EA009407B1 - Система и способ измерения с использованием микроэлектродов на основе алмаза - Google Patents
Система и способ измерения с использованием микроэлектродов на основе алмаза Download PDFInfo
- Publication number
- EA009407B1 EA009407B1 EA200600367A EA200600367A EA009407B1 EA 009407 B1 EA009407 B1 EA 009407B1 EA 200600367 A EA200600367 A EA 200600367A EA 200600367 A EA200600367 A EA 200600367A EA 009407 B1 EA009407 B1 EA 009407B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- microelectrodes
- sensor according
- fluid
- sensor
- diamond
- Prior art date
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 35
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 30
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 14
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical group S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- -1 1 octanethiol Chemical class 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N thioglycolic acid Chemical compound OC(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- UMAPFAAAQBMYNJ-UHFFFAOYSA-N 1-n,2-n-dimethylbenzene-1,2-diamine Chemical compound CNC1=CC=CC=C1NC UMAPFAAAQBMYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical class Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037386 Typhoid Diseases 0.000 description 1
- 241001199012 Usta Species 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001356 alkyl thiols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- DBKNGKYVNBJWHL-UHFFFAOYSA-N chloro-dimethyl-octylsilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](C)(C)Cl DBKNGKYVNBJWHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002555 ionophore Substances 0.000 description 1
- 230000000236 ionophoric effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- KZCOBXFFBQJQHH-UHFFFAOYSA-N octane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCS KZCOBXFFBQJQHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 201000008297 typhoid fever Diseases 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 235000013522 vodka Nutrition 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/081—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells with down-hole means for trapping a fluid sample
- E21B49/082—Wire-line fluid samplers
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Раскрываются способ и система для отслеживания одной или более характеристик, связанных с текучей средой. Изолирующий слой, содержащий непроводящий алмаз (121), расположен внутри корпуса и имеет поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию этой текучей среды. Множество микроэлектродов (100), каждый из которых выполнен из электропроводящего алмаза, имеют поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию текучей среды. Электрическая схема, находящаяся в электрической связи с микроэлектродами, приспособлена для преобразования электрических сигналов от микроэлектродов по меньшей мере в один сигнал, связанный с отслеживаемой характеристикой. Эта система измерения хорошо приспособлена для применений, связанных с углеводородными скважинами, но может также использоваться в иных областях применения.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к области датчиков для отслеживания характеристик текучих сред. В частности, это изобретение относится к системе и способу для отслеживания химических веществ, химических свойств и т.п. с использованием электродов на основе алмаза. Еще конкретнее, изобретение предпочтительно относится к таким датчикам, используемым для отслеживания флюидов в связи с разработкой углеводородных и водных резервуаров.
Уровень техники
Известно использование углеродных (угольных) электродов для электрохимических измерений. Например, см. Ктсйатб Ь. МсСгеегу, «СагЬоп сксйобск: 81гис1ига1 сГГсс!8 оп с1сс!гоп (гапкГсг кшсйск» [Угольные электроды: влияния структуры на кинетику переноса электронов] в «Е1сс!гоапа1уйса1 Сйстк1ту», Еб. А11сп 1. Ватб, Уо1итс 17, рр.221-374, 1991, Магсс1 Эскксг. Ысте Уогк. Помимо этого, было предложено уменьшать размер графитовых электродов, как описано в работе: 8. Е1с1сйсг апб Μ.Ό. Нотс, «ВАМ Е1сс1тобск - Ап Iиι^обисι^ои». С81ВО Мшстак, Ι88Ν 0 642 20197, Мау 1995. Однако мы обнаружили, что углеродные материалы, такие как графит, имеют тенденцию быстро загрязняться при использовании в суровых условиях нефтяного промысла. К примеру, при давлениях и температурах, имеющих место в углеводородной скважине, присутствующие там химические вещества могут абсорбироваться на поверхность графитового электрода.
Недавно были предложены также различные варианты алмазного материала в качестве электродов. См.: 8о1, Капд, Оаухбкоп, ^опд, ^кйота-а1, 8\\шп апб Сййс1, «СУЭ б1атопб апкойорю й1т ак с1сс1гобс Гог с1сс1госйст1са1 кспкшд» [Полученная методом ХОПФ анизотропная алмазная пленка в качестве электрода для электрохимических измерений], ЕксМст 8с1спсс В.У., 2003; Суаска, Риакотоуа, Рагк, 8йоте, Миск апб 8таш, «Вотоп-Оорсб О1атопб М1сгос1сс1гобск Гот Икс ш СарШату Е1сс1горйогскк тейй Е1сс1тос11списа1 ЭсЮсйоп» [Легированные бором алмазные микроэлектроды для использования при капиллярном электрофорезе с электрохимическим обнаружением], Апа1у11са1 Сйсткйу, Уо1.75, №.11, Атспсап Сйст1са1 8ос1с1у, июнь 2003; и 8Ып, 8агаба, Тгук апб ЕщкЫта, «Аррйсайоп о£ О1атопб М1сгос1сс1гобс8 Гот Епб-Со1итп Е1сс1госйст1са1 ЭсЕсйоп ш СарШату Е1сс1горйогс8к» [Применение алмазных микроэлектродов для электрохимического обнаружения на конце колонки при капиллярном электрофорезе], Апа1убса1 Сйсткйу, Уо1.75, №.3, Атспсап Сйст1са1 8ос1с1у, февраль 2003. Статья 8о1 с1 а1. раскрывает использование электрода на основе алмаза, который имеет площадь в примерно 0,2 квадратного сантиметра. Мы обнаружили, что соотношение сигнал-шум зачастую слишком низкое для этого типа конструкции. Статья Суаска с1 а1. раскрывает осаждение тонкой пленки легированного бором алмаза на электрохимически заостренные платиновые провода. Эта конструкция страдает от относительно низкого соотношения сигнал-шум, и при этом предполагается, что эта геометрия будет относительно хрупкой во многих областях применения. Статья 8Ып с1 а1. раскрывает единичный легированный бором алмазный электрод, который в общем случае будет требовать схемы сильного усиления и не будет достаточно стойким для некоторых применений, в особенности - в скважине.
Сущность изобретения
Согласно изобретению предложен датчик для отслеживания одной или более характеристик, связанных с текучей средой. Этот датчик предпочтительно содержит корпус; изолирующий слой, содержащий непроводящий алмаз, помещенный внутри упомянутого корпуса и имеющий поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию этой текучей среды; множество микроэлектродов, каждый из которых содержит электропроводящий алмаз и имеет поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию текучей среды; и электрическую схему, находящуюся в электрической связи с каждым из микроэлектродов и приспособленную для преобразования электрического сигнала от микроэлектродов по меньшей мере в один сигнал, связанный с отслеживаемой характеристикой.
Размер подверженной воздействию поверхности каждого микроэлектрода предпочтительно составляет менее 8000 кв. мкм, а еще более предпочтительно - менее 2000 кв. мкм. Датчик предпочтительно включает в себя по меньшей мере семь микроэлектродов, а более предпочтительно - по меньшей мере 19 микроэлектродов. Микроэлектроды предпочтительно расположены внутри изолирующего слоя таким образом, что подверженные воздействию поверхности микроэлектродов образуют регулярный узор, более предпочтительно - шестиугольный узор. Расстояние между двумя смежными микроэлектродами предпочтительно в по меньшей мере пять раз, а более предпочтительно - десять раз, больше, чем диаметр окружности, имеющей площадь, равную площади подверженной воздействию поверхности каждого микроэлектрода. Изолирующий слой и подверженная воздействию поверхность каждого из микроэлектродов предпочтительно является копланарной с подверженной воздействию поверхностью изолирующего слоя. Для некоторых вариантов применения предпочтительно устанавливать газопроницаемую мембрану между основным потоком текучей среды и подверженной воздействию поверхностью изолирующего слоя и микроэлектродами, при этом датчик приспособлен воспринимать характеристики, связанные с газом, который имеет возможность проходить через эту мембрану. Толщина микроэлектродного слоя предпочтительно составляет более 1 мм.
Характеристики отслеживаемой датчиком текучей среды могут включать в себя химические свой
- 1 009407 ства, такие как рН, присутствие и/или концентрацию химического вещества, такого как сероводород (сульфид водорода), или свойство текучей среды, такое как удельное сопротивление. Датчик предпочтительно встраивается в инструмент для отбора проб в скважине, прибор для каротажа в эксплуатационных скважинах или подузел измерений в процессе бурения. Датчик может также образовывать часть системы для отслеживания текучих сред (флюидов), добываемых из скважин или закачиваемых в скважины.
Настоящее изобретение воплощается также в способе отслеживания одной или более характеристик, связанных с текучей средой.
