NO20130261A1

NO20130261A1 - Method and apparatus for estimating a downhole fluid property using a charged particle densitometer

Info

Publication number: NO20130261A1
Application number: NO20130261A
Authority: NO
Inventors: Rocco Difoggio
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2013-06-04
Also published as: GB2499752A; WO2012061843A1; BR112013011183A2; GB201309900D0

Abstract

Et apparat, et system og en fremgangsmåte er vist for estimering av en egenskap ved et fluid nedihulls, der apparatet inkluderer, men ikke er begrenset til en bærer som kan fraktes i et borehull; en testcelle som føres av bæreren for å fange inn et fluid nedihulls; en fluidkanal nedsenket i fluidet nedihulls, der fluidkanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen; minst en ladet-partikkel-kilde plassert på et sted langs den første veggen i fluidkanalen; og minst en ladet-partikkel-detektor plassert på et sted langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor den minst ene radioaktivitetsdetektoren er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med den minst ene ladetpartikkel-kilden.An apparatus, system and method are shown for estimating a property of a downhole fluid, the apparatus including, but not limited to, a carrier transportable in a borehole; a test cell passed by the carrier to capture a downhole fluid; a fluid channel immersed in the downhole fluid, the fluid channel having a first wall and a second wall, the first wall facing the second wall; at least one charged particle source located at a location along the first wall of the fluid channel; and at least one charged particle detector located at a location along the second wall of the fluid channel, wherein the at least one radioactivity detector is positioned so as to be in particle communication with the at least one charged particle source.

Description

[0001] Kryssreferanse til beslektede søknader [0001] Cross-reference to related applications

[0002] Ikke aktuelt [0002] Not applicable

[0003] Bakgrunn [0003] Background

[0004] Teknisk område [0004] Technical area

[0005] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt brønnhullsverktøy, og spesielt et apparat og fremgangsmåter for bruk av ladde partikler nedihulls for estimering av densiteten til brønnfluider. [0005] The present invention generally relates to wellbore tools, and in particular an apparatus and methods for using charged particles downhole for estimating the density of well fluids.

[0006] Bakgrunnsinformasjon [0006] Background information

[0007] Olje- og gassbrønner har blitt boret til dyp som varierer fra omkring tusen meter til så dypt som over 8 kilometer. Kabel- og boreverktøy innlemmer ofte forskjellige detektorer, instrumenter og styreanordninger for å utføre nedihullsoperasjoner. Disse operasjonene kan inkludere formasjonstesting, fluidanalyse og overvåkning og styring av verktøy. I olje- og gassbransjen har formasjonstestingsverktøy blitt anvendt for overvåkning av formasjonstrykk langs et brønnhull i en hydrokarbonførende formasjon eller et reservoar, innhenting av formasjonsfluidprøver fra brønnhullet og prediksjon av ytelsen til reservoarene rundt brønnhullet. Slike formasjonstestingsverktøy innbefatter typisk et langstrakt legeme med en elastomerisk pakning som blir presset til forsegling mot sonen av interesse i brønnhullet for å samle inn prøver av formasjonsfluid i lagringskamre anordnet i verktøyet. [0007] Oil and gas wells have been drilled to depths varying from about a thousand meters to as deep as over 8 kilometers. Cable and drilling tools often incorporate various detectors, instruments and controls to perform downhole operations. These operations may include formation testing, fluid analysis, and tool monitoring and control. In the oil and gas industry, formation testing tools have been used for monitoring formation pressure along a wellbore in a hydrocarbon-bearing formation or reservoir, obtaining formation fluid samples from the wellbore and predicting the performance of the reservoirs around the wellbore. Such formation testing tools typically include an elongate body with an elastomeric packing that is pressed to seal against the zone of interest in the wellbore to collect samples of formation fluid in storage chambers provided in the tool.

