DE602004012554T2 - Optisches verfahren und analysator - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich insgesamt auf das Gebiet der Probenanalyse im Bohrloch, und insbesondere auf einen Probenbehälter mit einem Fenster oder einer inneren Lichtquelle zum Einführen von elektromagnetischer Energie in eine begrenzte Fluidprobe. Die Reaktion auf das Einführen der elektromagnetischen Energie in den Behälter wird dazu verwendet, eine nicht invasive Analyse einer Probe in dem Behälter auszuführen, ohne den Behälter zu öffnen oder die Probe auf andere Weise zu stören.
  • Zusammenfassung des Standes der Technik
  • Erdformationsfluide in einem Bohrloch zur Kohlenwasserstoffgewinnung weisen gewöhnlich eine Mischung aus Öl, Gas und Wasser auf. Der Druck, die Temperatur und das Volumen der Formationsfluide steuern die Phasenbeziehung dieser Bestandteile. In einer Untertageformation ist bei hohen Bohrlochfluiddrucken häufig Gas in dem Öl über dem Druck des Blasenbildungspunktes enthalten. Wenn der Druck verringert wird, trennen sich die mitgeführten oder gelösten gasförmigen Verbindungen aus der Flüssigphasenprobe. Die genaue Messung des Drucks, der Temperatur und der Formationsfluidzusammensetzung aus einem speziellen Bohrloch beeinflusst die kommerzielle Entwicklungsfähigkeit zur Gewinnung von aus dem Bohrloch verfügbaren Fluiden. Die Daten geben auch Informationen bezüglich Maßnahmen zur Maximierung der Komplettierung und Gewinnung des jeweiligen Kohlenwasserstoffreservoirs.
  • Bestimmte Techniken analysieren die Bohrlochfluide unter Tage im Bohrloch. Das US-Patent 6,467,544 für Brown, et. al beschreibt eine Probenkammer mit einem verschiebbar angeordneten Kolben zur Bildung eines Probenhohlraums auf einer Seite des Kolbens und eines Pufferhohlraums auf der anderen Seite des Kolbens. Das US-Patent 5,361,839 für Griffith et al. (1993) offenbart einen Wandler zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das für die Fluidprobeneigenschaften unter Tage im Bohrloch steht. Das US-Patent 5,329,811 für Schultz et al. (1994) offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bewertung von Druck- und Volumendaten aus einer Untertage-Bohrlochfluidprobe.
  • Bei anderen Techniken wird eine Bohrlochfluidprobe für die Überführung nach über Tage genommen. Das US-Patent 4,583,595 für Czenichow et al. (1986) offenbart einen kolbenbetätigten Mechanismus zum Einfangen einer Bohrfluidprobe. Das US-Patent 4,721,157 für Berzin (1988) offenbart eine Schiebeventilhülse zum Nehmen einer Bohrfluidprobe, während das US-Patent 4,902,765 für Zunkel (1990) eine Bohrlochfluid-Probenahmeeinrichtung mit Zeitverzögerung offenbart. Das US-Patent 5,009,100 für Gruber et al. (1991) offenbart eine Drahtseilprobenahmeeinrichtung zum Sammeln einer Bohrlochfluidprobe aus einer ausgewählten Bohrlochtiefe. Das US-Patent 5,240,072 für Schultz et al. (1993) offenbart eine Probenahmeeinrichtung für eine Mehrfachprobe ansprechend auf den Ringraumdruck, die das Bohrlochfluidprobensammeln bei verschiedenen Zeit- und Tiefenintervallen ermöglicht, während das US-Patent 5,322,120 für Be et al. (1994) ein elektrisch betätigtes Hydrauliksystem zum Sammeln von Bohrlochfluidproben tief in einem Bohrloch offenbart.
  • Die Temperaturen in einem tiefen Bohrloch überschreiten oft 300 Grad F. Wenn eine heiße Formationsfluidprobe nach über Tage, wo 70 Grad F herrschen, hochgezogen wird, führt der sich einstellende Temperaturabfall dazu, dass sich die Formationsfluidprobe zusammenzieht. Wenn das Volumen der Probe unverändert ist, verringert eine solche Kontraktion den Probendruck wesentlich. Ein Druckabfall führt zu Änderungen der In-situ-Formationsfluidparameter und kann eine Phasentrennung zwischen Flüssigkeiten und Gasen ermöglichen, die in der Formationsfluidprobe enthalten sind. Eine Phasentrennung ändert die Formationsfluideigenschaften beträchtlich und verringert die Fähigkeit, die tatsächlichen Eigenschaften des Formationsfluids zu bewerten.
