The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
E21B 47/002 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits par inspection visuelle
E21B 47/107 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide utilisant des moyens acoustiques
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/661 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons en utilisant la lumière
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01D 5/36 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques formant la lumière en impulsions
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
4.
METHOD AND SYSTEM FOR DOWNHOLE OBJECT LOCATION AND ORIENTATION DETERMINATION
A downhole device is provided that is intended to be co-located with an optical fiber cable to be found, for example by being fixed together in the same clamp. The device has an accelerometer or other suitable orientation determining means that is able to determine its positional orientation, with respect to gravity. A vibrator or other sounder is provided, that outputs the positional orientation information as a suitable encoded and modulated acoustic signal. A fiber optic distributed acoustic sensor deployed in the vicinity of the downhole device detects the acoustic signal and transmits it back to the surface, where it is demodulated and decoded to obtain the positional orientation information. Given that the device is co-located with the optical fiber the position of the fiber can then be inferred. As explained above, detecting the fiber position is important during perforation operations, so that the fiber is not inadvertently damaged.
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
G01V 1/44 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage en utilisant des générateurs et des récepteurs situés dans le même puits
E21B 47/095 - Localisation ou détermination de la position d'objets dans les trous de forage ou dans les puits; Identification des parties libres ou bloquées des tubes par détection d'anomalies acoustiques, p.ex. à l'aide de pulsations de pression de boue
E21B 47/0224 - Détermination de l'inclinaison ou de la direction du trou de forage, p.ex. à l'aide de géomagnétisme utilisant des moyens sismiques ou acoustiques
G01D 5/14 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens électriques ou magnétiques influençant la valeur d'un courant ou d'une tension
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
An optical fiber distributed acoustic sensor system makes use of a specially designed optical fiber to improve overall sensitivity of the system by a factor in excess of 10. This is achieved by inserting into the fiber weak broadband reflectors periodically along the fiber. The reflectors reflect a small proportion of the light from the DAS incident thereon back along the fiber, typically in the region of 0.001% to 0.1%. To allow for temperate compensation to ensure that the same reflectivity is obtained if the temperature changes, the reflection bandwidth is relatively broadband. The reflectors are formed from a series of fiber Bragg gratings, each with a different center reflecting frequency, the reflecting frequencies and bandwidths of the gratings being selected to provide the broadband reflection. The reflectors are spaced at the desired spatial resolution of the optical fiber DAS.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
A long range optical fiber sensor such as a distributed acoustic sensor has a sensing fiber located remotely from the interrogator, with a length of transport fiber path connecting the two. Because no sensing is performed on the transport fiber then the pulse repetition rate from the interrogator can be high enough such that the pulse repetition rate and pulse power are optimised according to the sensing fiber length and hence sensing frequency response and sensitivity are also optimised according to the sensing fiber length.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
The high sensitivity provided by an enhanced DAS system comprising a DAS interrogator and a high reflectivity fiber allows for the deployment of such a high reflectivity fiber as part of a wireline intervention cable which can be temporarily lowered into a well, thus avoiding the need to permanently cement such a high reflectivity optical fiber cable into the well. Instead, such a wireline cable incorporating the high reflectivity optical fiber has been found to be sensitive enough to detect micro-seismic activity and low frequency strain with many more measurement points and channels than conventional wireline deployed geophones and tiltmeters. Additionally, the cable requires no clamping and can be easily and quickly removed from one well and placed in another well.
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01V 1/52 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage - Détails de structure
8.
FRACTURE DETECTION USING DISTRIBUTED OPTICAL FIBER SENSING
The present disclosure provides a method of processing data obtained from distributed optical fiber sensors to detect acoustic energy generated by a poroelastic effect of fractures in a structure, such as a rock formation. The sensing fiber of an optical fiber distributed sensing system may be deployed in the vicinity of the region where fracturing is occurring, for example, along a well that is offset from a treatment well undergoing hydraulic fracturing. The DAS data obtained from along the sensing fiber is processed to measure changes in the low-frequency strain caused by the poroelastic effects in the rock as the fractures open and close. This measured strain rate data is iteratively processed at each instant time to identify fracture opening features (characterised as compression-tension-compression) that are correlated with fracture closing features (characterised as tension-compression-tension) as a function of depth, to thereby identify and locate fracture hits in the vicinity of the sensing fiber.