В том смысле, в котором он используется здесь, термин «алмаз» относится к углероду с характерными кубическими кристаллическими структурами или кристаллическими решетками. Алмаз может быть моно-, поли- и нанокристаллическим.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1а и 1Ь показывают матрицу микроэлектродов на основе алмаза согласно одному предпочтительному варианту воплощения изобретения;
фиг. 1с - матрицу микроэлектродов согласно другому варианту воплощения изобретения;
фиг. 16 - матрицу микроэлектродов с квадратным узором согласно другому варианту воплощения изобретения;
фиг. 2 - расположение микроэлектродов в алмазном слое согласно другому варианту воплощения изобретения;
фиг. 3 - матрицу микроэлектродов согласно другому варианту воплощения изобретения; фиг. 4 - матрицу микроэлектродов согласно другому варианту воплощения изобретения;
фиг. 5а и 5Ь - помещение матрицы микроэлектродов на основе алмаза в корпус согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения;
фиг. 6 является условной электрической схемой, показывающей предпочтительную схемную компоновку для датчика согласно изобретению;
фиг. 7 показывает датчик на основе матрицы микроэлектродов согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения;
фиг. 8 является условным представлением скважинного инструмента, который помещен в скважину и который оборудован датчиком согласно настоящему изобретению;
фиг. 9 показывает бурильную систему, в которой используется датчик на основе алмаза согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения;
фиг. 10 - датчик на основе алмаза, встроенный в прибор для каротажа в эксплуатационных скважинах для отслеживания текучей среды (флюида) в горизонтальной секции скважины; и фиг. 11 - датчик на основе алмаза, используемый для отслеживания текучей среды, протекающей по трубопроводу, согласно вариантам воплощения изобретения.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение воплощается в устройствах, предпочтительно основанных на матрице микроэлектродов на основе алмаза. С помощью матриц микроэлектродов на основе алмаза можно обнаруживать и измерять окислительно-восстановительные активные вещества. Такие матричные датчики на основе алмаза могут быть преимущественно применены в обстановке нефтяного месторождения, где такие измерение и обнаружение окислительно-восстановительных активных веществ часто являются критически важными для таких работ, как бурение скважин, исследование пласта (оценка параметров продуктивного пласта) и процессы добычи. Согласно изобретению, предусматривается непроводящая подложка, которая состоит из алмаза с собственной проводимостью, и предусматриваются один или более проводящих участков, состоящих предпочтительно из легированного бором алмаза. Эти устройства сочетают в себе преимущества как макроэлектродов (такие как масштаб измеряемого тока), так и микроэлектродов (такие как улучшенное соотношение сигнал-шум). Соответственно, эти новые датчики имеют значительный потенциал для работы в суровых условиях, таких как среда скважины.
В изобретении предпочтительно используются алмазные устройства, изготовленные с помощью высокоточных методов изготовления, таких как описанные в совместно рассматриваемой заявке на патент, поданной в Патентное ведомство Великобритании 4 августа 2003 г. заявителем Е1стсШ δίχ БлтЦсб и озаглавленной «Алмазные микроэлектроды», которая включена сюда посредством ссылки. Согласно предпочтительным вариантам воплощения изобретения, обеспечивается ряд таких устройств, где поверхность непроводящего (предпочтительно - обладающего собственной проводимостью) алмаза содержит множество копланарных областей проводящего алмаза. Эти области проводящего алмаза находятся предпочтительно в электрической связи друг с другом и разделены на главной поверхности непроводящего алмаза.
Описанные здесь датчики на основе алмаза имеют целый ряд преимуществ перед традиционными датчиками, например - следующих.
1. Полностью алмазная структура хорошо подходит для применения в чрезвычайно суровых окружающих средах, таких как среда в скважине. В частности, датчики на основе алмаза хорошо подходят для работы в расширенном диапазоне повышенных температур и давлений. Таким образом, обеспечивается относительно долгий срок службы, который может охватывать многократное применение.
- 2 009407
2. Описанные здесь датчики на основе алмаза обеспечивают значительно более высокое соотношение сигнал-шум, чем традиционные макроэлектроды.
3. Общий токовый выход представляет собой сумму от отдельных микроэлектродов (т.е. нет значительного перекрывания в сферах диффузии соседних электродов), следовательно, обеспечивается значительно большая шкала тока, чем та, которая обычно попадает в диапазон легко осуществимых измерений без необходимости в сложных электронных схемах.
4. Описанные здесь датчики на основе алмаза обеспечивают существенно более высокое соотношение сигнала к помехе (с емкостной связью), чем единичный микроэлектрод.
5. Описанные здесь датчики на основе алмаза являются относительно не подверженными утечке тока между отдельными проводящими доменами, что важно для микроэлектрода на основе эпоксида и его матриц.
6. Описанные датчики обеспечивают быстрое достижение стабильного состояния по массопереносу и обеспечивают относительно быстрое сканирование потенциала (~100 В/с) без ухудшения вольтамперных характеристик.
7. Описанные здесь датчики применимы в высокорезистивных и/или вязких средах, таких как сырая нефть.
8. Использование алмазных материалах для электродов преимущественно обеспечивает широкий диапазон рабочих потенциалов для отслеживания окислительно-восстановительных реакций.
Фиг. 1а и 1Ь показывают матрицу микроэлектродов на основе алмаза согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения. Фиг. 1а является поперечным сечением матрицы 100 микроэлектродов по линии А-А', показанной на фиг. 1Ь, которая является видом сверху матрицы 100 микроэлектродов. Алмазный слой 121 является непроводящим, предпочтительно обладающим собственной проводимостью, алмазом и может быть монокристаллическим или поликристаллическим по структуре. Алмазный слой 121 будет, как правило, искусственным (синтетическим), хотя может также использоваться природный алмаз. Искусственные алмазы, используемые в настоящем изобретении, включают в себя алмаз, полученный при высоком давлении и высокой температуре (ВДВТ), а также алмаз, полученный методом химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ). Верхняя поверхность 123 алмазного слоя 121 будет обычно гладкой и предпочтительно отполированной до шероховатости поверхности менее 100 нм На.
Области верхних поверхностей проводящих микроэлектродов 112, 114 и 116 являются копланарными с поверхностью 123 алмазного слоя 121. Микроэлектроды 112, 114 и 116 выполнены из алмаза, легированного предпочтительно бором (или 8, Р). Алмазные микроэлектроды 112, 114 и 116 электрически соединены с нижней частью 110, которая представляет собой предпочтительно непроводящий алмаз с собственной проводимостью. Легирование микроэлектродов 112, 114 и 116 выполняют либо во время синтеза, либо впоследствии путем имплантации. Согласно альтернативным вариантам воплощения изобретения, нижняя часть 110 выполнена из неалмазного материала, такого как графит, который может быть выращен или имплантирован, либо металла, который может быть осажден с помощью любых известных методов (осаждение из паровой фазы, осаждение распылением, лазерная абляция, подложка для выращивания алмаза, которая не была удалена, электрометаллизация или имплантация). Вертикальная длина микроэлектродов 112, 114 и 116, т.е. расстояние от подверженной воздействию верхней поверхности до верха нижней части 110, предпочтительно составляет 1 мм. Обнаружено, что обеспечение длины в 1 мм или более улучшает динамический диапазон значений электрических потенциалов чувствительного устройства.
Фиг. 1Ь показывает вид сверху шестиугольного копланарного расположения микроэлектродов - отметим, что микроэлектроды, в том числе микроэлектроды 112, 114 и 116 и иные микроэлектроды, размещены с шестиугольным геометрическим узором в слое 121. Показанное шестиугольное расположение является предпочтительным, потому что оно обеспечивает относительно большое расстояние между микроэлектродами для заданного числа микроэлектродов (в данном случае - семи) и заданной площади поверхности. В общем, предпочтительно поддерживать определенное расстояние между микроэлектродами с тем, чтобы увеличить тот объем, диффузия из которого будет обеспечивать взаимодействие с электродом («сфера диффузии»).
В общем, обнаружено, что расстояние между соседними микроэлектродами должно быть в по меньшей мере пять, а предпочтительно - в примерно десять раз больше, чем диаметр поверхностей отдельных электродов. Если область поверхности микроэлектродов не является круглой, то общим правилом будет разнесение микроэлектродов больше чем на пять, а предпочтительно - на десять диаметров окружности, имеющей ту же самую площадь поверхности, что и некруглые микроэлектроды. Преимущественно, было обнаружено, что если следовать общему конструктивному правилу десятикратного диаметра, то во многих применениях сферы диффузии областей микроэлектродов не перекрываются, но число микроэлектродов достаточно велико для данной площади поверхности, так что соотношение сигнал-шум значительно улучшено по сравнению с традиционными вариантами расположения.