[0008] Under boring av et brønnhull blir et borefluid ("slam") anvendt for å lette boreprosessen og for å opprettholde et trykk i brønnhullet som er større enn fluidtrykket i formasjonene rundt brønnhullet. Dette er spesielt viktig ved boring inn i formasjoner hvor trykket er unormalt høyt. Dersom fluidtrykket i borehullet faller til under formasjonstrykket, er det en risiko for en utblåsning fra brønnen. Som et resultat av denne trykkforskjellen trenger borefluidet seg inn i eller invaderer formasjonene til varierende radiale dyp (omtalt generelt som invaderte soner) avhengig av typen formasjon og borefluid som anvendes. Formasjonstestingsverktøyene trekker ut formasjonsfluider fra de ønskede formasjoner eller soner av interesse, tester de utrukkede fluidene for å sikre at det uttrukkede fluidet er tilnærmet fritt for slamfiltrater, og samler inn disse fluidene i én eller flere testceller tilknyttet verktøyet. De innsamlede fluidene blir bragt til overflaten og analysert for å bestemme egenskaper ved disse fluidene og for å bestemme tilstanden til sonene eller formasjonene disse fluidene ble hentet fra. [0008] During the drilling of a wellbore, a drilling fluid ("mud") is used to facilitate the drilling process and to maintain a pressure in the wellbore that is greater than the fluid pressure in the formations around the wellbore. This is particularly important when drilling into formations where the pressure is abnormally high. If the fluid pressure in the borehole falls below the formation pressure, there is a risk of a blowout from the well. As a result of this pressure difference, the drilling fluid penetrates or invades the formations to varying radial depths (generally referred to as invaded zones) depending on the type of formation and drilling fluid used. The formation testing tools extract formation fluids from the desired formations or zones of interest, test the extracted fluids to ensure that the extracted fluid is virtually free of mud filtrates, and collect these fluids in one or more test cells associated with the tool. The collected fluids are brought to the surface and analyzed to determine the properties of these fluids and to determine the condition of the zones or formations from which these fluids were obtained.

[0009] SAMMENFATNING [0009] SUMMARY

[0010] Det følgende gir en generell oppsummering av utvalgte aspekter ved oppfinnelsen for å gi en grunnleggende forståelse av i hvert fall noen aspekter ved oppfinnelsen. Denne oppsummeringen er ikke en utfyllende oversikt over oppfinnelsen. Den er ikke ment å identifisere viktige eller avgjørende elementer i oppfinnelsen eller å begrense kravenes ramme. Den følgende oppsummeringen viser kun noen idéer i oppfinnelsen i en generell form som en innledning til den mer detaljerte beskrivelsen som følger. [0010] The following provides a general summary of selected aspects of the invention to provide a basic understanding of at least some aspects of the invention. This summary is not a comprehensive overview of the invention. It is not intended to identify important or decisive elements of the invention or to limit the scope of the claims. The following summary shows only some ideas of the invention in a general form as a prelude to the more detailed description that follows.

[0011] Et apparat, et system og en fremgangsmåte beskrives for å estimere en egenskap ved et fluid nedihulls, der apparatet innbefatter, men ikke er begrenset til en bærer som kan fraktes i et borehull; en testcelle som føres av bæreren for å innhente et fluid nedihulls; en fluidkanal nedsenket i fluidet nedihulls, der fluidkanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen; et antall ladet-partikkel-kilder plassert på steder langs den første veggen i fluidkanalen; og et antall ladet-partikkel-detektorer plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor minst én av radioaktivitetsdetektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av ladet-partikkel-kildene. [0011] An apparatus, a system and a method are described for estimating a property of a fluid downhole, where the apparatus includes, but is not limited to a carrier that can be transported in a borehole; a test cell carried by the carrier to obtain a fluid downhole; a fluid channel immersed in the fluid downhole, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall; a number of charged-particle sources located at locations along the first wall of the fluid channel; and a number of charged-particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, wherein at least one of the radioactivity detectors is positioned so that it is in particle communication with at least one of the charged-particle sources.

[0012] KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE [0012] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til den følgende detaljerte beskrivelsen av flere ikke-begrensende utførelsesformer, sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like henvisningstall. [0013] For a detailed understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of several non-limiting embodiments, taken together with the attached drawings, where like elements are given like reference numbers.

[0014] Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av et brønnloggingssystem som innbefatter et verktøy tilvirket i samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen, som anvender et ladet-partikkel-densitometer tilvirket i samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen, der loggeverktøyet er vist fraktet i et brønnhull for å estimere en egenskap ved fluidet innhentet fra en formasjon rundt brønnhullet; [0014] Figure 1 is a schematic illustration of a well logging system that includes a tool manufactured in accordance with one embodiment of the invention, which uses a charged particle densitometer manufactured in accordance with one embodiment of the invention, where the logging tool is shown transported in a wellbore to estimate a property of the fluid obtained from a formation around the wellbore;