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
G01V 1/52 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage - Détails de structure
E21B 49/00 - Test pour déterminer la nature des parois des trous de forage; Essais de couches; Procédés ou appareils pour prélever des échantillons du terrain ou de fluides en provenance des puits, spécialement adaptés au forage du sol ou aux puits
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
E21B 47/002 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits par inspection visuelle
E21B 47/107 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide utilisant des moyens acoustiques
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/661 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons en utilisant la lumière
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
An improved optical fiber distributed acoustic sensor system uses an optical fiber having reflector portions distributed along its length in at least a first portion. The reflector portions are positioned along the fiber separated by a distance that is equivalent to twice the distance an optical pulse travels along the fiber in a single sampling period of the data acquisition opto-electronics within the sensor system. No oversampling of the reflections of the optical pulses from the reflector portions is undertaken. The sampling points for data acquisition in the sensor system are aligned with the reflections that arrive at the sensor system from along the sensing fiber. Adaptive delay componentry adaptively aligns the reflected optical signals (or their electrical analogues) with the sampling points. Control over the sampling points can re-synchronise the sampling points with the returning reflections. Reflection equalisation componentry may reduce the dynamic range of the returning reflections.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
11.
Multi-phase flow-monitoring with an optical fiber distributed acoustic sensor
Embodiments of the invention provide a “tool-kit” of processing techniques which can be employed in different combinations depending on the circumstances. For example, flow speed can be found using eddy tracking techniques, or by using speed of sound measurements. Moreover, composition can be found by using speed of sound measurements and also by looking for turning points in the k-w curves, particularly in stratified multi-phase flows. Different combinations of the embodiments can therefore be put together to provide further embodiments, to meet particular flow sensing requirements, both on the surface and downhole. Once the flow speed is known, then at least in the case of a single phase flow, the flow speed can be multiplied by the interior cross-sectional area of the pipe to obtain the flow rate. The mass flow rate can then be obtained if the density of the fluid is known, once the composition has been determined.
G01N 29/024 - Analyse de fluides en mesurant la vitesse de propagation ou le temps de propagation des ondes acoustiques
G01F 1/661 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons en utilisant la lumière
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01N 29/46 - Traitement du signal de réponse détecté par analyse spectrale, p.ex. par analyse de Fourier
G01F 1/74 - Dispositifs pour la mesure du débit d'un matériau fluide ou du débit d'un matériau solide fluent en suspension dans un autre fluide
G01F 1/708 - Mesure du temps de parcours d'une distance déterminée
An optical fiber distributed acoustic sensor system makes use of a specially designed optical fiber to improve overall sensitivity of the system by a factor in excess of 10. This is achieved by inserting into the fiber weak broadband reflectors periodically along the fiber. The reflectors reflect a small proportion of the light from the DAS incident thereon back along the fiber, typically in the region of 0.001% to 0.1%. To allow for temperate compensation to ensure that the same reflectivity is obtained if the temperature changes, the reflection bandwidth is relatively broadband. The reflectors are formed from a series of fiber Bragg gratings, each with a different center reflecting frequency, the reflecting frequencies and bandwidths of the gratings being selected to provide the broadband reflection. The reflectors are spaced at the desired spatial resolution of the optical fiber DAS.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
E21B 47/135 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage par énergie électromagnétique, p.ex. gammes de fréquence radio utilisant des ondes lumineuses, p.ex. ondes infrarouges ou ultraviolettes
G01V 8/16 - Détection, p.ex. en utilisant des barrières de lumière en utilisant un émetteur et un récepteur en utilisant des fibres optiques
13.
Method and system for downhole object location and orientation determination
A downhole device is provided that is intended to be co-located with an optical fiber cable to be found, for example by being fixed together in the same clamp. The device has an accelerometer or other suitable orientation determining means that is able to determine its positional orientation, with respect to gravity. A vibrator or other sounder is provided, that outputs the positional orientation information as a suitable encoded and modulated acoustic signal. A fiber optic distributed acoustic sensor deployed in the vicinity of the downhole device detects the acoustic signal and transmits it back to the surface, where it is demodulated and decoded to obtain the positional orientation information. Given that the device is co-located with the optical fiber the position of the fiber can then be inferred. As explained above, detecting the fiber position is important during perforation operations, so that the fiber is not inadvertently damaged.