В том смысле, в котором он используется здесь, термин «микроэлектрод» относится к электродам, которые имеют относительно малую площадь поверхности. Обнаружено, что имеются значительные улучшения в соотношении сигнал-шум в том случае, когда каждый круглый микроэлектрод имеет диа
- 3 009407 метр в 100 мкм и менее. Еще более хорошие соотношения сигнал-шум можно получить с диаметрами 50 мкм и даже меньшими диаметрами, такими как 25 мкм. Если микроэлектроды не являются круглыми, то площадь подверженной воздействию поверхности этих некруглых микроэлектродов должна быть менее 8000 кв. мкм, а предпочтительно менее 2000 кв. мкм, и еще более предпочтительно менее 500 кв. мкм. В общем, нижний предел размера поверхности электродов будет в значительной степени зависеть от ограничений используемых технологических процессов.
Хотя на фиг. 1 показаны семь микроэлектродов, можно использовать и другие их количества. В общем, хотя для некоторых применений может работать и единственный микроэлектрод, два или более электродов обеспечат более высокие чувствительности в конкретных вариантах применения. При большем числе микроэлектродов интенсивность сигнала будет больше, благодаря чему предъявляются меньшие требования к необходимой усилительной схеме. Помимо этого, вследствие также и избыточности множества микроэлектродов, конструкция со множеством микроэлектродов более устойчива и хорошо подходит для таких применений, как среда скважины. Обнаружено, что использование от 7 до 19 микроэлектродов обеспечивает разумные интенсивность сигнала и избыточность для многих связанных с нефтедобычей применений.
Фиг. 1с показывает матрицу микроэлектродов согласно другому варианту воплощения изобретения. Матрица 100' показана с шестиугольным узором из 73 микроэлектродов. В общем случае можно использовать любое число микроэлектродов, и при этом большее число областей микроэлектродов должно быть обеспечено тогда, когда они предназначены для тех применений, где требуется обнаруживать очень низкие концентрации анализируемых веществ. Помимо этого, в том смысле, в котором он используется здесь, термин «матрица» относится ко множеству элементов, не обязательно расположенных с регулярным узором. Например, может быть предусмотрено нерегулярное распределение микроэлектродов, а в некоторых случаях пространственное распределение матрицы микроэлектродов может быть случайным.
Фиг. 16 показывает пример матрицы 100 микроэлектродов с квадратным узором согласно другому варианту воплощения изобретения.
Фиг. 2 показывает размещение микроэлектродов в алмазном слое согласно другому варианту воплощения изобретения. Как и в варианте воплощения, описанном на фиг. 1а и 1Ь, алмазный слой 121 предпочтительно является непроводящим алмазом с собственной проводимостью и может быть монокристаллическим или поликристаллическим по структуре. Алмазный слой 121 будет, как правило, искусственным, хотя может также использоваться природный алмаз. Искусственные алмазы, используемые в настоящем изобретении, включают в себя алмаз, полученный при высоком давлением и высокой температуре (ВДВТ), а также алмаз, полученный методом химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ) (СУЭ). Верхняя поверхность 123 алмазного слоя 121 будет обычно гладкой и предпочтительно отполированной до шероховатости поверхности менее 100 нм На.
Микроэлектроды 150, 152 и 154 электрически не соединены с нижним слоем, как на фиг. 1а и 1Ь, а вместо этого они выполнены адресуемыми индивидуально (по отдельности). Таким образом, эти микроэлектроды могут быть использованы для восприятия разных химических свойств или химических веществ (частиц), если они покрыты разными функциональными покрытиями, как описывается здесь далее. К примеру, посредством различных модификаций, которые описываются ниже, микроэлектроды 150 и 152 могут быть сделаны предназначенными для зондирования различных целевых веществ. Электроды 150, 152 и 154 предпочтительно выполнены из легированного бором алмаза и расположены по шестиугольной схеме, как описано выше, но могут также быть реализованы посредством иных методов легирования или с использованием иных материалов, либо в иных геометрических расположениях, что также описывается здесь. Отметим, что поверхности микроэлектродов являются, по существу, копланарными с поверхностью алмазного слоя 121.
Фиг. 3 показывает матрицу из микроэлектродов согласно еще одному варианту воплощения изобретения. В этом варианте воплощения поверхности микроэлектродов, например микроэлектрода 160, являются заглубленными ниже поверхности 123 алмазного слоя 121. Микроэлектроды, которые показаны на фиг. 3, имеют сниженный или в большей степени ограниченный объем сферы диффузии, что может быть желательно в некоторых вариантах применения.
Фиг. 4 показывает матрицу из микроэлектродов согласно другому варианту воплощения изобретения. В этом варианте воплощения микроэлектроды 170, 172 и 17 4 выступают над поверхностью 123 алмазного слоя 121. Помимо этого форма подверженных воздействию микроэлектродов является скругленной до сферической формы. Микроэлектроды, которые показаны на фиг. 4, имеют преимущество увеличения величины объема сферы диффузии для каждого микроэлектрода, что может быть желательно в некоторых вариантах применения. Материалы и расположения микроэлектродов и нижележащего слоя 110 являются предпочтительно такими же, как описано выше в отношении фиг. 1а и 1Ь.
Поверхность микроэлектродов может быть обнаженной, т.е. немодифицированной, при этом легированный бором алмаз сам по себе является реагирующей поверхностью. Это может быть пригодно, например, для восприятия (выявления) присутствия сероводорода. За примером восприятия сероводорода обнаженной реакционной поверхностью можно обратиться к совместно рассматриваемой международной заявке РСТ/СВ2003/002345, включенной сюда посредством ссылки. Однако, в соответствии с на
- 4 009407 стоящим изобретением, поверхности микроэлектродов предпочтительно являются модифицированными или функционализированными так, чтобы они были особенно чувствительными к определенным веществам или химическим свойствам. Эта модификация может быть достигнута либо с помощью монослойного покрытия, либо с помощью множественных (полимерных) слоев вплоть до микрометра толщиной.
Модификации поверхности микроэлектродов из легированного бором алмаза могут быть выполнены одним из нескольких различных средств. На микроэлектроды из легированного бором алмаза могут абсорбироваться наночастицы оксидов металлов, как, к примеру, описано МеКсп/ю е! а1. (Е1ес!госйет181гу Соттцшсайопк, чо1ите 4, раде 820, 2002). Может достигаться получение других производных частиц оксидов металлов, такое как комплексообразование с карбоксилат- или тиолсодержащими лигандами. Альтернативно, на поверхность микроэлектродов могут быть осаждены металлы с помощью одного из различных технологий, таких как, например, низкотемпературная плазма или прямое испарениеконденсирование металла. Например, Питер с соавторами (Рй!ег е! а1., Аррйеб РйуЦск Ьейегк, уо1ите 69, раде 4035, 1996) использовали метод прямого испарения-конденсирования для осаждения металлического серебра на легированный бором алмаз; металлическое серебро, осажденное при температуре окружающей среды, образовывало небольшие островки на поверхности электрода. Отложение металла или оксида металла на поверхности микроэлектрода из легированного бором алмаза может быть использовано для дальнейшей модификации поверхности электродов. Например, алкилтиолы, такие как 1октантиол, можно использовать для образования гидрофобных поверхностей путем формирования связей металл-сера. Альтернативно, гидрофильные поверхности могут быть образованы с помощью оканчивающихся тиолами карбоновых кислот или аминов, таких как, например, меркаптоуксусная кислота или 4-меркаптопиридин; эти производные позволяют поверхности заряжаться либо отрицательно, либо положительно.
Поверхность микроэлектродов из легированного бором алмаза может быть непосредственно функционализирована введением кислорода для «оконечного» присоединения к поверхностным атомам углерода. Например, Нагао с соавторами (Ыадао е! а1., 1арапе§е 1. Аррйеб Рйуыск Ьейега, Рай 2, уо1ите 36, раде Ь1250, 1997) описывали формирование пленок из легированного бором алмаза с кислородными окончаниями путем кипячения пленки в хромовой кислоте и царской водке (смеси азотной и соляной кислот). Кислородные окончания легированного бором алмаза могут использоваться для прививки разнообразных функциональных групп на поверхность электродов. Например, поверхность можно сделать гидрофобной посредством реакции с хлородиметилоктилсиланом, который образует связь С-О-δί- для прививки гидрофобного вещества на поверхность электродов. Аналогично, возможны и иные функционализации для прививки ионофоров и других окислительно-восстановительных центров на эту поверхность.
Согласно одному предпочтительному варианту воплощения, поверхности алмазных рабочих электродов модифицируют с помощью Ν,Ν'-диметилфенилендиамина (ΌΜΡΌ) или структурного аналога вместе с проводящей сферой микрометрового масштаба (углерод или карбид бора) или нанометрового масштаба (углеродные нанотрубки или наночастицы металла). Эти частицы могут быть иглами вместе с тонким слоем микропористого эпоксида с определенным соотношением, что приводит к полностью твердотельной функционализированной поверхности электродов, которая чувствительна к концентрации сероводорода (См. совместно рассматриваемую заявку на патент Великобритании № 0217249.2, поданную 25 июля 2002 и включенную сюда посредством ссылки).
