenser som stammer fra optiske resonatorer dannet mellom hvert sett av FBG-er og den referansereflektor som er lengst borte fra settet av interesse. Fig. 5 viser et eksempel på en utførelse av et tredje sett av FBG-er 50 anordnet mellom den første referansereflektor 7 og den andre referansereflektor 8. I utførelsen vist i fig. 5 blir målinger utført av det tredje sett av FBG-er 50 avspurt av den optiske interrogator 9 ved hjelp av interferenser av lys fra optiske resonatorer dannet av den første referansereflektor 7 og det tredje sett av FBG-er. I en annen utførelse er det tredje sett av FBG-er 50 og et fjerde sett av FBG-er 60 anordnet mellom den andre referansereflektor 8 og en tredje referansereflektor 61, slik som vist i fig. 6. Den andre referansereflektor 8 er i utførelsen i fig.

6 en delvis reflektor. Målinger utført av det tredje sett av FBG-er 50 og det fjerde

sett av FBG-er 60 blir avspurt ved hjelp av optiske resonatorer dannet av den andre referansereflektor 8 og hvert FBG i det fjerde sett av FBG-er 60 og av den tredje referansereflektor 61 og hvert FBG i det tredje sett av FBG-er 50.

[0033]Teknikken med tilføyelse av ytterligere sett av FBG-er til den optiske fiber 4 kan gjentas en rekke ganger, idet hvert ytterligere sett av FBG-er gir en ytterligere lengde X (med henvisning til fig. 4) av effektiv avfølingslengde. Den naturligere grense for tilføyelse av ytterligere sett av FBG-er bestemmes av bølgelengde-området for den lyskilde 11 som brukes i den optiske interrogator 9 og det dynamiske område som er påkrevet for en avfølingsanvendelse. Ved for eksempel anvendelser som vanndampassistert gravitasjonsdrenering (SAGD - Steam Assisted Gravity Drainage) er det ønskelig å overvåke temperaturen langs brønner. Fordi det dynamiske avfølingsområde er lite for de forventede temperaturer, er det dynamiske bølgelengdeområde også lite, hvilket tillater mange sett av FBG-er med forskjellige refleksjonsbølgelengder. For denne type av anvendelse kan følgelig den optiske fiber 4 være titalls kilometer lang, hvilket er mye lengre enn konvensjonelle OFDR-avfølingssystemer.

[0034]Fig. 7 viser et eksempel på en fremgangsmåte 70 ved måling av en parameter på fordelte steder. Fremgangsmåten 70 går ut på belysning (i trinn 71) av den optiske fiber 4 ved hjelp av den optiske interrogator 9. Videre omfatter fremgangsmåten 70 mottaking (i trinn 72) av lyssignaler som er stammer fra belysningen ved hjelp av den optiske interrogator 9, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølge-lengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et annet område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølge-lengder, og hvor områdene av bølgelengder er forskjellige fra hverandre. Videre omfatter fremgangsmåten 70 bruk (i trinn 73) av de første lyssignaler og de andre lyssignaler for å måle parameteren på fordelte steder.

[0035]Til støtte for den lære som her fremsettes, kan det brukes forskjellige analysekomponenter, inkludert et digitalt og/eller et analogt system. For eksempel kan den optiske interrogator 9 eller datamaskin-behandlingssystemet 20 omfatte det digitale og/eller analoge system. Systemet kan ha komponenter, slik som en prosessor, lagringsmedia, minne, inngang, utgang, kommunikasjonsforbindelse (ledningsført, trådløs, pulset slam, optisk eller andre), brukergrensesnitt (eksempelvis fremviser eller skriver), datamaskinprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (slik som motstander, kondensatorer, induktorer og andre) for å sørge for drift og analyse av den anordning og de frem-gangsmåter som er beskrevet på enhver av flere måter som er velkjent på området. Det anses at denne lære kan, men ikke behøver, å bli implementert i forbindelse med et sett av datamaskinutførbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, innbefattet minne (ROM-er, RAM-er), optisk (CD-ROM-er) eller magnetisk (disker, harddiskstasjoner), eller enhver annen type, som når den utføres, gjør at en datamaskin implementerer fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjoner kan sørge for utstyrets drift, styring, datainn-samling og -analyse og andre funksjoner som anses relevante av en system-konstruktør, eier, bruker eller annet sådant personell, i tillegg til de funksjoner som er beskrevet i denne spesifikasjon.

