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dc.creatorWeber, Guilherme Heim-
dc.date.accessioned2023-05-31T21:18:12Z-
dc.date.available2024-06-15-
dc.date.available2023-05-31T21:18:12Z-
dc.date.issued2022-12-15-
dc.identifier.citationWEBER, Guilherme Heim. Projeto e aplicação de um sistema de sensoriamento acústico distribuído baseado em OTDR sensível à fase. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31512-
dc.description.abstractDistributed Acoustic Sensing Systems (DAS) have recently experienced significant investment and research efforts, having found several applications, especially in oil and gas industry. Applications range from pipeline integrity and leakage monitoring to intruder detection, seismic assessments and beyond. Schemes based on Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer (Φ-OTDR) have shown effectiveness in detecting vibration events along optical fibers, especially concerning the response linearity obtained by phase measurements of the backscattered signal. Among the various schemes proposed in the literature, the heterodyne detection method has shown to be promising due to the simplicity of implementation, involving a smaller number and complexity of components. In this work, a DAS system based on heterodyne detection is developed. A mathematical model was implemented and validated through comparison with real results obtained with the equipment developed. The results promote a discussion about the DAS signal chain, focusing on the optimization of acquisition parameters such as the gauge length, on the concept of spatial resolution and its implication in the ability to resolve disturbances in the fiber, and also on the demonstration of undersampled measurements, exploring important constraints inherent to the correspondence between acquisition and processing parameters. Finally, the DAS system developed has its capabilities proven in field tests for measurements in two applications directly related to the oil and gas industry. In the first one, DAS was deployed in a 90 m deep borehole, allowing remote monitoring of a submersible pump and measurements of simulated seismic activities. In a second field test campaign, multiphase flow measurements were performed in a horizontal pipe using the DAS system. Among the parameters evaluated, it focuses on measurements of bubble velocities through radial integration in k-f space and distributed cross-correlation. The results showed significant similarity in relation to the expected theoretical values and measurements using a reference conductance-based phase meter. The results validate the feasibility of the DAS system developed for oil and gas industry applications.pt_BR
dc.description.sponsorshipAgência Nacional do Petróleo (ANP)pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipFinanciadora de Estudos e Projetos (FINEP)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR)pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro (Petrobrás)pt_BR
dc.description.sponsorshipUniversidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsembargoedAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/pt_BR
dc.subjectPoços de petróleo - Gas-liftpt_BR
dc.subjectDispositivos óptico-acústicospt_BR
dc.subjectFibras ópticaspt_BR
dc.subjectMedidores de fluxopt_BR
dc.subjectSensoriamento remotopt_BR
dc.subjectHeterodinação (Eletrônica)pt_BR
dc.subjectDemodulação (Eletrônica)pt_BR
dc.subjectVibraçãopt_BR
dc.subjectModelos matemáticospt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectOil wells - Gas-liftpt_BR
dc.subjectAcoustooptical devicespt_BR
dc.subjectOptical fiberspt_BR
dc.subjectFlow meterspt_BR
dc.subjectRemote sensingpt_BR
dc.subjectHeterodyning (Electronics)pt_BR
dc.subjectDemodulation (Electronics)pt_BR
dc.subjectVibrationpt_BR
dc.subjectMathematical modelspt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.titleProjeto e aplicação de um sistema de sensoriamento acústico distribuído baseado em OTDR sensível à fasept_BR
dc.title.alternativeDesign and application of a distributed acoustic sensing system based on phase-sensitive OTDRpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoSistemas de Sensoriamento Acústico Distribuído (DAS) têm experimentado grandes investimentos e esforços em pesquisa nos últimos anos, tendo encontrado diversas aplicações, especialmente na indústria de óleo e gás. As aplicações vão desde o monitoramento de integridade e vazamento em dutos até a detecção de intrusos, avaliações sísmicas e além. Esquemas baseados em reflectômetro óptico no domínio do tempo sensível à fase (Φ-OTDR) têm mostrado efetividade na detecção de eventos de vibrações ao longo de fibras ópticas, especialmente em relação à linearidade de resposta obtida por medições de fase do sinal retroespalhado. Dentre os vários esquemas propostos na literatura, o método de detecção heteródina tem se mostrado promissor devido à simplicidade de implementação por envolver menor número e complexidade de componentes. Neste trabalho, um sistema DAS baseado em detecção heteródina é desenvolvido. Um modelo matemático foi implementado e validado através de comparação com resultados reais obtidos com um equipamento desenvolvido. Os resultados promovem uma discussão sobre a cadeia do sinal do DAS, focando na otimização dos parâmetros de aquisição como o gauge length, no conceito de resolução espacial e sua implicação na capacidade de resolver perturbações na fibra, e ainda na demonstração de medições de subamostragem, explorando restrições importantes inerentes à correspondência entre parâmetros de aquisição e processamento. Por fim, o sistema DAS desenvolvido tem suas capacidades provadas em ensaios em campo para medições em duas aplicações diretamente relacionadas à indústria de óleo e gás. Na primeira, o sistema DAS foi implantado em um poço de 90 m de profundidade, permitindo o monitoramento remoto de uma bomba submersa e medições de atividades sísmica simuladas. Numa segunda campanha de ensaios em campo, medições de escoamento multifásico foram realizadas em um duto horizontal utilizando o sistema DAS. Dentre os parâmetros avaliados, foca-se em medições de velocidades de bolhas através da integração radial no espaço k-f e da correlação cruzada distribuída. Os resultados apresentaram similaridade significativa em relação aos valores teóricos esperados e a medições utilizando um medidor de fase referência baseado em condutância. Os resultados validam a viabilidade do sistema DAS desenvolvido para aplicações da indústria de óleo e gás.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0003-1293-9536pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7060205144003141pt_BR
dc.contributor.advisor1Pipa, Daniel Rodrigues-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9398-332Xpt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5604517186200940pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Silva, Marco Jose da-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1955-8293pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3660493864159835pt_BR
dc.contributor.referee1Paterno, Aleksander Sade-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9877-4850pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2127706553090788pt_BR
dc.contributor.referee2Pipa, Daniel Rodrigues-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-9398-332Xpt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5604517186200940pt_BR
dc.contributor.referee3Santos, Eduardo Nunes dos-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-9517-1504pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1324570975148136pt_BR
dc.contributor.referee4Silva, Jean Carlos Cardozo da-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-2310-9159pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9949032159595994pt_BR
dc.contributor.referee5Morikawa, Sérgio Ricardo Kokay-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/7940014795393627pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOSpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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