Согласно другому предпочтительному варианту воплощения, алмазные микроэлектроды используют для измерения рН путем модификации поверхностей рабочих электродов посредством восстановления солей арилдиазония (см., например, Кио е! а1., Е1ес1госйет. & 8ойб-81а!е Ьей, уо1ите 2, раде 288, 1999). К электроду из легированного бором алмаза могут быть привиты производные антрахинона с получением рН-электрода, как, к примеру, достигнуто у О_)аш е! а1. на электродах из углеродной пасты (1гап. 1. СЬет. & СЬет. Епд., уо1ите 20, раде 75, 2001), с помощью физического смешивания производных антрахинона с углеродной пастой. Эо\упагб (Е1ес!гоапа1у8Щ, уо1ите 12, раде 1085, 2000) описал большое число модифицированных углеродных электродов, сформированных путем восстановления солей арилдиазония.
Согласно другому предпочтительному варианту воплощения, датчик на основе алмаза используют для восприятия нехимических свойств текучих сред, таких как удельное сопротивление. В частности, алмазные микроэлектроды могут использоваться для измерения окислительно-восстановительного поведения и проводимости высокорезистивных жидкостей, таких как различные виды нефти и смазочные материалы (масла). Например, Каийшап (патент США № 5071527) описал трехэлектродную установку из рабочего микроэлектрода, микроэлектрода сравнения и противомикроэлектрода, которые способны выполнять циклическую вольтамперометрию и измерения проводимости на образцах масел и смазок для определения оставшегося срока их службы, такого как определение истощения антиоксидантов. Каи££тап конкретизировал, что предпочтительными материалами для микроэлектродов, описанных в этом патенте, были платина и золото, однако может быть выгодным использование микроэлектродов из легированного бором алмаза, например, из-за низкой реакционной способности с полярными соединениями, обнаруживаемыми в маслах и смазках, такими как серосодержащие соединения, противоизносных (ан
- 5 009407 тифрикционных) присадках и пограничных смазках.
Фиг. 5а и 5Ь показывают расположение матрицы микроэлектродов на основе алмаза в корпусе согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения. Матрица 100 микроэлектродов предпочтительно является такой, как описано на фиг. 1а и 1Ь, но может также быть и такой, как описано гденибудь еще здесь, в том числе в связи с фиг. 1с, 1й и 2-4. Как показано на фиг. 5а, матрица 100 микроэлектродов собрана в электрохимическое устройство 180, в котором микроэлектроды на основе алмаза используются в качестве рабочего электрода. Устройство 180 также предпочтительно содержит противоэлектрод 204 (предпочтительно выполненный из платины) и электрод 206 сравнения (предпочтительно выполненный из Лд/Лд1 или Лд/ЛдС1 или короткого куска платины в качестве псевдосравнения). Матрица 100 микроэлектродов конструируется на верху основы (подложки) 202, которая предпочтительно выполнена из полиэфирэфиркетонового (РЕЕК) материала.
Фиг. 5Ь показывает вид в перспективе электрохимического устройства 180. В этом варианте воплощения электроды 210, 212 и 214 электрически соединены, соответственно, с противоэлектродом 204, электродом 206 сравнения и рабочим электродом, который состоит из микроэлектродов 100, которые показаны на фиг. 5а.
Фиг. 6 является условной электрической схемой, показывающей предпочтительную компоновку схемы для электрохимического датчика согласно изобретению. Показаны электрические соединения 210, 212 и 214, соответственно, с противоэлектродом, электродом сравнения и рабочим электродом. С помощью схемы, показанной на фиг. 6, выходной сигнал может использоваться для указания на конкретные вещества и/или химические свойства согласно типу используемой матрицы микроэлектродов. Показанную на фиг. 6 электронику можно приобрести от таких фирм-поставщиков (вендоров), как Л1р11а5СП5С Ышйсй (\\л\л\-.а1р11а5СП5С.сот).
Фиг. 7 показывает электрохимический датчик на основе матрицы микроэлектродов согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения. Датчик 300 содержит в общем цилиндрический корпус 340, который предпочтительно выполнен из РЕЕК и который содержит основной корпусной элемент 342, имеющий верхнюю часть 344, нижнюю часть 346 уменьшенного диаметра и цилиндрический канал 348 ступенчато изменяющегося диаметра, проходящий коаксиально через него от верха до низа. Канал 348 имеет верхнюю часть с большим диаметром, полностью находящуюся внутри верхней части 344 основного корпусного элемента 342, часть с промежуточным диаметром, также полностью находящуюся внутри верхней части 344 основного корпусного элемента 342, и часть с уменьшенным диаметром, в основном находящуюся внутри нижней части 346 основного корпусного элемента.
Тракт 356 для потока подлежащей исследованию текучей среды проходит диаметрально через верхнюю часть 344 основного корпусного элемента 342, пересекая верхнюю часть 350 канала 348. В части канала 348 с промежуточным диаметром, покоясь на заплечике, образованном между частью с уменьшенным диаметром и частью с промежуточным диаметром, находится цилиндрическое электрохимическое устройство 180, которое описано более полно выше. Уплотнительное кольцо, выполненное из материала νίΤΟΝ™, размещено в канавке, проходящей коаксиально вокруг тела устройства 180, для уплотнения устройства внутри части канала 348 с промежуточным диаметром.
В верхней части канала 348 с большим диаметром, покоясь на заплечике, образованном между частью с промежуточным диаметром и частью с большим диаметром, находится узел 376 цилиндрического фиксатора мембраны, который содержит чашеобразный корпусной элемент, цилиндрический корпусной элемент, который частично ввинчивается в этот чашеобразный корпусной элемент, и газопроницаемую мембрану 382, предпочтительно в виде круглой пластины, выполненной из цеолита или иного подходящего керамического материала и коаксиально расположенной в чашеобразном корпусном элементе в пространстве между дном внутренности чашевидной формы корпусного элемента и дном цилиндрического корпусного элемента. Цилиндрический корпусной элемент имеет проходящий через него в диаметральном направлении тракт, выровненный с трактом 356 в верхней части 344 основного корпусного элемента 342.
Согласно предпочтительному варианту воплощения датчик 300 приспособлен для восприятия сероводорода. Согласно этому варианту осуществления, в общем цилиндрическое пространство 394 под нижней стороной мембраны 382 и верхом устройства 180 составляет реакционную камеру и заполняется реакционным раствором, содержащим предшественник или катализатор, например диметилфенилендиамид (ΌΜΡΌ).
Согласно другим вариантам воплощения мембрана 382 не предусматривается. Во многих применениях лучше не использовать мембрану, поскольку в этом случае массоперенос происходит быстрее, и при этом непосредственный контакт между микроэлектродами и текучей средой обеспечивает более высокую точность при измерении концентрации или химических свойств. Примером того, где мембрана не является предпочтительной, является восприятие рН в однофазном водном растворе. Однако в некоторых случаях мембрана является предпочтительной, к примеру, если отслеживаемая текучая среда включает в себя неводный растворитель, который может ухудшать электрическую подключаемость к электродам, или, в крайних случаях, эта текучая среда может привести к засорению (загрязнению или зарастанию) модифицированной поверхности.
- 6 009407
Фиг. 8 является схематическим представлением скважинного инструмента, который помещен в стволе скважины и который оборудован электрохимическим датчиком в соответствии с настоящим изобретением. Скважинный инструмент, показанный на фиг. 8, обозначается позицией 410 и основан на модульном динамическом пластоиспытателе (МОТ, от англ. «тоби1аг бупат1с8 1с8(сг») компании «Шлюмберже», который описан в материалах 34-го ежегодного симпозиума Общества специалистов по анализу данных промысловой геофизики |(8Р\УБЛ. от англ. «8осю1у оГ РгоГс55Юпа1 ^е11 Ьод Лпа1у818») 34'1' Аппиа1 Ьоддтд Бутрокшт, Са1дагу, 1ипе 1993, Рарег ΖΖ], и в патентах США №№ 3780575, 3859851, 4994671, совместно рассматриваемой международной заявке на патент РСТ/6В2003/002345 и совместно рассматриваемой заявке на патент Великобритании № 0217249.2, которые все включены сюда посредством ссылки. Инструмент 400 содержит удлиненный, по существу цилиндрический корпус 412, который подвешен на каротажном кабеле 414 в обозначенном позицией 416 стволе скважины рядом с земным пластом (формацией) 418, предположительно содержащим извлекаемые углеводороды, и который снабжен выступающим в радиальном направлении пробоотборным зондом 420. Пробоотборный зонд 420 приведен в плотный контакт с пластом 418 посредством гидравлически работающих штоков 422, выступающих в радиальном направлении из тела 412 на противоположной от пробоотборного зонда стороне, и соединен внутри этого корпуса с пробоотборной камерой 424 с помощью трубопровода 426.
