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A tecnologia de fibra óptica (FO) está encontrando novos usos em aplicações submarinas. A fibra óptica permite distâncias de transmissão maiores e taxas de dados mais altas do que o cobre — um desenvolvimento fortuito, à medida que a perfuração offshore avança para profundidades maiores. A exploração e a produção de petróleo também estão se tornando mais inteligentes, à medida que os operadores buscam informações e análises em tempo real, tanto do poço individual quanto de toda a cadeia de produção, do poço à superfície ou à plataforma terrestre. Comparada ao cobre, a alta largura de banda da fibra óptica permite fluxos de dados mais ricos e distâncias de saída muito maiores (ou seja, a distância entre a instalação submarina e as instalações de superfície). Cabos umbilicais podem facilmente atingir comprimentos de 10 a 15 km, enquanto cabos de oleodutos, usados para sensoriamento, podem se estender por até 40 km.
As fibras ópticas também são sensores distribuídos de alta qualidade. Alterações na pressão ou na temperatura modificam o perfil de retroespalhamento, permitindo medições altamente precisas por meio do monitoramento da luz retroespalhada. Como a velocidade da luz em uma fibra é bem compreendida, a luz retroespalhada revela informações tanto sobre a magnitude da medição quanto sobre sua localização ao longo do comprimento da fibra.
Como cada fibra é menor e mais capaz do que um cabo de cobre, o número de fibras que um cabo umbilical pode acomodar também está aumentando, de uma dúzia ou menos hoje para 24 ou até 48 fibras em um futuro próximo. A Figura 1 mostra o conector wetmate HydraLight SEACON de 24/48 canais da TE Connectivity (TE) para sistemas de distribuição óptica submarina.
Esses avanços tecnológicos aumentaram o interesse em conectividade óptica. Conectores submarinos, tanto para cabos de cobre quanto de fibra, enfrentam um ambiente operacional extremamente severo, caracterizado por alta pressão, temperaturas extremas e água do mar, propícia à corrosão. Apesar de operar em condições de trabalho tão adversas, um conector deve ser absolutamente confiável ao longo de sua vida útil de 25 a 30 anos.
De um lado, a indústria exige um número crescente de fibras e, do outro, menor custo e maior confiabilidade. O objetivo é ter um conector que seja bem equilibrado entre esses requisitos aparentemente "opostos". É por isso que os projetistas de conectores de fibra óptica inovam continuamente em termos de design e tecnologia óptica integrada. No novo ambiente do mercado de petróleo e gás offshore, eles estão comprometidos em aproximar ao máximo a capacidade e a relação custo-benefício dos conectores de fibra óptica.
Os conectores Drymate são familiares aos usuários de conectores circulares militares/aeroespaciais. Os conectores Drymate FO podem ser instalados dentro de um módulo ou entre módulos montados no local. São projetados para acoplamento pela parte superior em ambiente atmosférico, embora suportem água e pressões submarinas enquanto acoplados. O acoplamento padrão de cada metade – garantindo a integridade da vedação do par acoplado – é realizado manualmente por meio de um anel de acoplamento roscado.
Na tecnologia de acoplamento subaquático de fibra óptica (FO wetmate), tipificada no conector HydraLight de segunda geração, a crucial união subaquática fibra a fibra é realizada enquanto ambas as metades da terminação FO são protegidas da contaminação por água do mar, areia e lodo, pois o processo de acoplamento ocorre em uma câmara fechada, separada, preenchida com óleo e com pressão balanceada. Esse sistema de balanceamento de pressão permite que o conector opere sem ser afetado pela pressão, ao contrário da maioria dos conectores drymate, que precisam suportar diferenciais de pressão devido à presença de uma cavidade interna à pressão atmosférica.
Sistemas menores se beneficiam da fibra óptica. Sistemas submarinos de perfuração e produção mais compactos, leves e altamente modulares estão na ordem do dia. São mais fáceis e menos dispendiosos de instalar. Embora uma fibra óptica pese muito menos do que um fio de cobre comparável, existem limites práticos para o tamanho de um conector. Um conector wetmate submarino que será implantado por um veículo operado remotamente (ROV) deve ser grande o suficiente para ser claramente visto pelas câmeras do ROV e suficientemente robusto para ser acoplado/desacoplado sem danos pelos manipuladores do ROV. Nesse caso, conectores acopláveis ao ROV podem ter entradas generosas para guiar as metades acopladas.