[0036]Videre kan forskjellige andre komponenter inkluderes og tas frem for å tilveiebringelse av aspekter av den lære som her fremsettes. For eksempel kan en strømforsyning (eksempelvis i det minste enten en generator, en fjerntliggende forsyning eller et batteri), kjøleutstyr, en oppvarmingskomponent, magnet, elektromagnet, føler, elektrode, sender, mottaker, sender/mottaker, antenne, styring, optisk kobler, optisk splitter, optisk enhet, elektrisk enhet eller elektro-magnetisk enhet være innlemmet for å støtte de forskjellige aspekter som her er omtalt og for å støtte andre funksjoner utover denne spesifikasjon.

[0037]Elementer av utførelsene er her blitt introdusert enten med artikkelen "en" eller "et". Artiklene er ment å bety at det er ett eller flere av elementene. Uttrykkene "omfatter" og "har" er ment å være omfattende, slik at det kan være ytterligere andre elementer enn de opplistede elementer. Konjunksjonen "eller" er, når den brukes sammen med en liste over minst to uttrykk, ment å bety ethvert uttrykk eller kombinasjon av uttrykk. Uttrykkene "første", "andre", "tredje", "fjerde" og "femte" brukes til å skjelne elementer fra hverandre og brukes ikke til å betegne en bestemt rekkefølge. Uttrykket "koble" vedrører kobling av én komponent til en annen komponent enten direkte eller indirekte via en mellomliggende komponent.

[0038]Det vil innses at de forskjellige komponenter eller teknologier kan tilveiebringe en viss nødvendig eller fordelaktig funksjonalitet eller trekk. Disse funksjoner og trekk som kan være nødvendige for å støtte de vedføyde patentkrav og variasjoner av disse, erkjennes følgelig som iboende å være inkludert som en del av den lære som her fremsettes og en del av den offentliggjorte oppfinnelse.

[0039]Selv om oppfinnelsen her er blitt beskrevet med henvisning til eksemplifi-serende utførelser, vil det forstås at forskjellige forandringer kan gjøres og at ekvivalenter kan brukes istedenfor elementer i disse uten å avvike fra oppfinnelsens omfang. I tillegg vil det forstås at det kan foretas mange modifikasjoner for tilpasning av et bestemt instrument, situasjon eller materiale til oppfinnelsens lære uten å avvike fra dens essensielle omfang. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til den bestemte utførelse som er beskrevet som den best tenkelige modus for utførelse av oppfinnelsen, men at oppfinnelsen vil omfatte alle utførelser som faller innenfor omfanget av de vedføyde patentkrav.

Claims

1. Anordning for estimering av en parameter på fordelte steder, idet anordning omfatter: en optisk fiber som omfatter: en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den første rekke har en første nominell refleksjonsbølgelengde, en andre rekke av FBG-er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den andre rekke har en andre nominell bølgelengde, og en optisk interrogator konfigurert til å belyse den optiske fiber og til å motta lyssignaler som er et resultat av belysningen, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølge-lengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et andre område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene av bølgelengder er adskilt fra hverandre, og hvor de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.

2. Anordning som angitt i krav 1, og hvor de andre lyssignaler omfatter autokorrelasjonsledd, redundant informasjon fra den første rekke, redundant informasjon fra den andre rekke eller en kombinasjon av disse.