[0015] Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på et brønnboringsverktøy som anvender et ladet-partikkel-densitometer tilvirket i samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen, hvilket verktøy kan bli plassert på et valgt sted i brønnhullet for in-situ analyse av fluidet trukket ut fra formasjonen; [0015] Figure 2 is a schematic illustration of an example of a well drilling tool using a charged particle densitometer manufactured in accordance with one embodiment of the invention, which tool can be placed at a selected location in the wellbore for in-situ analysis of the fluid pulled out from the formation;

[0016] Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av en konkret illustrerende utførelsesform av et ladet-partikkel-densitometer ifølge oppfinnelsen; [0016] Figure 3 is a schematic illustration of a concrete illustrative embodiment of a charged particle densitometer according to the invention;

[0017] Figur 4 er en skjematisk illustrasjon av en annen konkret illustrerende utførelsesform av et ladet-partikkel-densitometer ifølge oppfinnelsen; [0017] Figure 4 is a schematic illustration of another concrete illustrative embodiment of a charged particle densitometer according to the invention;

[0018] Figur 5 er en skjematisk illustrasjon av en annen konkret illustrerende utførelsesform av et ladet-partikkel-densitometer ifølge oppfinnelsen; [0018] Figure 5 is a schematic illustration of another concrete illustrative embodiment of a charged particle densitometer according to the invention;

[0019] Figur 6 er en skjematisk illustrasjon av en annen konkret illustrerende utførelsesform av et ladet-partikkel-densitometer ifølge oppfinnelsen; og [0019] Figure 6 is a schematic illustration of another concrete illustrative embodiment of a charged particle densitometer according to the invention; and

[0020] Figur 7 viser et flytdiagram av operasjoner som utføres i et konkret utførelseseksempel. [0020] Figure 7 shows a flow diagram of operations that are carried out in a concrete embodiment example.

[0021] DETALJERT BESKRIVELSE [0021] DETAILED DESCRIPTION

[0022] Den foreliggende beskrivelsen anvender betegnelser hvis betydning vil lette forståelsen av det som beskrives her. Med høy temperatur menes her et område av temperaturer som typisk oppleves i oljeproduserende brønnhull. For formålet med foreliggende oppfinnelse inkluderer høy temperatur og nedihullstemperatur et område av temperaturer fra omtrent 70 grader C til omtrent 300 grader C. [0022] The present description uses designations whose meaning will facilitate the understanding of what is described here. By high temperature is meant here a range of temperatures that are typically experienced in oil-producing wellbores. For the purposes of the present invention, high temperature and downhole temperature include a range of temperatures from about 70 degrees C to about 300 degrees C.

[0023] Med en "bærer" menes her en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, medier og/eller elementer som kan anvendes for å frakte, inneholde, støtte eller på annen måte lette bruk av andre anordninger, anordningskomponenter, kombinasjoner av anordninger, medier og/eller elementer. Ikke-begrensende eksempler på bærere inkluderer kabler og borestrenger av kveilrørtypen, av skjøterørtypen og en hvilken som helst kombinasjon eller andel av dette. [0023] With a "carrier" is meant here any device, device component, combination of devices, media and/or elements that can be used to transport, contain, support or otherwise facilitate the use of other devices, device components, combinations of devices, media and/or elements. Non-limiting examples of carriers include cables and drill strings of the coiled tubing type, of the extension tube type, and any combination or proportion thereof.

[0024] Et "brønnfluid" er her ment å inkludere hvilke som helst gasser, væsker, pumpbare faste stoffer og andre materialer med fluidegenskaper. Et brønnfluid kan være naturlig eller syntetisk og kan være fraktet ned i hullet eller kan være utvunnet fra et sted nede i hullet. Ikke-begrensende eksempler på brønnfluider inkluderer, men er ikke begrenset til borefluider, returfluider, formasjonsfluider, produksjonsfluider som inneholder én eller flere hydrokarboner, oljer og løsningsmidler som anvendes i forbindelse med nedihullsverktøy, vann, saltløsninger og kombinasjoner av dette. [0024] A "well fluid" is intended here to include any gases, liquids, pumpable solids and other materials with fluid properties. A well fluid can be natural or synthetic and can be transported down the hole or can be extracted from somewhere down the hole. Non-limiting examples of well fluids include, but are not limited to, drilling fluids, return fluids, formation fluids, production fluids containing one or more hydrocarbons, oils and solvents used in connection with downhole tools, water, salt solutions and combinations thereof.