При использовании и перед завершением скважины, образованной стволом 416 скважины, насос 428 внутри корпуса 412 инструмента 410 может использоваться для втягивания пробы углеводородов в пробоотборную камеру 424 через трубопровод 426. Насосом управляют с поверхности наверху скважины через каротажный кабель 414 и посредством управляющей схемы (не показана) внутри корпуса 412. Понятно, что эта управляющая схема управляет также клапанами (не показаны) для избирательного направления взятых проб углеводородов либо в пробоотборную камеру 424, либо к выходу отвала (не показан), но они опущены ради простоты.
В соответствии с настоящим изобретением, трубопровод 426 дополнительно сообщается с электрохимическим датчиком 300, также предусмотренным в корпусе 412 инструмента 410, так что углеводороды текут по лицевой поверхности датчика на их пути через трубопровод. Пробоотборный зонд расположен вблизи электрохимического датчика 300 на расстоянии, составляющем 8-30 см от упомянутого электрохимического датчика, преимущественно приблизительно равном 15 см. Датчик 300 вырабатывает выходной ток, который зависит от количества веществ (ионов или молекул) или величины химического свойства, для обнаружения которых в углеводородах, протекающих через трубопровод 426, и приспособлен датчик 300. Этот выходной ток измеряется известным образом цифровой схемой 432 измерения тока (которая описана в связи с фиг. 6) в корпусе 412 инструмента 410, и измеренные данные передаются на поверхность через каротажный кабель 414.
Хотя фиг. 8 показывает инструмент для отбора проб из открытого отверстия, нужно понимать, что настоящее изобретение применимо также для использования с инструментами для отбора глубинных проб из обсаженных скважин. Например, согласно одному варианту воплощения, датчик 300 объединен для использования с динамическом пластоиспытателем обсаженных скважин (СНЭТ, от англ. «Сакеб Но1е Эупат1С5 Тейет») от компании «Шлюмберже». См., например, буклет по продукции СНИТ: 1Шр://\у\у\у.1шЬ.51Ь.со1п/Эос5/соппес1/Гоппа1юп ега1иа1юп/С’а5еб Н. о1е Эупат1С5 Те81ет/дгарЫс8/СНПТ.рбГ, включенный сюда посредством ссылки.
Фиг. 9 показывает буровую систему, в которой используется датчик на основе алмаза, согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения. Показана бурильная колонна 558 внутри ствола 546 скважины. Ствол 546 скважины расположен в земле 540, имеющей поверхность 542. Ствол 546 скважины прорезается под действием бура (буровой головки) 554. Бур 554 размещен на дальнем конце компоновки 556 низа бурильной колонны (КНБК), которая прикреплена к нижней части бурильной колонны 558 и образует ее нижнюю часть. Компоновка 556 низа бурильной колонны содержит целый ряд устройств, включая различные подузлы. Согласно изобретению, подузлы каротажа в процессе бурения (Μ^Ό, от англ. «теа8игетеп1--етЫ1е-бгШтд») включены в подузел 562 датчика. Согласно изобретению подузел 562 датчика предусматривается для выполнения измерений с использованием датчика на основе алмаза, который описан здесь. Сигналы от подузла 562 датчика предпочтительно передаются на узел 564 генератора импульсов. Узел 564 генератора импульсов преобразует информацию от подузла 562 и других подузлов в импульсы давления в буровом растворе. Эти импульсы давления генерируются с конкретной структурой импульсной последовательности, которая представляет данные от подузлов. Импульсы давления проходят вверх через буровой раствор в центральном отверстии бурильной колонны к поверхностной системе.
Буровая установка 512 включает в себя буровую вышку 568 и подъемную систему, вращающую систему и систему циркуляции бурового раствора. Подъемная система, которая подвешивает бурильную колонну 558, включает в себя перемещающий блок и крюк 572 и вертлюг 574. Вращающая система включает в себя ведущую бурильную трубу 576, вращающийся стол 588 и двигатели (не показаны). Вращающая система прикладывает вращающее усилие к бурильной колонне 558, как общеизвестно в данной области техники. Хотя на фиг. 9 показана система с ведущей бурильной трубой и вращающимся столом, специалисты в данной области техники поймут, что настоящее изобретение применимо также к
- 7 009407 буровым установкам с верхним (наземным) приводом. Хотя буровая система показана на фиг. 9 находящейся на земле, специалисты в данной области техники поймут, что настоящее изобретение равным образом применимо и к морской среде.
Система циркуляции бурового раствора закачивает буровой раствор в центральное отверстие в бурильной колонне. Буровой раствор часто называют промывочным раствором, и он, как правило, является смесью воды или дизельного топлива, специальных глин и других химикатов. Буровой промывочный раствор хранится в баке (амбаре) 578 для хранения бурового раствора. Буровой промывочный раствор подается к буровым насосам (не показаны), которые закачивают этот буровой раствор через буровой стояк 586 в ведущую бурильную трубу 576 через вертлюг 574, который содержит вращающееся уплотнение. Изобретение также применимо к бурению с пониженным гидростатическим давлением в стволе скважины. Если бурение осуществляется с пониженным гидростатическим давлением в стволе скважины, то в некоторый момент перед введением бурильной колонны в буровой раствор вводится газ с помощью инжекционной системы (не показана).
Буровой раствор проходит через бурильную колонну 558 и через бур 554. По мере того как зубья бура выгрызают и выдалбливают пласт земли на обломки выбуренной породы, буровой раствор с большими скоростью и давлением извергается из отверстий или сопел в буре. Эти струи бурового раствора поднимают обломки выбуренной породы со дна ствола и из бура вверх к поверхности в кольцевом пространстве между бурильной колонной 558 и стенкой ствола 546 скважины.
В соответствии с изобретением датчик 520 на основе алмаза устанавливают на подузле 562 датчика. Если подлежащая отслеживанию текучая среда является скважинным флюидом, проходящим наверх к поверхности, то датчик 520 устанавливают на или около наружной поверхности этого подузла с тем, чтобы он подвергался воздействию скважинных флюидов, проходящих наверх к поверхности. Например, согласно одному варианту воплощения, датчик 520 приспособлен воспринимать сероводород, как описано здесь.
На поверхности буровой раствор и обломки выбуренной породы покидают скважину через боковое выпускное отверстие в противовыбросовом превенторе 599 и через линию выхода бурового раствора (не показана). Противовыбросовый превентор 599 содержит устройство контроля давления и вращающееся уплотнение. Линия выхода бурового раствора подает буровой раствор в сепаратор (не показан), который отделяет буровой раствор от обломков выбуренной породы. Из сепаратора буровой раствор возвращается в бак 578 для хранения и повторного использования. Импульсы бурового раствора, проходящие наверх по бурильной колонне, детектируются датчиком 592 давления. Датчик 592 давления содержит преобразователь, который преобразует давление бурового раствора в электронные сигналы. Датчик 592 давления соединен с находящимся на поверхности процессором 596, который преобразует сигнал от датчика давления в цифровую форму, сохраняет и демодулирует этот цифровой сигнал в данные, используемые подузлами каротажа в процессе бурения (М\УЭ).
Фиг. 10 показывает датчик на основе алмаза, встроенный в прибор для каротажа в эксплуатационных скважинах для слежения за флюидом в горизонтальной части (горизонтальном сечении) скважины. Прибор 612 для каротажа в эксплуатационных скважинах показан расположенным на каротажном кабеле внутри горизонтальной части 610 скважины в пласте 650. Горизонтальная часть 610 может быть либо обсаженной, либо открытым стволом. Прибор для каротажа в эксплуатационных скважинах включает в себя несколько отдельных датчиков для выполнения независимых измерений таких параметров, как общий дебит (расход), фазовая скорость, изображение потока, поток воды и т.п. Предпочтительно, несколько датчиков на основе алмаза устанавливают вблизи центратора (центрирующего фонаря) 620. Как показано, датчики 618а и 618Ь на основе алмаза установлены на отдельных элементах непосредственно внутри различных пружинных плеч центратора 620. Такая установка датчиков преимущественно позволяет отслеживать разные части потока, так что это может быть полезно в том случае, когда поток в скважине расслаивается. В случаях, когда поток не расслаивается, или отдельные измерения различных фаз не нужны, устанавливают один датчик 616 на основе алмаза на подузле 614 на основном корпусе прибора 612 для каротажа. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения, датчики на основе алмаза приспособлены воспринимать сероводород, как описано здесь.