  • Zur Überwindung dieser Begrenzung hat man verschiedene Techniken entwickelt, um den Druck der Formationsfluidprobe aufrechtzuerhalten. Nach dem US-Patent 5,337,822 für Massie et al. (1994) wird eine Formationsfluidprobe mit einem hydraulisch angetriebenen Kolben druckbeaufschlagt, auf den ein Hochdruckgas wirkt. Auf ähnliche Weise wird bei dem US-Patent 5,662,166 für Shammai (1997) ein Druckgas verwendet, um die Formationsfluidprobe zu belasten. Die US-Patente 5,303,775 (1994) und 5,377,755 (1995) für Michaelis et al. offenbaren eine in zwei Richtungen wirkende Zwangsverdrängungspumpe zum Erhöhen des Formationsfluidprobendrucks unter den Siedepunkt.
  • Gewöhnlich werden Probenbehälter zu Labors zur Analyse transportiert, um die Formationsfluideigenschaften basierend auf der Probe zu bestimmen. Die Proben müssen gewöhnlich in einen Transportbehälter überführt werden, wodurch das Risiko einer Probenbeschädigung und eines Verderbens infolge des Druckverlustes und der Bildung von Blasen oder eines Asphaltenniederschlags in der Probe besteht. Es gibt deshalb ein Bedürfnis für ein schnelles Probenanalysesystem, das genaue Ergebnisse liefert und die Gefahr einer Probenbeschädigung beseitigt. Das US-Patent 6,437,326 offenbart für den Oberbegriff eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Anfangseigenschaft eines Bohrlochfluids, wobei die Vorrichtung eine Quelle für elektromagnetische Strahlung, eine für die Aufnahme eines Fluids vorgesehene Kammer, die für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, und einen optischen Analysator aufweist, welcher der Kammer zugeordnet und so angeordnet ist, dass er in einer elektromagnetischen Kommunikation mit einem in ihr enthaltenen Fluid steht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Anfangseigenschaft eines Bohrlochfluids bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Quelle für elektromagnetische Strahlung, eine für die Aufnahme eines Fluids vorgesehene Kammer, die für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, und einen optischen Analysator aufweist, der der Kammer zugeordnet und so angeordnet ist, dass er in einer elektromagnetischen Kommunikation mit einem in ihr enthaltenen Fluid steht, und dadurch gekennzeichnet ist, dass der optische Analysator ein Raman-Spektrometer ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist die Nachteile des vorstehend beschriebenen Standes der Technik auf. Die vorliegende Erfindung stellt einen Probenbehälter im Bohrloch bereit, der wenigstens ein Fenster für das Einführen einer sichtbaren, einer nicht infraroten (NIR), einer mittel-infraroten (MIR) und einer anderen elektromagnetischen Energie in den Behälter für Proben hat, die in dem Probenbehälter im Bohrloch aus einer Erdbohrung oder einem Bohrschacht gesammelt werden. Das Fenster besteht aus Saphir oder einem anderen Material, das in der Lage ist, elektromagnetische Energie durch das Fenster hindurchzulassen. Der gesamte Probenbehälter kann aus Saphir oder einem anderen Material hergestellt werden, das in der Lage ist, zu ermöglichen, dass elektromagnetische Energie durch ein anderes Material hindurchgeht, so dass eine optische Inspektion oder Analyse der Probe innerhalb der Probenkammer möglich ist. Die vorliegende Erfindung stellt auch Innenquellen für NIR/MIR-Licht sowie Sensoren bereit, die von innerhalb des Probenbehälters über elektronische Datensignale kommunizieren. Die Analyse des NIR-, MIR- und sichtbaren Lichts (Transmissionsgrad, Reflexionsgrad und Absorptionsgrad) erfolgt an der Probe über das Fenster, um eine nicht invasive Analyse von Probeneigenschaften und eines Verunreinigungswerts bereitzustellen. Ein einziges Fenster überträgt Licht, das an einer Reflexionsfläche innerhalb des Probenbehälters wegreflektiert wird, um Durchlässigkeitsgraddaten durch ein einziges Fenster zu erhalten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Anfangseigenschaft eines Bohrlochfluids bereitgestellt, bei welchem ein Bohrlochfluid in einer Kammer aufgenommen wird, elektromagnetische Energie in das Fluid durch eine Wand der Kammer geführt wird, die elektromagnetische Strahlung aus dem Fluid zur Ermittlung der Anfangseigenschaft gemessen wird und Spektren der elektromagnetischen Strahlung aus dem Fluid analysiert werden, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass für das Analysieren der Spektren der elektromagnetischen Strahlung aus dem Fluid ein Raman-Spektrometer verwendet wird.