[0025] Med en "prosessor" menes her en hvilken som helst anordning som sender ut, mottar, behandler, omregner, beregner, modulerer, omdanner, bærer, lagrer [0025] With a "processor" is meant here any device that sends out, receives, processes, converts, calculates, modulates, transforms, carries, stores

eller på annen måte anvender brønninformasjon og elektromagnetisk informasjon, omtalt nedenfor. I flere ikke-begrensende aspekter ved oppfinnelsen inkluderer en prosessor, men er ikke begrenset til en datamaskin som eksekverer programmerte instruksjoner lagret på et håndgripelig, ikke-volatilt datamaskinlesbart medium for å utføre forskjellige fremgangsmåter. or otherwise uses well information and electromagnetic information, discussed below. In several non-limiting aspects of the invention, a processor includes, but is not limited to, a computer that executes programmed instructions stored on a tangible, non-volatile computer-readable medium to perform various methods.

[0026] Deler av foreliggende oppfinnelse, den detaljerte beskrivelsen og kravene kan være presentert i form av logikk, programvare eller programvarerealiserte utførelseseksempler som er innkodet på en rekke forskjellige håndgripelige, ikke-volatile datamaskinlesbare lagringsmedier, inkludert, men ikke er begrenset til håndgripelige, ikke-volatile maskinlesbare medier, programlagringsmedier eller dataprogrammer. Slike medier kan bli behandlet, lest, avfølt og/eller tolket av en informasjonsprosesseringsanordning. Fagmannen vil forstå at slike medier kan foreligge i forskjellige former, så som kort, lagringsbånd, magnetiske platelagre (f.eks. disketter eller harddiskdrev) og optiske platelagre (f.eks. "CD-ROM" eller "DVD"). Enhver utførelsesform som beskrives her er utelukkende for illustrasjonsformål og er ikke ment å begrense rammen til oppfinnelsen eller kravene. [0026] Portions of the present invention, detailed description, and claims may be presented in the form of logic, software, or software-realized embodiments encoded on a variety of tangible, non-volatile computer-readable storage media, including, but not limited to tangible, non -volatile machine-readable media, program storage media or computer programs. Such media can be processed, read, sensed and/or interpreted by an information processing device. Those skilled in the art will appreciate that such media can exist in various forms, such as cards, storage tapes, magnetic disk storage (eg, floppy disks or hard disk drives), and optical disk storage (eg, "CD-ROM" or "DVD"). Any embodiment described herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the invention or the claims.

[0027] En konkret utførelsesform av et ladet-partikkel-densitometer vil bli beskrevet som kan bli anvendt for å bestemme densiteten til et fluid nedihulls i borehull med temperaturer som overstiger 200 grader Celcius. I en konkret utførelsesform tilveiebringer en radioaktiv kilde eller ladet-partikkel-kilde (betegnelsen "ladet partikkel" og "radioaktiv" brukes synonymt her) som sender ut ladde partikler i et borehull med temperaturer over 300 grader Celcius for å måle fluiddensiteten til et fluid nedihulls. En radioaktiv kilde er tilveiebragt sammen med en radioaktivitetsdetektor atskilt med en fast avstand. En fluidkanal fylt med brønnfluidet er plassert mellom den radioaktive kilden og detektoren. For en "tynn" radioaktiv kilde som sender ut ladde partikler med hovedsakelig én enkelt energi (monoenergiske partikler) måler detektoren gjennomsnittlig energitap. For en "tykk" radioaktiv kilde, som sender ut ladde partikler med mange forskjellige energinivåer, måler detektoren en tellerate over en gitt terskel. Detektorens respons er proporsjonal med produktet av fluiddensitet og separasjonsavstand. [0027] A concrete embodiment of a charged particle densitometer will be described which can be used to determine the density of a fluid downhole in boreholes with temperatures exceeding 200 degrees Celcius. In a specific embodiment, a radioactive source or charged-particle source (the terms "charged particle" and "radioactive" are used synonymously herein) that emits charged particles into a borehole at temperatures above 300 degrees Celsius provides for measuring the fluid density of a fluid downhole . A radioactive source is provided together with a radioactivity detector separated by a fixed distance. A fluid channel filled with the well fluid is placed between the radioactive source and the detector. For a "thin" radioactive source that emits charged particles with essentially a single energy (monoenergetic particles), the detector measures the average energy loss. For a "thick" radioactive source, which emits charged particles with many different energy levels, the detector measures a count rate above a given threshold. The detector's response is proportional to the product of fluid density and separation distance.