Фиг. 11 показывает датчик на основе алмаза, используемый для отслеживания протекающей в трубопроводе текучей среды, согласно вариантам воплощения изобретения. Подлежащая отслеживанию текучая среда протекает через трубопровод 710 в направлении, указанном стрелкой 712. Корпус 722 датчика предусматривается для размещения тела 724 датчика, которое включает в себя конструкцию 726 микроэлектродов на основе алмаза, как описано здесь. Электрические сигналы от этой микроэлектродной конструкции интерпретируются процессором 720, как описано здесь. Согласно предпочтительным вариантам воплощения, трубопровод 710 переносит скважинный флюид и размещен либо в внизу ствола, либо на поверхности нефтяной скважины. Датчик используется для восприятия (измерения) свойств текучей среды (флюида), таких как удельное сопротивление или рН, или конкретных химических веществ, таких как сероводород, как описано здесь.
Согласно другому варианту воплощения, трубопровод 710 является частью оборудования химической обработки, и датчик 724 приспособлен воспринимать свойства текучей среды или химические ве
- 8 009407 щества, имеющие отношение к данному варианту применения химической обработки. Например, с помощью функционализирующих поверхность модификаций поверхностей микроэлектродов, как описано здесь, датчик на основе алмаза может быть использован для восприятия разных химических веществ, химических свойств, таких как рН, и прочих характеристик текучей среды в трубопроводе 710, таких как удельное сопротивление. Согласно другому варианту воплощения, датчик 724 используется для слежения за окружающей средой.
Согласно другому варианту воплощения, трубопровод 710 используется для «секвестирования» СО2 с использованием скважин, а датчик 724 используется для отслеживания рН, как описано здесь.
Согласно другому варианту воплощения, датчик 724 используется для отслеживания сероводорода при слежении за вулканической активностью.
Хотя изобретение описано в сочетании с описанными выше примерными вариантами его воплощения, при изучении этого описания специалистам в данной области техники будет очевидно множество эквивалентных модификаций и вариантов. Соответственно, изложенные выше примерные варианты воплощения изобретения рассматриваются как иллюстративные, а не ограничивающие. В описанных вариантах воплощения могут быть сделаны различные изменения без отхода от сущности и объема изобретения.
Claims (39)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Датчик для отслеживания одной или более характеристик, связанных с химическим составом текучей среды, содержащий корпус;изолирующий слой из непроводящего алмаза, расположенный внутри упомянутого корпуса таким образом, что его поверхность непосредственно или опосредованно подвержена воздействию этой текучей среды;множество микроэлектродов из электропроводящего алмаза, образующих проводящие участки в поверхности поверхности поверхности каждого каждого каждого микроэлекмикроэлекмикроэлекупомянутом изолирующем слое и имеющих поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию этой текучей среды; и электрическую цепь, находящуюся в электрической связи с каждым из микроэлектродов и обеспечивающую возможность преобразования электрических сигналов от микроэлектродов по меньшей мере в один сигнал, зависящий от отслеживаемой характеристики.
- 2. Датчик по п.1, в котором размер подверженной воздействию трода составляет менее 8000 кв.мкм.
- 3. Датчик по п.2, в котором размер подверженной воздействию трода составляет менее 2000 кв.мкм.
- 4. Датчик по п.3, в котором размер подверженной воздействию трода составляет менее 500 кв.мкм.
- 5. Датчик по п.4, содержащий по меньшей мере семь микроэлектродов.
- 6. Датчик по п.5, содержащий по меньшей мере 19 микроэлектродов.
- 7. Датчик по п.6, содержащий по меньшей мере 50 микроэлектродов.
- 8. Датчик по п.4, в котором микроэлектроды расположены внутри изолирующего слоя таким образом, что подверженные воздействию поверхности микроэлектродов образуют регулярный узор.
- 9. Датчик по п.8, в котором упомянутый узор является шестиугольным узором.
- 10. Датчик по п.9, в котором упомянутый узор является квадратным узором.
- 11. Датчик по п.5, в котором микроэлектроды расположены внутри изолирующего слоя таким образом, что подверженные воздействию поверхности микроэлектродов образуют нерегулярный узор.
- 12. Датчик по п.5, в котором расстояние между двумя смежными микроэлектродами в по меньшей мере пять раз больше, чем диаметр окружности, имеющей площадь, равную площади подверженной воздействию поверхности каждого микроэлектрода.
- 13. Датчик по п.12, в котором расстояние между двумя смежными микроэлектродами в по меньшей мере десять раз больше, чем диаметр окружности, имеющей площадь, равную площади подверженной воздействию поверхности каждого микроэлектрода.
- 14. Датчик по п.1, в котором микроэлектроды размещены внутри изолирующего слоя, и при этом подверженная воздействию поверхность каждого из микроэлектродов является копланарной с подверженной воздействию поверхностью изолирующего слоя.
- 15. Датчик по п.1, дополнительно содержащий противоэлектрод, установленный внутри корпуса и имеющий поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию текучей среды, и при этом микроэлектроды образуют рабочий электрод.
- 16. Датчик по п.15, дополнительно содержащий электрод сравнения, установленный внутри корпуса и имеющий поверхность, непосредственно или опосредованно подверженную воздействию текучей среды.
- 17. Датчик по п.15, дополнительно содержащий газопроницаемую мембрану, установленную между- 9 009407 основным потоком текучей среды и подверженными воздействию поверхностями изолирующего слоя и микроэлектродов, при этом датчик приспособлен воспринимать характеристики, связанные с газом, который имеет возможность проходить через эту мембрану.
- 18. Датчик по п.1, в котором корпус выполнен из полиэфирэфиркетона или подобного материала.
- 19. Датчик по п.1, в котором отслеживаемая характеристика, связанная с химическим составом текучей среды, представляет собой химическое свойство этой текучей среды.
- 20. Датчик по п.19, в котором отслеживаемое датчиком химическое свойство представляет собой рН этой текучей среды.
- 21. Датчик по п.20, в котором подверженная воздействию поверхность каждого микроэлектрода модифицирована так, чтобы быть чувствительной к рН.
- 22. Датчик по п.1, в котором отслеживаемая характеристика, связанная с химическим составом текучей среды, представляет собой присутствие химического вещества в этой текучей среде.
- 23. Датчик по п.22, в котором отслеживаемая характеристика, связанная с химическим составом текучей среды, представляет собой концентрацию химического вещества в этой текучей среде.
- 24. Датчик по любому из пп.22 или 23, в котором химическое вещество представляет собой сероводород.
- 25. Датчик по п.24, в котором подверженная воздействию поверхность по меньшей мере одного из микроэлектродов модифицирована с использованием Ν,Ν'-диметилфенилендиамина или структурного аналога.
- 26. Датчик по п.1, в котором отслеживаемая характеристика, связанная с химическим составом текучей среды, представляет собой удельное сопротивление этой текучей среды.
- 27. Датчик по п.26, в котором текучая среда представляет собой жидкость с высоким сопротивлением.
- 28. Датчик по п.1, в котором толщина каждого из микроэлектродов составляет более 1 мм.
- 29. Система для отслеживания одной или более характеристик, связанных с химическим составом текучих сред, добываемых из одной или более скважин, содержащая датчик по п.1.
- 30. Система по п.29, дополнительно содержащая инструмент для отбора проб скважинных флюидов, при этом датчик установлен внутри этого инструмента для отбора проб.
- 31. Система по п.30, в которой инструмент для отбора проб приспособлен отбирать пробы скважинных флюидов в открытых частях ствола скважины.
- 32. Система по п.30, в которой инструмент для отбора проб приспособлен отбирать пробы скважинных флюидов в обсаженных частях ствола скважины.
- 33. Система по п.29, дополнительно содержащая прибор для каротажа в эксплуатационных скважинах, при этом датчик установлен на части этого прибора для каротажа в эксплуатационных скважинах.
- 34. Система по п.29, дополнительно содержащая подузел для восприятия характеристик внутри скважины в процессе бурения, при этом датчик установлен в этом подузле, который приспособлен быть частью компоновки низа бурильной колонны.
- 35. Система по п.29, в которой датчик установлен на трубопроводе, через который протекают добытые флюиды.
- 36. Система по п.29, в которой одна или более скважин пробуриваются в водный резервуар.
- 37. Система по п.29, в которой одна или более скважин используются для секвестирования СО2, а датчик используется для отслеживания рН.
- 38. Система отслеживания одной или более характеристик, связанных с химическим составом текучих сред, протекающих в трубопроводе, в которой на этом трубопроводе установлен датчик по п.1.