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
G01V 1/44 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage en utilisant des générateurs et des récepteurs situés dans le même puits
E21B 47/095 - Localisation ou détermination de la position d'objets dans les trous de forage ou dans les puits; Identification des parties libres ou bloquées des tubes par détection d'anomalies acoustiques, p.ex. à l'aide de pulsations de pression de boue
E21B 47/0224 - Détermination de l'inclinaison ou de la direction du trou de forage, p.ex. à l'aide de géomagnétisme utilisant des moyens sismiques ou acoustiques
G01D 5/14 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens électriques ou magnétiques influençant la valeur d'un courant ou d'une tension
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
E21B 43/116 - Perforateurs à balles ou à charge profilée
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
E21B 47/002 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits par inspection visuelle
E21B 47/107 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide utilisant des moyens acoustiques
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
An improved optical fiber distributed acoustic sensor system uses an optical fiber having reflector portions distributed along its length in at least a first portion. The reflector portions are positioned along the fiber separated by a distance that is equivalent to twice the distance an optical pulse travels along the fiber in a single sampling period of the data acquisition opto-electronics within the sensor system. No oversampling of the reflections of the optical pulses from the reflector portions is undertaken. The sampling points for data acquisition in the sensor system are aligned with the reflections that arrive at the sensor system from along the sensing fiber. Adaptive delay componentry adaptively aligns the reflected optical signals (or their electrical analogues) with the sampling points. Control over the sampling points can re-synchronise the sampling points with the returning reflections. Reflection equalisation componentry may reduce the dynamic range of the returning reflections.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
Embodiments of the present invention provide a cable for optical fiber sensing applications formed from fiber wound around a cable core. A protective layer is then preferably placed over the top of the wound fiber, to protect the fiber, and to help keep it in place on the cable core. The cable core is preferably of a diameter to allow bend-insensitive fiber to be wound thereon with low bending losses. The effect of winding the fiber onto the cable core means that the longitudinal sensing resolution of the resulting cable is higher than simple straight fiber, when the cable is used with an optical fiber sensing system such as a DAS or DTS system. The achieved resolution for the resulting cable is a function of the fiber winding diameter and pitch, with a larger diameter and reduced winding pitch giving a higher longitudinal sensing resolution.
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G02B 6/44 - Structures mécaniques pour assurer la résistance à la traction et la protection externe des fibres, p.ex. câbles de transmission optique
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
17.
Multi-phase flow-monitoring with an optical fiber distributed acoustic sensor
Embodiments of the invention provide a “tool-kit” of processing techniques which can be employed in different combinations depending on the circumstances. For example, flow speed can be found using eddy tracking techniques, or by using speed of sound measurements. Moreover, composition can be found by using speed of sound measurements and also by looking for turning points in the k-ω curves, particularly in stratified multi-phase flows. Different combinations of the embodiments can therefore be put together to provide further embodiments, to meet particular flow sensing requirements, both on the surface and downhole. Once the flow speed is known, then at least in the case of a single phase flow, the flow speed can be multiplied by the interior cross-sectional area of the pipe to obtain the flow rate. The mass flow rate can then be obtained if the density of the fluid is known, once the composition has been determined.
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01N 29/46 - Traitement du signal de réponse détecté par analyse spectrale, p.ex. par analyse de Fourier
G01F 1/74 - Dispositifs pour la mesure du débit d'un matériau fluide ou du débit d'un matériau solide fluent en suspension dans un autre fluide
G01F 1/708 - Mesure du temps de parcours d'une distance déterminée
Embodiments of the present invention help in the processing and interpretation of seismic survey data, by correlating or otherwise comparing or associating seismic data obtained from a seismic survey with flow information obtained from a well or borehole in the surveyed area. In particular, embodiments of the present invention allow for flow data representing a flow profile along a well that is being monitored by a distributed acoustic sensor to be determined, such that regions of higher flow in the well can be determined. For example, in the production zone the well will be perforated to allow oil to enter the well, but it has not previously been possible to determine accurately where in the production zone the oil is entering the well. However, by determining a flow rate profile along the well using the DAS then this provides information as to where in the perforated production zone oil is entering the well, and hence the location of oil bearing sands. This location can then be combined or otherwise correlated, used, or associated with petroleum reservoir location information obtained from the seismic survey, to improve the confidence and/or accuracy in the determined petroleum reservoir location.
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
E21B 47/135 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage par énergie électromagnétique, p.ex. gammes de fréquence radio utilisant des ondes lumineuses, p.ex. ondes infrarouges ou ultraviolettes
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
The invention relates to the use of distributed optical fibre sensors for distributed acoustic sensing, and in particular, modal analysis of distributed acoustic data obtained in-well to monitoring well integrity. By determining one or more acoustic modes corresponding to distributed speed of sound measurements within the wellbore, and analysing variations in the distributed speed of sound measurement it is possible to derive information relating to a formation and/or fluid in the wellbore.