  • Die Analyse über Tage und im Bohrloch umfasst die Bestimmung eines Gas-Öl-Verhältnisses, die API-Dichte und verschiedene andere physikalische Parameter, die der Probe zugeordnet sind und die durch ein geschultes neurales Netzwerk oder eine chemometrische Gleichung berechnet oder ermittelt werden können. Zur Ermittlung der Fluiddichte und der Viskosität, aus denen zusätzliche Parameter durch ein geschultes neurales Netzwerk, nicht lineare kleinste Quadrate-Anpassung, eine chemometrische Gleichung oder andere Soft-Modellier-Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, ermittelt werden können, ist auch ein biegemechanischer oder piezoelektrischer Resonator vorgesehen. Der Druck des Probenbehälters liegt über dem Blasenbildungspunkt für die Probe, um einen nachteiligen Druckabfall zu verhindern. Wenn sehr hohe Drucke erwünscht sind, wird die Probe mit einer Druckgasladung aufgeladen. Ein Probenbehälter für das Bohrloch hat ein Gehäuse mit einem hohlen Innenraum und wenigstens einem Fenster, eine Glasfaserleitung, eine optische Leitung oder eine innere Lichtquelle oder einen Sensor zum Einführen und Erfassen von elektromagnetischer Energie in den Probenbehälter.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen haben, wobei:
  • 1 ein schematischer Schnitt in die Erde ist, der die Arbeitsumgebung der Erfindung veranschaulicht,
  • 2 eine schematische Ansicht der Erfindung in einer Arbeitsanordnung mit kooperativ haltenden Geräten ist,
  • 3 eine schematische Ansicht eines repräsentativen Systems für die Formationsfluidextraktion und -lieferung ist,
  • 4 eine Darstellung einer bevorzugten Probenkammer und eines Analysekopfstücks ist,
  • 5 eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform mit einer Wasserpumpe für die Druckbeaufschlagung einer Probe zur Analyse durch eine externe Einheit ist,
  • 6 eine Darstellung eines üblichen gegenwärtigen Analysevorgangs ist,
  • 7 eine Darstellung des neuen verbesserten Vorgangs ist, der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird,
  • 8 eine Darstellung einer alternativen Ausgestaltung ist,
  • 9 eine Darstellung einer alternativen Ausgestaltung mit einer inneren Lichtquelle und einem Sensor ist,
  • 10 eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform mit einem einzelnen Fenster und einer reflektiven Oberfläche für die Rückführung elektromagnetischer Strahlung ist,
  • 11 eine Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform ist, die ein Raman-Spektrometer verwendet, und
  • 12 eine Darstellung einer weiteren alternativen Ausführung ist, die ein externes Analysegerät und wenigstens ein optisches Fenster verwendet.
  • Detaillierte Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform
  • 1 zeigt schematisch einen Schnitt in die Erde 10 auf der Länge des Eindringens eines Bohrlochs 11. Üblicherweise ist das Bohrloch wenigstens teilweise mit einer Mischung von Flüssigkeiten gefüllt, zu denen Wasser, Bohrfluid und Formationsfluide gehören, die aus den Erdformationen stammen, die von dem Bohrloch durchdrungen werden. Nachstehend werden solche Fluidmischungen als "Bohrlochfluide" bezeichnet. Der Ausdruck "Formationsfluid" bedeutet im Folgenden ein spezielles Formationsfluid unter Ausschluss irgendeiner wesentlichen Vermischung oder Verunreinigung durch Fluide, die in der speziellen Formation natürlicherweise nicht vorhanden sind.