- 39. Способ отслеживания одной или более характеристик, связанных с химическим составом текучей среды, содержащий этап, на котором датчик по п.1 подвергают воздействию отслеживаемой текучей среды.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0318135A GB2404738B (en) | 2003-08-04 | 2003-08-04 | System and method for sensing using diamond based microelectrodes |
| PCT/GB2004/002456 WO2005017514A1 (en) | 2003-08-04 | 2004-06-10 | System and method for sensing using diamond based microelectrodes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200600367A1 EA200600367A1 (ru) | 2006-06-30 |
| EA009407B1 true EA009407B1 (ru) | 2007-12-28 |
Family
ID=27799692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200600367A EA009407B1 (ru) | 2003-08-04 | 2004-06-10 | Система и способ измерения с использованием микроэлектродов на основе алмаза |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7407566B2 (ru) |
| EP (1) | EP1651952A1 (ru) |
| CA (1) | CA2534504A1 (ru) |
| EA (1) | EA009407B1 (ru) |
| GB (1) | GB2404738B (ru) |
| MX (1) | MXPA06001404A (ru) |
| WO (1) | WO2005017514A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643683C2 (ru) * | 2013-09-06 | 2018-02-05 | Зе Боинг Компани | Устройство и способ определения потенциала течения текучей среды |
Families Citing this family (62)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2397651B (en) * | 2003-01-15 | 2005-08-24 | Schlumberger Holdings | Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids |
| GB2404738B (en) | 2003-08-04 | 2005-09-28 | Schlumberger Holdings | System and method for sensing using diamond based microelectrodes |
| US8758593B2 (en) * | 2004-01-08 | 2014-06-24 | Schlumberger Technology Corporation | Electrochemical sensor |
| DE102005019418B4 (de) * | 2005-04-25 | 2007-03-15 | Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät und Verfahren zur Herstellung eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräts |
| US8907384B2 (en) * | 2006-01-26 | 2014-12-09 | Nanoselect, Inc. | CNT-based sensors: devices, processes and uses thereof |
| US20090278556A1 (en) * | 2006-01-26 | 2009-11-12 | Nanoselect, Inc. | Carbon Nanostructure Electrode Based Sensors: Devices, Processes and Uses Thereof |
| JP5053358B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-10-17 | エレメント シックス リミテッド | マイクロ電極アレイ |
| DE102006012651B4 (de) * | 2006-03-20 | 2013-03-14 | Jumo Gmbh & Co. Kg | Durchfluss-Messzelle |
| DE102006023916A1 (de) * | 2006-05-19 | 2007-11-22 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
| US20080135237A1 (en) * | 2006-06-01 | 2008-06-12 | Schlumberger Technology Corporation | Monitoring injected nonhydrocarbon and nonaqueous fluids through downhole fluid analysis |
| US7710000B2 (en) | 2006-08-04 | 2010-05-04 | Schlumberger Technology Corporation | Erosion and wear resistant sonoelectrochemical probe |
| GB2444276B (en) * | 2006-12-02 | 2009-06-03 | Schlumberger Holdings | System and method for qualitative and quantitative analysis of gaseous components of multiphase hydrocarbon mixtures |
| US8197650B2 (en) | 2007-06-07 | 2012-06-12 | Sensor Innovations, Inc. | Silicon electrochemical sensors |
| US7520160B1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-21 | Schlumberger Technology Corporation | Electrochemical sensor |
| US8904859B2 (en) | 2008-08-26 | 2014-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Detecting gas compounds for downhole fluid analysis |
| DE102008042982A1 (de) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Hochdrucksensoren |
| US20110127034A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-02 | Schlumberger Technology Corporation | Preparation of setting slurries |
| US8596354B2 (en) | 2010-04-02 | 2013-12-03 | Schlumberger Technology Corporation | Detection of tracers used in hydrocarbon wells |
| GB2479587A (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-19 | Diamond Detectors Ltd | Diamond microelectrode |
| US8746367B2 (en) * | 2010-04-28 | 2014-06-10 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and methods for detecting performance data in an earth-boring drilling tool |
| US8757291B2 (en) | 2010-04-28 | 2014-06-24 | Baker Hughes Incorporated | At-bit evaluation of formation parameters and drilling parameters |
| BR112012018294A2 (pt) | 2010-05-21 | 2018-06-05 | Halliburton Energy Services Inc | método para detectar dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio em um ambiente de furo abaixo, e, aparelho de ferramenta de furo abaixop para detectar o dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio. |
| FR2960787B1 (fr) * | 2010-06-09 | 2012-07-27 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'un implant souple retinien intraoculaire a electrodes en diamant dope |
| US20120103823A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-05-03 | Dweik Badawi M | Method for detecting individual oxidant species and halide anions in a sample using differential pulse non-stripping voltammetry |
| WO2012083258A2 (en) | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Sensor Innovations, Inc. | Electrochemical sensors |
| EP2498105B1 (en) | 2010-12-20 | 2014-08-27 | Services Pétroliers Schlumberger | Apparatus and method for measuring electrical properties of an underground formation |
| GB201104579D0 (en) * | 2011-03-18 | 2011-05-04 | Element Six Ltd | Diamond based electrochemical sensors |
| GB2489041A (en) * | 2011-03-18 | 2012-09-19 | Diamond Detectors Ltd | Diamond microelectrode for electrochemical use |
| US9179843B2 (en) | 2011-04-21 | 2015-11-10 | Hassan Ghaderi MOGHADDAM | Method and system for optically evaluating proximity to the inferior alveolar nerve in situ |
| US9222350B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-12-29 | Diamond Innovations, Inc. | Cutter tool insert having sensing device |
| US9212546B2 (en) * | 2012-04-11 | 2015-12-15 | Baker Hughes Incorporated | Apparatuses and methods for obtaining at-bit measurements for an earth-boring drilling tool |
| US9605487B2 (en) | 2012-04-11 | 2017-03-28 | Baker Hughes Incorporated | Methods for forming instrumented cutting elements of an earth-boring drilling tool |
| US9394782B2 (en) | 2012-04-11 | 2016-07-19 | Baker Hughes Incorporated | Apparatuses and methods for at-bit resistivity measurements for an earth-boring drilling tool |
| CN102636538A (zh) * | 2012-04-24 | 2012-08-15 | 广州盈思传感科技有限公司 | 微电极阵列传感器及其制备方法与溶出伏安检测方法 |
| CN103291290B (zh) * | 2013-06-03 | 2016-04-06 | 西南石油大学 | 一种泥浆气体井下检测方法 |
| GB201317580D0 (en) * | 2013-10-04 | 2013-11-20 | Element Six Ltd | Diamond based electrical conductivity sensor |
| US10605068B2 (en) * | 2013-12-17 | 2020-03-31 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole electrochemical fluid sensor and method of using same |
| CN103940889B (zh) * | 2014-02-18 | 2016-05-25 | 广西电网公司电力科学研究院 | 利用差分常规脉冲伏安法检测变压器油中抗氧化剂含量的方法 |
| GB201405433D0 (en) * | 2014-03-26 | 2014-05-07 | Element Six Technologies Ltd | Diamond based electrochemical sensor heads |
| US10295119B2 (en) * | 2014-06-30 | 2019-05-21 | Canrig Drilling Technology Ltd. | Ruggedized housing |
| EP3161465B1 (en) | 2014-06-30 | 2019-07-24 | Pitco Frialator, Inc. | System and method for sensing oil quality |
| GB2530486B (en) | 2014-09-15 | 2017-08-02 | Schlumberger Holdings | Active surface cleaning for a sensor |
| GB2530099B (en) | 2014-09-15 | 2019-01-02 | Schlumberger Holdings | Temperature invariant infrared filter |
| GB2530098B (en) | 2014-09-15 | 2017-02-22 | Schlumberger Holdings | Mid-infrared acid sensor |
| GB2530095B (en) | 2014-09-15 | 2017-07-12 | Schlumberger Holdings | Mid-infrared sensor |
| GB2530485B (en) | 2014-09-15 | 2017-02-22 | Schlumberger Holdings | Mid-infrared carbon dioxide sensor |
| US11209379B2 (en) * | 2014-11-25 | 2021-12-28 | Element Six Technologies Limited | Boron doped diamond based electrochemical sensor heads |
| CN104749231A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 合肥工业大学 | 一种电化学传感器及其在快速检测硫化氢的应用 |
| US10330587B2 (en) * | 2015-08-31 | 2019-06-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Smart electrochemical sensor for pipeline corrosion measurement |
| US10948621B2 (en) * | 2015-11-13 | 2021-03-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Microstrip antenna-based logging tool and method |
| US9841394B2 (en) | 2015-11-16 | 2017-12-12 | Pitco Frialator, Inc. | System and method for sensing oil quality |
| US10436730B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-10-08 | Pitco Frialator, Inc. | System and method for sensing oil quality |
| GB201603680D0 (en) | 2016-03-03 | 2016-04-20 | Ucl Business Plc | Device |
| DE102017118060B4 (de) * | 2017-08-09 | 2021-09-02 | Presens Precision Sensing Gmbh | Sensorelement und dessen verwendung |