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
E21B 47/12 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
Embodiments of the present invention address aliasing problems by providing a plurality of discrete acoustic sensors along a cable whereby acoustic signals may be measured in situations where the fiber optic cable has not been secured to a structure or area by a series of clamps. Acoustic sampling points are achieved by selectively enhancing the acoustic coupling between the outer layer and the at least one optical fiber arrangement, such that acoustic energy may be transmitted selectively from the outer layer to the at least one optical fiber arrangement. The resulting regions of acoustic coupling along the cable allow the optical fiber to detect acoustic signals. Regions between the outer layer and the at least one optical fiber arrangement that contain material which is acoustically insulating further this enhancement since acoustic waves are unable to travel through such mediums, or at least travel through such mediums at a reduced rate.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01L 1/24 - Mesure des forces ou des contraintes, en général en mesurant les variations des propriétés optiques du matériau quand il est soumis à une contrainte, p.ex. par l'analyse des contraintes par photo-élasticité
G01M 7/00 - Test de vibration des structures ou des ouvrages; Test de résistance au choc des structures ou des ouvrages
G02B 6/44 - Structures mécaniques pour assurer la résistance à la traction et la protection externe des fibres, p.ex. câbles de transmission optique
21.
Method and system for determining downhole optical fiber orientation and/or location
A probe is provided that contacts the inner surface of the casing or other production tubing and imparts energy to the surface at the contact point, for example as heat energy or mechanical energy. Energy is imparted around the circumference of the casing, and a fiber optic distributed sensor located on the outer surface of the casing is used to measure and record the energy that it receives while the probe is moved to impart energy around the circumference. A record of energy versus position of the probe around the circumference can be obtained, from which maxima in the detected energy measurements can then be found. The position around the circumference which gave the maximum measurement should be the position at which the optical fiber of the fiber optic distributed sensor is located. In addition, an ultrasonic arrangement is also described, that relies on ultrasonic sound to provide detection.
G01N 21/00 - Recherche ou analyse des matériaux par l'utilisation de moyens optiques, c. à d. en utilisant des ondes submillimétriques, de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
G01N 21/68 - Systèmes dans lesquels le matériau analysé est excité de façon à ce qu'il émette de la lumière ou qu'il produise un changement de la longueur d'onde de la lumière incidente excité électriquement, p.ex. par électroluminescence en utilisant des champs électriques à haute fréquence
An optical fiber distributed acoustic sensor system includes weak broadband reflectors inserted periodically along the fiber. The reflectors reflect only a small proportion of the light from the DAS incident thereon back along the fiber, typically in the region of 0.001% to 0.1%, but preferably around 0.01% reflectivity per reflector. In addition, to allow for temperate compensation to ensure that the same reflectivity is obtained if the temperature changes, the reflection bandwidth is relatively broadband. In some embodiments the reflectors are formed from a series of fiber Bragg gratings, each with a different center reflecting frequency, the reflecting frequencies and bandwidths of the gratings being selected to provide the broadband reflection. A chirped grating may also be used to provide the same effect. In preferred embodiments, the reflectors are spaced at half the gauge length i.e. the desired spatial resolution of the optical fiber DAS.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
Apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fiber can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular, this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fiber while achieving fine spatial resolution. Advantages of this technique include a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
The invention relates to installations for fiber optic monitoring of articles, and apparatus and methods for forming such installations, including a modular system and components for forming a fiber optic monitoring installation. Applications of the invention include the monitoring of vessels, chambers, and fluid conduits in industrial processing plants, and the invention has particular application to monitoring large vessels, for example temperature monitoring of vessels used in catalytic reforming processes. Convenient installation on or removal from the article being monitored is achieved by providing a support structure for the fiber optic length, which presents the fiber optic length in a preconfigured orientation suitable for monitoring the article. In a particular embodiment of the invention, the fiber optic length is disposed on a panel in a plurality of dense spiral patterns.
G01N 21/01 - Dispositions ou appareils pour faciliter la recherche optique
G01K 11/12 - Mesure de la température basée sur les variations physiques ou chimiques, n'entrant pas dans les groupes , , ou utilisant le changement de couleur, de translucidité ou de réflectance
G01K 1/14 - Supports; Dispositifs de fixation; Dispositions pour le montage de thermomètres en des endroits particuliers
G01K 11/32 - Mesure de la température basée sur les variations physiques ou chimiques, n'entrant pas dans les groupes , , ou utilisant des changements dans la transmittance, la diffusion ou la luminescence dans les fibres optiques
An optical fiber sensing system includes a sensing optical fiber and one or more optical amplifiers in series with the sensing fiber and arranged to increase the power of sensing pulses travelling along the fiber to thereby increase the range of the sensing system. The optical fiber sensing system is one selected from the group including an optical fiber distributed acoustic sensor (DAS), an optical fiber distributed temperature sensor (DTS), or an optical time domain reflectometry (OTDR) system.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01K 11/32 - Mesure de la température basée sur les variations physiques ou chimiques, n'entrant pas dans les groupes , , ou utilisant des changements dans la transmittance, la diffusion ou la luminescence dans les fibres optiques
26.