  • In das Bohrloch 11 ist am unteren Ende eines Drahtseils 12 ein Formationsfluid-Probenahmegerät 20 gehängt. Das Drahtseil 12 wird häufig über einer Scheibe 13 gehalten, die von einem Bohrturm 14 getragen wird. Das Ablassen und Zurückziehen des Drahtseils wird durch eine angetriebene Trommel ausgeführt, die beispielsweise von einem Service-Lastwagen 15 getragen wird.
  • Eine beispielsweise Ausführungsform eines Probenahmegeräts 20 nach der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 2 gezeigt. Bei dem vorliegenden Beispiel haben die Probenahmegeräte eine Reihenanordnung mehrerer Gerätesegmente, die mit ihren Stirnseiten durch die Gewindehülsen von gegenseitigen Kompressionseinheiten 23 verbunden sind. Eine An ordnung von Gerätesegmenten, die für die vorliegende Erfindung geeignet ist, kann eine hydraulische Leistungseinheit 21 und einen Formationsfluidextraktor 23 aufweisen. Unter dem Extraktor 23 ist für das Spülen der Leitung eine Motor-/Pumpeneinheit 24 mit großem Verdrängungsvolumen vorgesehen. Unter der Pumpe für großes Volumen befindet sich eine ähnliche Motor-/Pumpeneinheit 25 mit einem kleineren Verdrängungsvolumen, das quantitativ überwacht wird, wie es näher unter Bezug auf 3 beschrieben ist. Gewöhnlich sind unter der Pumpe für das kleine Volumen ein oder mehrere Probenbehälter-Magazinabschnitte 26 montiert. Jeder Magazinabschnitt 26 kann drei oder mehr Fluidprobenbehälter 30 aufweisen.
  • Der Formationsfluidextraktor 22 hat eine ausfahrbare Saugsonde 27, der Bohrwandfüße 28 gegenüberliegen. Sowohl die Saugsonde 27 als auch die gegenüberliegenden Füße 28 sind hydraulisch für ein festes Angreifen an den Bohrlochwänden ausfahrbar. Der Aufbau und die Funktionseinheiten des Fluidextraktionsgeräts 22 sind ausführlicher in dem US-Patent 5,303,775 beschrieben, dessen Beschreibung hier eingeschlossen ist.
  • Bei der in 4 gezeigten beispielsweisen Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung ist ein moderner optischer Analysator (AOA – Advanced Optical Analyzer) 800 vorgesehen, der einen Probenbehälter 816 mit einem integralen Analysekopfstück 818 aufweist. Die Probe 821 in dem Probenbehälter kann durch das Druckbeaufschlagungs-Kompensationssystem mit Druck beaufschlagt werden, das ein Druckausgleichssystem 810 mit einer Stickstoffdruckkammer 812 hat. Der Stickstoffdruck steht zur Verfügung, wenn ein sehr hoher Druck erwünscht ist. Es wird ein Druck aufgebracht, der ausreicht, um eine im Bohrloch befindlichen Fluidprobe 821 in der Kammer 816 über dem Druck des Blasenbildungspunkts und über dem Druck zu halten, bei dem sich aus der Probe Asphaltene abscheiden. Der AOA ist auch für die Aufnahme im Bohrloch, die Druckbeaufschlagung und die Analyse von Gas geeignet, das in einer Probe 821 eingefangen ist, die in der Kammer 816 eingeschlossen ist.