Conectando embalagens tradicionais a aplicações submarinas
Em grande medida, os conectores de fibra óptica submarinos utilizam novas maneiras de encapsular tecnologias testadas e comprovadas, em vez de abordagens radicalmente novas e não comprovadas. A TE Connectivity Marine Oil & Gas adapta tecnologias já consolidadas para aplicações de telecomunicações, redes, aeroespacial e militar para aplicações submarinas. A tecnologia de conectores submarinos utiliza contato ultrafísico (UPC) e, mais recentemente, contato físico angular (APC) para melhor desempenho (especialmente com sistemas de detecção) de terminais baseados em uma ponteira cerâmica, uma tecnologia bem compreendida que remonta a 40 anos e ao início da fibra óptica.
Na última década, tecnologias alternativas de conectividade óptica foram desenvolvidas e comprovaram sua confiabilidade tanto do ponto de vista da fabricação quanto da aplicação. Algumas abordagens utilizam uma interface sem contato para proporcionar maior durabilidade e tolerância a manuseio brusco, com pequena perda no desempenho óptico. Outras oferecem uma conexão multifibra de alta densidade para economizar espaço e peso em sistemas com alta contagem de fibras, em detrimento de alguma complexidade na interface de conexão e no mecanismo de pré-alinhamento.
Em outro desenvolvimento interessante de tecnologia de conectividade, uma ponta clivada de fibra nua foi reembalada em um conector wetmate de fundo de poço. Essa tecnologia, livre de epóxi e sem ponteiras, oferece maior tolerância a altas temperaturas e um perfil menor para se encaixar em um revestimento de fundo de poço apertado. A Figura 2 mostra conectores wetmate de fibra óptica desenvolvidos para árvores submarinas e aplicações de fundo de poço.
Dependendo da aplicação submarina e marítima e do tipo de sensoriamento necessário, cada uma dessas tecnologias de interface óptica tem seu lugar. O principal desafio é adaptar essas tecnologias de forma otimizada, a fim de criar uma solução econômica que atenda às necessidades de instalação, implantação e manutenção.
A indústria precisa de conectores para funcionar de forma confiável quando instalados em poços submarinos e no fundo do poço, para monitoramento de reservatórios e melhor recuperação de petróleo. Poços de alta temperatura (por exemplo, >150 °C), onde os sistemas de sensoriamento elétrico enfrentam algumas limitações, foram alvos iniciais para a implantação de sistemas de sensoriamento de FO. Ao longo dos anos, o sensoriamento de FO ganhou interesse entre os operadores, não apenas por sua capacidade de suportar temperaturas muito altas, mas também pela qualidade e quantidade de dados recuperáveis dos poços.
A maioria dos operadores introduz capacidades de FO de nível superior como parte de uma progressão natural no desenvolvimento de suas áreas. À medida que a exploração e produção de petróleo e gás marinho se aventuram em profundidades cada vez maiores, com os consequentes requisitos de pressão e temperatura operacionais dos conectores de fibra óptica mais robustos, os desafios da indústria evoluem para acompanhar o ritmo, e uma abordagem colaborativa com clientes e parceiros é fundamental para o projeto de conectividade de FO submarina. É sempre desejável exceder os requisitos técnicos, mas é muito mais importante superar as expectativas do cliente em termos de custo, operabilidade e confiabilidade.
Implicações futuras
Longas distâncias de transmissão, altas taxas de dados, leveza, tamanho reduzido e sensoriamento distribuído — a fibra óptica reúne inúmeras capacidades importantes para melhorar a eficiência da exploração e produção marítima offshore. Os avanços tecnológicos da conectividade por fibra óptica podem criar um futuro promissor, com a possibilidade de desenvolver e produzir com maior desempenho a custos mais baixos e desbloquear novos recursos.
Sobre a FIBER-MART (Fiber-MART.COM)
A FIBER-MART (Fiber-MART.COM), com sede em Hong Kong e nos EUA, é fornecedora líder mundial em redes de fibra óptica, FTTX, cabeamento e conectividade de fibra, testes de fibra, emendas de fibra, polimento de fibra e soluções de rede integradas. Dedicada à pesquisa e desenvolvimento, projeto, fabricação e soluções de rede de conectividade de fibra para operadoras, ISPs, provedores de conteúdo e redes, sempre se dedicou ao alto desempenho e à inovação.
Nosso objetivo é criar valor para clientes em todo o mundo continuamente com produtos de alta qualidade e serviços excelentes na área de comunicação óptica.
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