Flexible substrate fiber optic sensing mat for distributed acoustic sensing
A prefabricated mat-like structure having lengths of fiber mounted thereon or therein in a predetermined deployment pattern that provides a high spatial density of fiber to give increased spatial sensing resolution is described. The prefabricated mat-like structures may be very easily deployed by being placed against and/or wrapped around an object to be monitored, typically being fastened in place by clamps or the like. In addition, easy removal from the object is also obtained, by simply unfastening the mat-like structure, which may then be redeployed elsewhere. The prefabricated mat-like structure having the fiber already mounted thereon or therein therefore provides a very convenient and easily installable and removable solution.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fiber. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fiber while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fiber. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fiber while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
29.
Method and system for downhole object location and orientation determination
A downhole device is provided that is intended to be co-located with an optical fiber cable to be found, for example by being fixed together in the same clamp. The device has an accelerometer or other suitable orientation determining means that is able to determine its positional orientation, with respect to gravity. A vibrator or other sounder is provided, that outputs the positional orientation information as a suitable encoded and modulated acoustic signal. A fiber optic distributed acoustic sensor deployed in the vicinity of the downhole device detects the acoustic signal and transmits it back to the surface, where it is demodulated and decoded to obtain the positional orientation information. Given that the device is co-located with the optical fiber the position of the fiber can then be inferred. As explained above, detecting the fiber position is important during perforation operations, so that the fiber is not inadvertently damaged.
E21B 47/022 - Détermination de l'inclinaison ou de la direction du trou de forage, p.ex. à l'aide de géomagnétisme
G01V 1/44 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage en utilisant des générateurs et des récepteurs situés dans le même puits
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
E21B 47/09 - Localisation ou détermination de la position d'objets dans les trous de forage ou dans les puits; Identification des parties libres ou bloquées des tubes
G01D 5/14 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens électriques ou magnétiques influençant la valeur d'un courant ou d'une tension
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
E21B 43/116 - Perforateurs à balles ou à charge profilée
In order to address the above noted problems, embodiments of the present invention use distributed acoustic sensing to monitor the fluid level in an ESP activated well so as to monitor the condition and performance of the ESP. Embodiments of the invention use the ESP as an acoustic source in order to monitor the annulus fluid level within the well and to monitor the frequency of the ESP. Additionally, embodiments of the present invention may use distributed acoustic sensing to monitor the flow rates of the production fluid above and below the ESP to determine the pump's efficiency. In particular, some embodiments utilize one or more optical fibers to measure the acoustic waves generated by the ESP, wherein the fiber cabling has already been deployed along the length of the well. As such, the present invention is a non-invasive, in-situ method for monitoring the condition and performance of an ESP.
E21B 47/04 - Mesure de la profondeur ou du niveau du liquide
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
E21B 23/03 - Appareils pour déplacer, mettre en place, verrouiller, libérer ou retirer, les outils, les packers ou autres éléments dans les trous de forage pour mettre en place des outils sur les supports ou dans les retraits ou poches excentrées ou pour les en retirer
E21B 43/12 - Procédés ou appareils pour commander l'écoulement du fluide extrait vers ou dans les puits
E21B 47/12 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
A probe is provided that contacts the inner surface of the casing or other production tubing and imparts energy to the surface at the contact point, for example as heat energy or mechanical energy. Energy is imparted around the circumference of the casing, and a fiber optic distributed sensor located on the outer surface of the casing is used to measure and record the energy that it receives whilst the probe is moved to impart energy around the circumference. A record of energy versus position of the probe around the circumference can be obtained, from which maxima in the detected energy measurements can then be found. The position around the circumference which gave the maximum measurement should be the position at which the optical fiber of the fiber optic distributed sensor is located. In addition, an ultrasonic arrangement is also described, that relies on ultrasonic sound to provide detection.