  • Das vorliegende Beispiel des AOA-Kopfstücks 818 hat ein oder mehrere optische Leiter, die bei diesem Beispiel Hochdruck-Saphirfenster 814 für den Eintritt und Austritt von elektromagnetischer Energie in die Analysekammer 800 für eine optische Analyse der interessierenden Parameter der Formationsfluidprobe 821 sind. Der gesamte AOA mit der Analysekammer kann aus Saphir oder einem anderen Material hergestellt werden, das elektromagnetische Energie durch das Material hindurchlässt und dadurch eine optische Inspektion und eine nicht invasive spektrale und andere Analyse des Inhalts der AOA, einschließlich der Probenkammer, ermöglicht. Es sind auch andere optische Leiter als ein Saphirleiter akzeptabel. Es ist ein Analysemodul 738 mit einer Lichtquelle, einem Lichtsensor und einem Prozessor vorgesehen, die für eine Analyse der Probe 821 im Bohrloch oder über Tage verwendet werden kann. Der Analysemodul 738 steht in Kontakt mit der Probe 821 in einem Probenbereich 823 für den Durchgang und den Empfang von NIR/MIR-Licht in die und durch die Probe im Bereich 823. Das reflektierte Licht, das fluoreszierte und durchgelassene NIR/MIR-Licht wird für den Transmissionsgrad, den Reflexionsgrad und die Leuchtdichte durch den Prozessor in dem Analysemodul 738 analysiert. Zur Bestimmung der Fluidviskosität, der Dichte und anderer interessierender Parameter für die Fluidprobe unter Verwendung von Soft-Modelling-Techniken ist ein mechanischer Biegeresonator 840 vorgesehen, der mit dem Analysemodul 738 durch eine Kommunikationsleitung 741 verbunden ist.
  • Bei Übertage-Vorgängen ist, wie in 5 gezeigt ist, die AOA von einem Probenbehälterträger entfernt und der Druck der Probe 821 wird dadurch stabilisiert, dass Druckwasser 920 hinter den Kolben 921 unter Verwendung der Pumpe 910 gepumpt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Stickstoff freigesetzt werden und die Stickstoffkammer kann von der Probenkammer gelöst werden. Für die nicht invasive Analyse über Tage oder im Bohrloch ist ein externer optischer Analysator 930 oder ein Analysemodul 738 vorgesehen, der eine NIR/MIR-, eine Ultraviolett- oder eine Quelle für sichtbares Licht sowie Spektrometer aufweist. Der optische Analysator 930 ist mit einer NIR/MIR-Lichtquelle 832 und einem NIR/MIR-Lichtsensor 833 für eine Analyse des Lichttransmissionsgrads, der Fluoreszenz und des gesamten gedämpften Reflexionsgrads verbunden. D. h., dass die Fluidprobe nicht gestört wird oder ein Überführen der Probe auf eine andere von der Transportabteilung (DOT – Department Of Transportation) genehmigte Kammer für einen Transport zu einem externen Labor für eine Analyse nicht erforderlich ist.
  • Der externe optische Analysator 930 oder der interne Analysator 738 verwendet bei dem vorliegenden Beispiel Wellenlängenbereiche von 1500 nm bis 2000 nm zum Abtasten der Fluidprobe, um durch die Soft-Modelling-Techniken interessierende Parameter zu bestimmen oder zu ermitteln, beispielsweise den Verunreinigungsprozentsatz der Probe, das Verhältnis von Gas zu Öl (GOR – Gas Oil Ratio), die Dichte und den Asphalten-Abscheidedruck. In dem Analysemodul 738 sind für eine Spektralanalyse der Fluidprobe auch ein abstimmbarer Dio denlaser und ein Raman-Spektrometer vorgesehen. Jede der Lichtquellen und Sensoren befindet sich innerhalb des Probenbehälters 816 oder steht mit dem Innenraum des Probenbehälters über das optische Fenster 814 oder einen äquivalenten optischen Leiter in Verbindung, der Daten des Eintritts und Austritts der elektromagnetischen Energie ins Innere des Probenbehälters und der darin enthaltenen Probe bereitstellt.
  • Der Analysemodul 738 ist als ein integraler Teil des Probenbehälters in der AOA befestigt, bevor er in dem Bohrloch nach unten geht. Der Analysemodul wird dazu verwendet, eine NIR/MIR- oder eine andere hier beschriebene Analyse im Bohrloch während eines Ablaufs oder über Tage bei Abschluss eines Probenahmelaufs im Bohrloch auszuführen. Einige der zahlreichen Vorteile des AOA der vorliegenden Erfindung werden durch einen Vergleich von 6, einem System des Standes der Technik, mit 7, der neuen Auslegung des Verfahrens und der Vorrichtung, die von der AOA der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, gezeigt. Anzumerken ist, dass in 7 eine primäre Parameterberechnung durch optische Verfahren 1114 unmittelbar oder in weniger als sechs Stunden und ein abschließender PVT-Bericht 1132 in weniger als einer Woche oder weniger anstatt in sechs oder acht Wochen wie bei dem in 6 gezeigten System nach dem Stand der Technik verfügbar ist. Ein Vorteil des offenbarten Verfahrens und der offenbarten Vorrichtung besteht darin, dass keine Probenüberführung erforderlich ist, da eine nicht invasive Übertage- oder Untertageausrüstung sowohl bei dem Analysemodul 738 als auch bei der externen Ausrüstung 830 eine PVT- und Spektralanalyse ausführt, um die Asphaltenabscheidung, den Blasenbildungspunkt, den Formationsvolumenfaktor, eine Zusammensetzungsanalyse und eine zusätzliche, hier beschriebene Analyse zu bestimmen.
