DISTRIBUTED ACOUSTIC SENSING SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING UNDER-FILLED MULTI-MODE OPTICAL FIBER

• Main Authors: BARFOOT, DAVID ANDREW, MAIDA, JOHN L
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 19.02.2019
• Subjects: DETECTING MASSES OR OBJECTS; EARTH DRILLING; EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; FIXED CONSTRUCTIONS; GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; MEASURING; MINING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR ASLURRY OF MINERALS FROM WELLS; PHYSICS; TESTING

An illustrative distributed acoustic sensing system includes a multi-mode optical fiber cable for distributed sensing and a distributed acoustic sensing interrogator coupled to the multi-mode optical fiber cable via a single mode optical fiber. The interrogator derives distributed acoustic measurements from Rayleigh backscattering light that is initiated with a substantially under-filled launch configuration that is designed to excite only the lowest-order modes of the multi-mode optical fiber. Mode conversion within the multi-mode optical fiber is anticipated to be negligible. For elastic scattering (i.e., Rayleigh scattering), it is further anticipated that the scattered light will be primarily returned in the incident propagation mode, thereby escaping the extraordinarily large coupling loss that would otherwise be expected from coupling a single-mode optical fiber to a multi-mode optical fiber for distributed sensing. Experiments with graded index multi-mode optical fiber have yielded positive results. L'invention concerne un système de détection acoustique distribuée, donné à titre illustratif, qui comprend un câble de fibre optique à modes multiples pour détection distribuée et un interrogateur de détection acoustique distribuée, couplé au câble de fibre optique à modes multiples par l'intermédiaire d'une fibre optique à mode unique. L'interrogateur dérive des mesures acoustiques distribuées à partir d'une lumière de rétrodiffusion Rayleigh qui est démarrée avec une configuration de lancement sensiblement sous-chargée, qui est conçue pour exciter uniquement les modes d'ordre les plus faibles de la fibre optique à modes multiples. Il est prévu qu'une conversion de mode dans la fibre optique à modes multiples sera négligeable. Pour une diffusion élastique (c'est-à-dire une diffusion Rayleigh), il est également prévu que la lumière diffusée sera principalement renvoyée dans le mode de propagation incident, échappant ainsi à la perte de couplage extraordinairement grande à laquelle on s'attendrait en réponse à un couplage entre une fibre optique à mode unique et une fibre optique à modes multiples pour une détection distribuée. Des expériences avec des fibres optiques à modes multiples à gradient d'indice ont fourni des résultats positifs.