G01N 21/00 - Recherche ou analyse des matériaux par l'utilisation de moyens optiques, c. à d. en utilisant des ondes submillimétriques, de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette
G01V 11/00 - Prospection ou détection par des méthodes combinant des techniques spécifiées dans les groupes
G01N 21/68 - Systèmes dans lesquels le matériau analysé est excité de façon à ce qu'il émette de la lumière ou qu'il produise un changement de la longueur d'onde de la lumière incidente excité électriquement, p.ex. par électroluminescence en utilisant des champs électriques à haute fréquence
Embodiments of the present invention provide a cable for optical fiber sensing applications formed from fiber wound around a cable core. A protective layer is then preferably placed over the top of the wound fiber, to protect the fiber, and to help keep it in place on the cable core. The cable core is preferably of a diameter to allow bend-insensitive fiber to be wound thereon with low bending losses. The effect of winding the fiber onto the cable core means that the longitudinal sensing resolution of the resulting cable is higher than simple straight fiber, when the cable is used with an optical fiber sensing system such as a DAS or DTS system. The achieved resolution for the resulting cable is a function of the fiber winding diameter and pitch, with a larger diameter and reduced winding pitch giving a higher longitudinal sensing resolution.
G02B 6/44 - Structures mécaniques pour assurer la résistance à la traction et la protection externe des fibres, p.ex. câbles de transmission optique
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
Embodiments of the present invention address aliasing problems by providing a plurality of discrete acoustic sensors along a cable whereby acoustic signals may be measured in situations where the fiber optic cable has not been secured to a structure or area by a series of clamps, as described in the prior art. Acoustic sampling points are achieved by selectively enhancing the acoustic coupling between the outer layer and the at least one optical fiber arrangement, such that acoustic energy may be transmitted selectively from the outer layer to the at least one optical fiber arrangement. The resulting regions of acoustic coupling along the cable allow the optical fiber to detect acoustic signals. Regions between the outer layer and the at least one optical fiber arrangement that contain material which is acoustically insulating further this enhancement since acoustic waves are unable to travel through such mediums, or at least travel through such mediums at a reduced rate.
G02B 6/00 - OPTIQUE ÉLÉMENTS, SYSTÈMES OU APPAREILS OPTIQUES - Détails de structure de dispositions comprenant des guides de lumière et d'autres éléments optiques, p.ex. des moyens de couplage
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01L 1/24 - Mesure des forces ou des contraintes, en général en mesurant les variations des propriétés optiques du matériau quand il est soumis à une contrainte, p.ex. par l'analyse des contraintes par photo-élasticité
G01M 7/00 - Test de vibration des structures ou des ouvrages; Test de résistance au choc des structures ou des ouvrages
G02B 6/44 - Structures mécaniques pour assurer la résistance à la traction et la protection externe des fibres, p.ex. câbles de transmission optique
Apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fibre can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular, this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fibre while achieving fine spatial resolution. Advantages of this technique include a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
G01V 1/40 - Séismologie; Prospection ou détection sismique ou acoustique spécialement adaptées au carottage
Externally generated noise can be coupled into a fluid carrying structure such as a pipe, well, or borehole so as to artificially acoustically “illuminate” the pipe, well, or borehole, and allow fluid flow in the structure or structural integrity to be determined. In the disclosed system, externally generated noise is coupled into the structure being monitored at the same time as data logging required to undertake the monitoring is performed. This has three effects. First, the externally generated sound is coupled into the structure so as to “illuminate” acoustically the structure to allow data to be collected from which fluid flow may be determined, and secondly the amount of data that need be collected is reduced, as there is no need to log data when the structure is not being illuminated. Thirdly, there are signal processing advantages in having the data logging being undertaken only when the acoustic illumination occurs.
E21B 47/12 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
G01P 5/24 - Mesure de la vitesse des fluides, p.ex. d'un courant atmosphérique; Mesure de la vitesse de corps, p.ex. navires, aéronefs, par rapport à des fluides en mesurant l'influence directe du courant de fluide sur les propriétés d'une onde acoustique de détection
G01N 29/024 - Analyse de fluides en mesurant la vitesse de propagation ou le temps de propagation des ondes acoustiques
G01N 29/46 - Traitement du signal de réponse détecté par analyse spectrale, p.ex. par analyse de Fourier
E21B 47/022 - Détermination de l'inclinaison ou de la direction du trou de forage, p.ex. à l'aide de géomagnétisme
G01F 1/708 - Mesure du temps de parcours d'une distance déterminée
Exemplary embodiments include an apparatus for imaging a volume of material contained inside a vessel. The apparatus includes a plurality of synchronized acoustic sensors positioned at a periphery of an inner volume of the vessel. A processor combines the outputs of the acoustic sensors to identify at least one ambient noise source of the industrial process generating a noise field that illuminates an internal volume of the vessel and to provide an image of the material by temporal and spatial coherent processing of the transmission and reflection of the noise field generated by the noise source.