  • Bei der in 8 gezeigten alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält das Kopfstück 818 einen Analysemodul 738, der an der Probenkammer 1210 befestigt wird, die durch Stickstoff (N2) 1212 und einen hydrostatischen Druck 1214 mit Druck beaufschlagt wird, während sie sich im Bohrloch befindet. Dadurch kann die vorliegende Erfindung eine Probenahme und die Probenanalyse ausführen, während sie sich im Bohrloch oder über Tage befindet, wie es in 4, 5 und 8 gezeigt ist.
  • Bei der in 9 gezeigten alternativen Ausführungsform sind eine interne Lichtquelle 830 und ein interner Sensor 833 für eine nicht invasive optische Analyse der Probe 821 vorgese hen. Der in dem Analysemodul 738 eingebettete innere Prozessor, ein externer Analysator 930 oder ein Übertage-Analysator in einem Übertage-Lastwagen 15, verarbeitet die optischen Daten zur Bestimmung eines interessierenden Parameters aus der Fluidprobe 821. Wie in 9 gezeigt ist, wird zur Bestimmung der Viskosität eine Kugel 1301 durch einen Magneten 1317 an Ort und Stelle gehalten und in die Fluidprobe freigegeben, die in der Fluidprobenkammer 1210 enthalten ist. Die Kugel wird von einem Magnetsensor 1319 bei der Ankunft an einer Stelle 1319 erfasst. Der Prozessor bestimmt die Zeitgröße, die die Kugel 1301 braucht, um die Strecke zwischen dem Punkt 1317 und dem Punkt 1319 zu durchlaufen, und bestimmt daraus die Fluidviskosität.
  • Wie in 10 gezeigt ist, hat eine Analyse-Fenstereinheit einen Analysemodul 738, ein abstimmbares Diodenlaser-Spektrometer 1415 oder ein anderes optisches Spektrometer und eine Sorptionskühleinheit 1416. Die Sorptionskühleinheit 1416 ist in der in Mitbesitz stehenden Patentanmeldung Ser. No. 09/756,764, eingereicht am 8. Januar 2001, mit dem Titel "Downhole Sorption Cooling in Wireline Logging and Monitoring While Drilling (Bohrlochsorptionskühlung in Drahtseilsondierung und Überwachung während des Rohrens)" von Rocco DiFoggio beschrieben, die hier in ihrer Gänze durch Referenz eingeschlossen ist.
  • Das Spektrometer mit dem abstimmbaren Diodenlaser 1415 ermöglicht die ultrahohe Auflösungsspektroskopie im Bohrloch oder über Tage. Die Sorptionskühleinheit 1416 kühlt den abstimmbaren Diodenlaser so wie es erforderlich ist, um nachteilige Auswirkungen auf die Bohrlochtemperaturen zu vermeiden.
  • In 11 ist eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine externe Fenstereinheit 1510 für eine Befestigung des Analysegeräts über Tage oder im Bohrloch, beispielsweise Gaschromatographen oder eine andere Analyseausrüstung, bereitstellt.