3. Anordning som angitt i krav 2, og som videre omfatter: en første referansereflektor anordnet ved den optiske fiber, og en andre referansereflektor anordnet ved den optiske fiber, idet den første rekke av FBG-er og den andre rekke av FBG-er befinner seg mellom den første referansereflektor og den andre referansereflektor med den første rekke av FBG-er optisk nærmest den første referansereflektor, og hvor de første lyssignaler omfatter lysinterferenser som stammer fra optiske resonatorer dannet av den første referansereflektor og hver av FBG-ene i den andre rekke, mens de andre lyssignaler omfatter lysinterferenser som stammer fra optiske resonatorer dannet av den andre referansereflektor og hver av FBG-ene i den første rekke.

4. Anordning som angitt i krav 3, og hvor den optiske interrogator videre er konfigurert til å belyse de optiske resonatorer med lys ved sveiping gjennom det første område av bølgelengder og det andre område av bølgelengder.

5. Anordning som angitt i krav 3, og hvor minst én av den første referansereflektor og den andre referansereflektor er delvise reflektorer konfigurert til å slippe gjennom og reflektere lys.

6. Anordning som angitt i krav 3, og hvor det tredje område av bølgelengder omfatter bølgelengder som er større enn bølgelengdene i det første område av bølgelengder og det andre område av bølgelengder.

7. Anordning som angitt i krav 3, og hvor den optiske fiber videre omfatter en tredje rekke av FBG-er anordnet mellom den første referansereflektor og den andre referansereflektor, idet hver FBG i den tredje rekke har en tredje nominell refleksjonsbølgelengde, og hvor tredje lyssignaler innenfor et fjerde område av bølgelengder omfatter lysinterferenser fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den tredje rekke, mens én av den første referansereflektor og den andre referansereflektor brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den tredje rekke.

8. Anordning som angitt i krav 3, og hvor den optiske fiber videre omfatter: en tredje referansereflektor, en tredje rekke av FBG-er som befinner seg mellom den andre referansereflektor og den tredje referansereflektor, idet hver FBG i den tredje rekke har en tredje nominell refleksjonsbølgelengde, og hvor den tredje rekke er konfigurert til å frembringe tredje lyssignaler innenfor et fjerde område av bølgelengder som omfatter lysinterferenser fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den tredje rekke og den tredje referansereflektor, en fjerde rekke av FBG-er som befinner seg mellom den andre referansereflektor og den tredje referanse, med den tredje rekke optisk nærmest den andre referansereflektor, idet hver FBG i den fjerde rekke har en fjerde nominell reflek-sjonsbølgelengde, og hvor den fjerde rekke er konfigurert til å tilveiebringe fjerde lyssignaler innenfor et femte område av bølgelengder som omfatter lysinterferenser fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den fjerde rekke og den andre referansereflektor, idet de tredje lyssignaler brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den tredje rekke og de fjerde lyssignaler brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den fjerde rekke.

9. Anordning som angitt i krav 1, og hvor den optiske interrogator er konfigurert til å omforme lyssignalene med en hurtig Fourier-transformasjon til et romlig frekvensdomene.

10. Anordning som angitt i krav 9, og hvor lyssignalene i det romlige frekvensdomene omfatter en frekvens eller et område av frekvenser relatert til en lokalisering av en spesifikk FBG i én av den første rekke og den andre rekke, og en amplitude ved frekvensen eller området av frekvenser relatert til en størrelse av parameteren som blir målt med den spesifikke FBG.

11. Anordning som angitt i krav 1, og hvor lengden av partiet av fordelte steder ved den optiske fiber er hovedsakelig lik lengden av et annet parti av fordelte steder.

12. Anordning som angitt i krav 1, og hvor parameteren omfatter i det minste det ene av temperatur, trykk, kraft, tøyning, akselerasjon og fasong.

13. Anordning som angitt i krav 1, og hvor den optiske fiber er koplet til en komponent anordnet i et borehull som penetrerer jorden.