G03B 42/06 - Production d'enregistrements en utilisant d'autres ondes que des ondes optiques; Visualisation de ces enregistrements en utilisant des moyens optiques en utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
G01H 3/12 - Amplitude; Puissance par des moyens électriques
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01S 5/18 - Localisation par coordination de plusieurs déterminations de direction ou de ligne de position; Localisation par coordination de plusieurs déterminations de distance utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
An interferometer apparatus for an optical fiber system and method of use is described. The interferometer comprises an optical coupler and optical fibers which define first and second optical paths. Light propagating in the first and second optical paths is reflected back to the optical coupler to generate an interference signal. First, second and third interference signal components are directed towards respective first, second and third photodetectors. The third photodetector is connected to the coupler via a non-reciprocal optical device and is configured to measure the intensity of the third interference signal component directed back towards the input fiber. Methods of use in applications to monitoring acoustic perturbations and a calibration method are described.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
The invention relates to the use of distributed optical fiber sensors for distributed acoustic sensing, and in particular, modal analysis of distributed acoustic data obtained in-well to monitoring well integrity. By determining one or more acoustic modes corresponding to distributed speed of sound measurements within the wellbore, and analyzing variations in the distributed speed of sound measurement it is possible to derive information relating to a formation and/or fluid in the wellbore.
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/10 - Localisation des fuites, intrusions ou mouvements du fluide
E21B 47/12 - Moyens pour la transmission de signaux de mesure ou signaux de commande du puits vers la surface, ou de la surface vers le puits, p.ex. pour la diagraphie pendant le forage
G01V 1/22 - Transmission des signaux sismiques aux appareils d'enregistrement ou de traitement
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
A method and a system are provided, in which acoustic signals received by distributed acoustic sensors are processed in order to determine the position of a source or sources of the acoustic signals. The method and system are able to determine the position of several acoustic sources simultaneously, by measuring the corresponding several acoustic signals. Furthermore, the strength of the acoustic signal or signals can be determined. The location of the acoustic source may be overlaid on a map of an area being monitored, or be used to generate an alarm if perceived to correspond to a threat or an intrusion, for example in a pipeline monitoring application. Alternatively, the method and systems can be used to monitor a hydraulic fracturing process.
G01S 5/20 - Position de source déterminée par plusieurs goniomètres espacés
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
The invention relates to installations for fiber optic monitoring of articles, and apparatus and methods for forming such installations, including a modular system and components for forming a fiber optic monitoring installation. Applications of the invention include the monitoring of vessels, chambers, and fluid conduits in industrial processing plants, and the invention has particular application to monitoring large vessels, for example temperature monitoring of vessels used in catalytic reforming processes. Convenient installation on or removal from the article being monitored is achieved by providing a support structure for the fiber optic length, which presents the fiber optic length in a preconfigured orientation suitable for monitoring the article. In a particular embodiment of the invention, the fiber optic length is disposed on a panel in a plurality of dense spiral patterns.
G01N 21/01 - Dispositions ou appareils pour faciliter la recherche optique
G01K 1/14 - Supports; Dispositifs de fixation; Dispositions pour le montage de thermomètres en des endroits particuliers
G01K 11/32 - Mesure de la température basée sur les variations physiques ou chimiques, n'entrant pas dans les groupes , , ou utilisant des changements dans la transmittance, la diffusion ou la luminescence dans les fibres optiques
A method and apparatus for monitoring a structure using an optical fiber based distributed acoustic sensor (DAS) extending along the length of the structure. The DAS is able to resolve a separate acoustic signal with a spatial resolution of 1 m along the length of the fibre, and hence is able to operate with an acoustic positioning system to determine the position of the riser with the same spatial resolution. In addition, the fiber can at the same time also detect much lower frequency mechanical vibrations in the riser, for example such as resonant mode vibrations induced by movement in the surrounding medium. By using vibration detection in combination with acoustic positioning then overall structure shape monitoring can be undertaken, which is useful for vortex induced vibration (VIV) visualisation, fatigue analysis, and a variety of other advanced purposes. The structure may be a sub-sea riser.
G01S 5/18 - Localisation par coordination de plusieurs déterminations de direction ou de ligne de position; Localisation par coordination de plusieurs déterminations de distance utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
E21B 47/00 - Relevés dans les trous de forage ou dans les puits
E21B 47/09 - Localisation ou détermination de la position d'objets dans les trous de forage ou dans les puits; Identification des parties libres ou bloquées des tubes
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01S 5/26 - Position d'un récepteur obtenue par coordination de plusieurs lignes de position définies par des mesures de différence de parcours
G01S 5/30 - Détermination de distances absolues à partir de plusieurs points espacés d'emplacement connu
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
A method and apparatus for monitoring a structure using an optical fiber based distributed acoustic sensor (DAS) extending along the length of the structure. The DAS is able to resolve a separate acoustic signal with a spatial resolution of 1 m along the length of the fibre, and hence is able to operate with an acoustic positioning system to determine the position of the riser with the same spatial resolution. In addition, the fiber can at the same time also detect much lower frequency mechanical vibrations in the riser, for example such as resonant mode vibrations induced by movement in the surrounding medium. By using vibration detection in combination with acoustic positioning then overall structure shape monitoring can be undertaken, which is useful for vortex induced vibration (VIV) visualisation, fatigue analysis, and a variety of other advanced purposes. The structure may be a sub-sea riser.