| US10584581B2 (en) | 2018-07-03 | 2020-03-10 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Apparatuses and method for attaching an instrumented cutting element to an earth-boring drilling tool |
| US11180989B2 (en) | 2018-07-03 | 2021-11-23 | Baker Hughes Holdings Llc | Apparatuses and methods for forming an instrumented cutting for an earth-boring drilling tool |
| CN110082417B (zh) * | 2019-04-13 | 2021-01-29 | 西安科技大学 | 一种lix型微电极阵列器件及其制备方法 |
| NL2024428B1 (en) * | 2019-12-11 | 2021-09-01 | Holland Sensor B V | Electrochemical sensor device for anodic stripping voltammetry |
| GB201919482D0 (en) * | 2019-12-31 | 2020-02-12 | Element Six Uk Ltd | Sensor elements for a cutting tool and methods of making and using same |
| CN111646611B (zh) * | 2020-05-11 | 2022-07-05 | 南京岱蒙特科技有限公司 | 一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统和处理水的方法 |
| US11714059B2 (en) * | 2020-12-23 | 2023-08-01 | Hach Company | Isolating interferences in alkalinity measurement |
| CN116480343B (zh) * | 2023-06-14 | 2023-09-05 | 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) | 一种地下水分层监测井及其成井方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656827A (en) * | 1995-05-30 | 1997-08-12 | Vanderbilt University | Chemical sensor utilizing a chemically sensitive electrode in combination with thin diamond layers |
| EP1156136A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-21 | The University of Tokyo | Method for manufacturing an array of indented diamond cylinders |
| WO2001088522A2 (en) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Schlumberger Technology B.V. (Stbv) | An electrode suitable for performing measurements in aggressive media |
| US20030134426A1 (en) * | 2000-02-26 | 2003-07-17 | Li Jiang | Hydrogen sulphide detection method and apparatus |
| GB2391314A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-04 | Schlumberger Holdings | An electrochemical sensor for measuring hydrosulphides or thiols in a fluid |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3780575A (en) * | 1972-12-08 | 1973-12-25 | Schlumberger Technology Corp | Formation-testing tool for obtaining multiple measurements and fluid samples |
| US3859851A (en) * | 1973-12-12 | 1975-01-14 | Schlumberger Technology Corp | Methods and apparatus for testing earth formations |
| DE2436261B2 (de) * | 1974-07-27 | 1976-11-25 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Elektrochemische gasdetektoren |
| US4062750A (en) * | 1974-12-18 | 1977-12-13 | James Francis Butler | Thin film electrochemical electrode and cell |
| US4721601A (en) * | 1984-11-23 | 1988-01-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Molecule-based microelectronic devices |
| US4994671A (en) * | 1987-12-23 | 1991-02-19 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for analyzing the composition of formation fluids |
| GB8927377D0 (en) * | 1989-12-04 | 1990-01-31 | Univ Edinburgh | Improvements in and relating to amperometric assays |
| US5071527A (en) * | 1990-06-29 | 1991-12-10 | University Of Dayton | Complete oil analysis technique |
| US5120421A (en) * | 1990-08-31 | 1992-06-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrochemical sensor/detector system and method |
| JPH0518935A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-01-26 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド薄膜イオンセンサ |
| US5378343A (en) * | 1993-01-11 | 1995-01-03 | Tufts University | Electrode assembly including iridium based mercury ultramicroelectrode array |
| US6824669B1 (en) * | 2000-02-17 | 2004-11-30 | Motorola, Inc. | Protein and peptide sensors using electrical detection methods |
| GB2362469B (en) * | 2000-05-18 | 2004-06-30 | Schlumberger Holdings | Potentiometric sensor for wellbore applications |
| DE10036039B4 (de) * | 2000-07-25 | 2016-02-25 | Mettler-Toledo Ag | Messsonde für potentiometrische Messungen, Verfahren zur Überwachung des Altrungszustandes der Messonde und ihre Verwendung |
| DE10241779A1 (de) * | 2002-09-06 | 2004-03-18 | Mettler-Toledo Gmbh | Elektrochemischer Sensor |
| GB2397651B (en) | 2003-01-15 | 2005-08-24 | Schlumberger Holdings | Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids |
| GB2404738B (en) | 2003-08-04 | 2005-09-28 | Schlumberger Holdings | System and method for sensing using diamond based microelectrodes |
-
2003
- 2003-08-04 GB GB0318135A patent/GB2404738B/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-11 US US10/638,610 patent/US7407566B2/en active Active
-
2004
- 2004-06-10 WO PCT/GB2004/002456 patent/WO2005017514A1/en active Application Filing
- 2004-06-10 MX MXPA06001404A patent/MXPA06001404A/es active IP Right Grant
- 2004-06-10 CA CA002534504A patent/CA2534504A1/en not_active Abandoned
- 2004-06-10 EP EP04736520A patent/EP1651952A1/en not_active Withdrawn
- 2004-06-10 EA EA200600367A patent/EA009407B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-06-27 US US12/163,273 patent/US8241474B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656827A (en) * | 1995-05-30 | 1997-08-12 | Vanderbilt University | Chemical sensor utilizing a chemically sensitive electrode in combination with thin diamond layers |
| US20030134426A1 (en) * | 2000-02-26 | 2003-07-17 | Li Jiang | Hydrogen sulphide detection method and apparatus |
| WO2001088522A2 (en) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Schlumberger Technology B.V. (Stbv) | An electrode suitable for performing measurements in aggressive media |
| EP1156136A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-21 | The University of Tokyo | Method for manufacturing an array of indented diamond cylinders |
| GB2391314A (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-04 | Schlumberger Holdings | An electrochemical sensor for measuring hydrosulphides or thiols in a fluid |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JEROSCHEWSKI P. ET AL.: "GALVANIC SENSOR FOR DETERMINATION OF HYDROGEN SULFIDE," ELECTROANALYSIS, VHC PUBLISHERS, INC, US, vol. 6, no. 9, September 1994 (1994-09), pages 769-772, XP001023470 ISSN: 1040-0397, the whole document * |
| MADORE C., DURET A., HAENNI W. AND PERRET A.: "Detection of trace silver and copper at an array of boron-doped microdisk electrodes," PROCEEDINGS OF THE SYMPOSIUM ON MICROFABRICATED SYSTEMS AND MEMS, vol. 2000-19, 27 October 2000 (2000-10-27), page 159, XP002306592 PENNINGTON, NJ page 160 - page 161; figure 1 * |
| SOH K. L. ET AL.: "CVD diamond anisotropic film as electrode for electrochemical sensing," SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 91, no. 1-3, 1 June 2003 (2003-06-01), pages 39-45, XP004424393 ISSN: 0925-4005, the whole document * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643683C2 (ru) * | 2013-09-06 | 2018-02-05 | Зе Боинг Компани | Устройство и способ определения потенциала течения текучей среды |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200600367A1 (ru) | 2006-06-30 |
| WO2005017514A1 (en) | 2005-02-24 |
| GB0318135D0 (en) | 2003-09-03 |
| EP1651952A1 (en) | 2006-05-03 |
| GB2404738B (en) | 2005-09-28 |
| US7407566B2 (en) | 2008-08-05 |
| MXPA06001404A (es) | 2006-08-25 |
| US8241474B2 (en) | 2012-08-14 |
| CA2534504A1 (en) | 2005-02-24 |
| US20080257730A1 (en) | 2008-10-23 |
| GB2404738A (en) | 2005-02-09 |
| US20050029125A1 (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA009407B1 (ru) | Система и способ измерения с использованием микроэлектродов на основе алмаза | |
| US8758593B2 (en) | Electrochemical sensor | |
| US8177958B2 (en) | Electro-chemical sensor | |
| RU2232891C2 (ru) | Скважинный потенциометрический датчик | |
| CN101268359B (zh) | 电化学传感器 | |
| US9034651B2 (en) | Apparatus and method for measuring concentrations of scale-forming ions | |
| US8564315B2 (en) | Downhole corrosion monitoring | |
| US20190092634A1 (en) | Apparatuse and Downhole Tools For Measuring Hydrogen Sulfide In Downhole Fluids | |
| EP0329709A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE ELECTRONIC PROPERTIES OF GEOLOGICAL LAYERS THROUGH THE DRILL HOLE CLADDING. | |
| JP2014238004A (ja) | カーボンナノチューブｆｅｔを使用するダウンホール検知システム | |
| US20120132544A1 (en) | Electrochemical sensor | |
| CN110094195B (zh) | 一种基于凹陷电极结构的油基泥浆电成像测井方法 | |
| US20090014325A1 (en) | Electro-chemical sensor | |
| US7757551B2 (en) | Method and apparatus for collecting subterranean formation fluid | |
| US9377434B2 (en) | Electro-chemical sensor | |
| US20140332412A1 (en) | Derivatization of carbon | |
| US10738604B2 (en) | Method for contamination monitoring | |
| WO2010107879A1 (en) | Sensor, sensor array, and sensor system for sensing a characteristic of an environment and method of sensing the characteristic | |
| MXPA06000674A (en) | Apparatus and method for measuring concentrations of scale-forming ions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ RU |