14. Anordning som angitt i krav 11, og hvor komponenten er et foringsrør for borehull.

15. Fremgangsmåte ved estimering av en parameter på fordelte steder, idet fremgangsmåte omfatter at: en optisk fiber anordnet på de fordelte steder belyses ved å bruke en optisk interrogator, idet den optiske fiber omfatter: en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den første rekke har en første nominell refleksjonsbølgelengde, en andre rekke av FBG-er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den andre rekke har en annen nominell bølgelengde, og det mottas lyssignaler som er et resultat av belysningen, ved å bruk den optiske interrogator, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølgelengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et andre område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene av bølge-lengder er forskjellig fra hverandre, og de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og hvor belysningen omfatter at det sveipes gjennom det første område av bølgelengder og det andre område av bølgelengder.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og som videre omfatter at lyssignalene omformes med en hurtig Fourier-transformasjon til et romlig frekvensdomene.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, og hvor lyssignalene i det romlige frekvensdomene omfatter en frekvens eller område av frekvenser relatert til en lokalisering av en spesifikk FBG i én av den første rekke og den andre rekke, og en amplitude ved frekvensen eller området av frekvenser relatert til en størrelse av den parameter som blir målt av den spesifikke FBG.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og som videre omfatter at: en tredje rekke av FBG-er som befinner seg mellom den første referansereflektor og den andre referansereflektor belyses i den optiske fiber ved å bruke den optiske interrogator, idet hver FBG i den tredje rekke har en tredje nominell refleksjonsbølgelengde, og tredje lyssignaler innenfor et fjerde område av bølgelengder mottas som resultat av belysningen av den tredje rekke, ved å bruke den optiske interrogator, idet de tredje lyssignaler omfatter lysinterferenser fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den tredje rekke og én av den første reflektor og den annen reflektor, og hvor de tredje lyssignaler brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den tredje rekke.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og som videre omfatter at: en tredje rekke av FBG-er og en fjerde rekke av FBG-er som befinner seg mellom den andre referansereflektor og en tredje referansereflektor belyses i den optiske fiber, med den tredje rekke optisk nærmest den andre referansereflektor, idet hver FBG i den tredje rekke har en tredje nominell refleksjonsfrekvens og hver FBG i den fjerde rekke har en fjerde nominell refleksjonsfrekvens, det mottas tredje lyssignaler innenfor et fjerde område av bølgelengder som stammer fra belysningen av den tredje rekke, idet de tredje lyssignaler har lysinterferenser fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den tredje rekke og den tredje referansereflektor, det mottas fjerde lyssignaler innenfor et femte område av bølgelengder som stammer fra belysningen av den fjerde rekke, idet de fjerde lyssignaler har lysinterferenser som stammer fra optiske resonatorer dannet av hver FBG i den fjerde rekke og den andre referansereflektor, og hvor de tredje lyssignaler brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den tredje rekke, mens de fjerde lyssignaler brukes til å måle parameteren på de fordelte steder tilknyttet FBG-ene i den fjerde rekke.

21. Ikke-flyktig, datamaskinlesbart medium med datamaskinlesbare instruksjoner for estimering av en parameter på fordelte steder ved implementering av en fremgangsmåte som omfatter at: en optisk fiber anordnet på de fordelte steder belyses ved å bruke en optisk interrogator, idet den optiske fiber omfatter: en første rekke av fiber-Bragg-gitre (FBG-er) konfigurert til å måle parameteren ved et parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den første rekke har en første nominell refleksjonsbølgelengde, en andre rekke av FBG-er konfigurert til å måle parameteren ved et annet parti av de fordelte steder, idet hver FBG i den andre rekke har en annen nominell bølgelengde, og det mottas lyssignaler som er et resultat av belysningen, ved å bruk den optiske interrogator, idet lyssignalene omfatter første lyssignaler fra den første rekke av FBG-er innenfor et første område av bølgelengder, andre lyssignaler fra den andre rekke av FBG-er innenfor et andre område av bølgelengder, og andre lyssignaler innenfor et tredje område av bølgelengder, idet områdene av bølge-lengder er forskjellig fra hverandre, og de første lyssignaler og de andre lyssignaler brukes til å estimere parameteren på de fordelte steder.