ESTUDO DA DIFUSÃO DO HIDROGÊNIO EM FIBRAS ÓPTICAS

A Indústria do Petróleo e Gás vem implementando sensores a fibra óptica com o intuito de otimizar sua produção através do monitoramento do campo petrolífero em diversas aplicações. Entretanto, há um desafio na implementação de sensores à fibra óptica em locais com presença de compostos como o ácido sulfídrico (H2S). Tal substância, em contato com a umidade, pode gerar reações químicas que resultem na formação de hidrogênio (H2), que ao difundir-se nas fibras ópticas, pode comprometer a capacidade de transmissão do sinal óptico devido à interação deste composto com a estrutura atômica da sílica. O presente trabalho estudou os efeitos de difusão de hidrogênio em quatro diferentes tipos de fibras ópticas, a fim de entender as atenuações induzidas por este processo. Este estudo foi realizado utilizando dois métodos experimentais: a avaliação do desempenho dos sensores de temperatura distribuída (DTS) e a análise dos perfis de atenuação do sinal óptico no infravermelho quando as fibras ópticas foram submetidas a diferentes condições de temperatura e pressão de hidrogênio. Dentre as fibras ópticas estudadas, destaca-se a fibra óptica monomodo especial em tubo de metal (FIMT), que não apresentou atenuações significativas e alterações em sua composição estrutural ao ser exposta a presença de diferentes pressões de hidrogênio e diversas temperaturas.The Oil and Gas Industry is implementing fiber optic sensors, in order to optimize their production by monitoring oilfield in various applications. However, there is a challenge in the implementation of fiber optic sensors in places with presence of compounds such as hydrogen sulphide (H2S). Such a substance in contact with moisture can cause chemical reactions that result in the formation of hydrogen (H2), whicht spread in to optical fibers, may affect the transmission capacity of the optical signal due to interaction of this compound with the atomic structure of silica. In order to understand such effects, this dissertation studied the impacts of hydrogen diffusion in four fiber optics. This study was conducted using two experimental methods: An evaluation of performance of distributed temperature sensors (DTS) and analysis of the profiles of attenuation of the optical signal in the infrared when the optical fibers were subjected to different conditions of temperature and hydrogen pressure. Among the studied optical fibers, the single mode special optical fiber in metal tube (FIMT) stands out because it s showed no significant attenuation and changes in its structural composition when exposed to different hydrogen pressures and various temperatures