  • 12 ist ein Darstellung einer alternativen Ausgestaltung mit einem einzigen optischen Leiter 814, bei diesem Beispiel ein Saphirfenster 814 für den Eintritt und Austritt der elektromagnetischen Energie in die Probenkammer 816 und aus ihr heraus. Durch ein einziges optisches Fenster 814 tritt Licht von der Lichtquelle/dem Lichtsensor 832 in die Probenkammer 816 ein. Das Licht geht durch die Probenkammer hindurch und prallt an der Reflexionsfläche 815 ab. Dadurch kann der Transmissionsgrad des Umlaufwegs aus Reflexion und Rückkehr elektrischer Energie bestimmt werden. Der Transmissionsgrad wird aus dem Umlaufweg des Lichts durch den optischen Leiter, durch die Probe, reflektiert von der Reflexionsfläche, durch die Probe zurückgeführt und zurück zu dem optischen Leiter für die Messung bestimmt. Ebenfalls werden Daten für das gedämpfte gesamte Reflexionsvermögen und die Fluoreszenzreaktion erfasst, verwenden jedoch nicht die Reflexionsfläche 815. Die Daten werden von dem Prozessor in dem Analysemodul 738, dem internen Analysator/Prozessor 930 oder in dem Prozessor 15 des Übertage-Lastwageneiner Steuerung verarbeitet.
  • Bei einer anderen Ausführungsform werden das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung als ein Satz von rechnerausführbaren Instruktionen auf einem rechnerlesbaren Medium ausgeführt, wozu ROM, RAM, CD-ROM, Flash-RAM oder irgendein anderes rechnerlesbares Medium, bekannt oder noch unbekannt, gehören, das bei der Ausführung einen Rechner zur Implementierung der Funktionen der vorliegenden Erfindung veranlasst.
  • Während die vorstehende Offenbarung auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet ist, sind für den Fachmann verschiedene Modifizierungen offensichtlich. Alle Variationen, die innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche liegen, sollen von der vorstehenden Offenbarung umfasst sein. Beispiele von wichtigeren Merkmalen der Erfindung wurden ziemlich breit zusammengefasst, damit die nachstehende detaillierte Beschreibung von ihnen besser verstanden wird und damit die Beiträge zur Technik abschätzbar sind. Es gibt natürlich zusätzliche Merkmale der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden und die den Gegenstand der anliegenden Ansprüche bilden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Ermitteln einer Anfangseigenschaft eines Bohrlochfluids, wobei die Vorrichtung – eine Quelle (738, 832) elektromagnetischer Strahlung, – eine für die Aufnahme eines Fluids vorgesehene Kammer (800), die für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, und – einen optischen Analysator (738, 930) aufweist, der der Kammer (814) zugeordnet und so angeordnet ist, dass er in einer elektromagnetischen Kommunikation mit einem in ihr enthaltenen Fluid steht, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Analysator (738, 930) ein Raman-Spektrometer ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin einen piezoelektrischen Resonator (840) zum Ermitteln einer zweiten Eigenschaft eines in der Kammer (800) enthaltenen Fluids aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Prozessor aufweist, der so gestaltet ist, dass er zur Ermittlung einer zweiten Eigenschaft für ein in der Kammer enthaltenes Fluid aus der Anfangseigenschaft eines solchen Fluids ein Soft-Modelling-Verfahren ausführt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die ganze Kammer (800) aus einem Material hergestellt ist, das den Durchgang von elektromagnetischer Energie durch das Material erlaubt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die ganze Kammer (800) aus Saphir hergestellt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, welche weiterhin in der Kammer einen Sensor für elektromagnetische Strahlung und einen Prozessor (738) zum Ermitteln der Anfangseigenschaft basierend auf einem Messergebnis aus dem Sensor für die elektromagnetische Strahlung aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der optische Analysator in einer elektronischen Kommunikation mit dem Sensor steht.
  8. Verfahren zum Ermitteln einer Anfangseigenschaft eines Bohrlochfluids, bei welchem ein Bohrlochfluid in einer Kammer aufgenommen wird, elektromagnetische Energie in das Fluid durch eine Wand der Kammer geführt wird, die elektromagnetische Strahlung aus dem Fluid zur Ermittlung der Anfangseigenschaft gemessen wird und Spektren der elektromagnetischen Strahlung aus dem Fluid analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass für das Analysieren der Spektren der elektromagnetischen Strahlung aus dem Fluid ein Raman-Spektrometer verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die ganze Kammer aus Saphir hergestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem bei dem Analysieren Licht analysiert wird, das durch die Kammerwand hindurchgeht.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Analysieren weiterhin das Ermitteln einer zweiten Eigenschaft des Fluids unter Verwendung eines piezoelektrischen Resonators aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die ganze Kammer aus einem Material hergestellt ist, das den Durchgang elektromagnetischer Energie durch das Material erlaubt.
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