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01S 5/18 - Localisation par coordination de plusieurs déterminations de direction ou de ligne de position; Localisation par coordination de plusieurs déterminations de distance utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
G01S 5/26 - Position d'un récepteur obtenue par coordination de plusieurs lignes de position définies par des mesures de différence de parcours
G01S 5/30 - Détermination de distances absolues à partir de plusieurs points espacés d'emplacement connu
E21B 47/007 - Mesure des contraintes dans le cuvelage ou la tige de forage
E21B 47/095 - Localisation ou détermination de la position d'objets dans les trous de forage ou dans les puits; Identification des parties libres ou bloquées des tubes par détection d'anomalies acoustiques, p.ex. à l'aide de pulsations de pression de boue
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
Exemplary embodiments include an apparatus for imaging a volume of material contained inside a vessel. The apparatus includes a plurality of synchronized acoustic sensors positioned at a periphery of an inner volume of the vessel. A processor combines the outputs of the acoustic sensors to identify at least one ambient noise source of the industrial process generating a noise field that illuminates an internal volume of the vessel and to provide an image of the material by temporal and spatial coherent processing of the transmission and reflection of the noise field generated by the noise source.
G03B 42/06 - Production d'enregistrements en utilisant d'autres ondes que des ondes optiques; Visualisation de ces enregistrements en utilisant des moyens optiques en utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
G01H 9/00 - Mesure des vibrations mécaniques ou des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores en utilisant des moyens sensibles aux radiations, p.ex. des moyens optiques
G01H 3/12 - Amplitude; Puissance par des moyens électriques
G01S 5/18 - Localisation par coordination de plusieurs déterminations de direction ou de ligne de position; Localisation par coordination de plusieurs déterminations de distance utilisant des ondes ultrasonores, sonores ou infrasonores
An interferometer apparatus for an optical fiber system and method of use is described. The interferometer comprises an optical coupler and optical fibers which define first and second optical paths. Light propagating in the first and second optical paths is reflected back to the optical coupler to generate an interference signal. First, second and third interference signal components are directed towards respective first, second and third photodetectors. The third photodetector is connected to the coupler via a non-reciprocal optical device and is configured to measure the intensity of the third interference signal component directed back towards the input fiber. Methods of use in applications to monitoring acoustic perturbations and a calibration method are described.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
The present invention provides novel apparatus and methods for fast quantitative measurement of perturbation of optical fields transmitted, reflected and/or scattered along a length of an optical fiber. The present invention can be used for point sensors as well as distributed sensors or the combination of both. In particular this technique can be applied to distributed sensors while extending dramatically the speed and sensitivity to allow the detection of acoustic perturbations anywhere along a length of an optical fiber while achieving fine spatial resolution. The present invention offers unique advantages in a broad range of acoustic sensing and imaging applications. Typical uses are for monitoring oil and gas wells such as for distributed flow metering and/or imaging, seismic imaging, monitoring long cables and pipelines, imaging within large vessel as well as for security applications.
G01D 5/353 - Moyens mécaniques pour le transfert de la grandeur de sortie d'un organe sensible; Moyens pour convertir la grandeur de sortie d'un organe sensible en une autre variable, lorsque la forme ou la nature de l'organe sensible n'imposent pas un moyen de conversion déterminé; Transducteurs non spécialement adaptés à une variable particulière utilisant des moyens optiques, c. à d. utilisant de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette avec atténuation ou obturation complète ou partielle des rayons lumineux les rayons lumineux étant détectés par des cellules photo-électriques en modifiant les caractéristiques de transmission d'une fibre optique
G01M 11/00 - Test des appareils optiques; Test des structures ou des ouvrages par des méthodes optiques, non prévu ailleurs
G01F 1/66 - Mesure du débit volumétrique ou du débit massique d'un fluide ou d'un matériau solide fluent, dans laquelle le fluide passe à travers un compteur par un écoulement continu en mesurant la fréquence, le déphasage, le temps de propagation d'ondes électromagnétiques ou d'autres types d'ondes, p.ex. en utilisant des débitmètres à ultrasons
brevets