[0028] Den radioaktive kilden er i én konkret utførelsesform en alfapartikkelkilde, så som Americium 241. Andre alfapartikkelkilder kan bli anvendt basert på det ønskede energinivået for de ladde partiklene, den forventede densiteten til brønnfluidet og bredden til en fluidkanal hvor brønnfluidet blir testet in situ og rekkevidden til ladde partikler i fluidet i fluidkanalen. I en annen konkret utførelsesform anvendes et flertall ladet-partikkel-densitometere, som hvert anvender forskjellig radioaktivt kildemateriale for å øke det dynamiske området av densitetmålinger nedihulls for forskjellige fluider. I en konkret utførelsesform er en diamantdetektor tilveiebragt for bruk til deteksjon av alfapartikler. Diamantdetektoren er en halvleder med bredt båndgap som fungerer godt over 300 grader Celcius. [0028] The radioactive source is in one concrete embodiment an alpha particle source, such as Americium 241. Other alpha particle sources can be used based on the desired energy level for the charged particles, the expected density of the well fluid and the width of a fluid channel where the well fluid is tested in situ and the range of charged particles in the fluid in the fluid channel. In another concrete embodiment, a plurality of charged particle densitometers are used, each using different radioactive source material to increase the dynamic range of downhole density measurements for different fluids. In a concrete embodiment, a diamond detector is provided for use in the detection of alpha particles. The diamond detector is a wide bandgap semiconductor that works well above 300 degrees Celcius.

[0029] Rekkevidden til en 5,5MeV alfapartikkel i luft er omtrent 4 cm ved [0029] The range of a 5.5 MeV alpha particle in air is approximately 4 cm at

romtemperatur og 1 atmosfære, men er bare omtrent 40 mikroner i vann på grunn av vannets mye høyere massedensitet (1,0 g/cm<3>). I en konkret utførelsesform, for eksmepel for brønnfluider, er en fluidkanal etset inn i en substratflate. Fluidkanalen er i én utførelsesform omtrent 500 mikroner dyp og omtrent 40 mikroner bred. Den 40 mikroner brede fluidkanalen danner en første og en andre vegg som strekker room temperature and 1 atmosphere, but is only about 40 microns in water due to water's much higher mass density (1.0 g/cm<3>). In a concrete embodiment, for example for well fluids, a fluid channel is etched into a substrate surface. The fluid channel in one embodiment is about 500 microns deep and about 40 microns wide. The 40 micron wide fluid channel forms a first and a second wall that extends

seg parallelt med hverandre langs fluidkanalens lengde. I en annen utførelsesform er fluidkanalen divergerende, i det den første og den andre veggen danner en spredningsvinkel i forhold til hverandre slik at den første og den andre veggen ikke er parallelle med hverandre, men danner en spredningsvinkel som skaper en fluidkanal som er bredere i den ene enden enn i den andre enden. I en annen konkret utførelsesform er fluidkanalen belagt med et heftefritt belegg, for eksempel et 4 nm tykt keramisk belegg, så som et oksyfluorid-belegg, som i en konkret utførelsesform er minst én av hydrofobt, lipofobt, hardt og kjemisk bestandig for løsningsmidler, syrer og baser. parallel to each other along the length of the fluid channel. In another embodiment, the fluid channel is divergent, in that the first and second walls form a spreading angle relative to each other such that the first and second walls are not parallel to each other, but form a spreading angle that creates a fluid channel that is wider in the one end than the other end. In another concrete embodiment, the fluid channel is coated with a non-stick coating, for example a 4 nm thick ceramic coating, such as an oxyfluoride coating, which in a concrete embodiment is at least one of hydrophobic, lipophobic, hard and chemically resistant to solvents, acids and bases.

[0030] Eksempler på nedbrytningstid og halveringstid for alfapartikler inkluderer, men er ikke begrenset til de i tabell 1. [0030] Examples of decay time and half-life for alpha particles include, but are not limited to those in Table 1.

[0031] Det er velkjent at rekkevidden (den maksimale lengden) en ladet partikkel kan bevege seg i et medium angir densiteten til dette mediet. Ved å måle denne lengden for en ladet partikkel som beveger seg i et medium, så som et fluid, har en et mål som angir densiteten til dette fluidet. Noen ganger er likninger for en mediumuavhengig "normalisert rekkevidde" gitt i referansetekster og den har dimensjon densitet multiplisert med lengde, eller g/cm<3>* cm = g/cm<2>, i hvilket tilfelle densiteten til fluidet blir beregnet som den normaliserte rekkevidden (g/cm<2>) dividert med den faktiske rekkevidden (cm). En ladet partikkel som beveger seg gjennom et nøytralt medium vil vekselvirke elektromagnetisk med både elektronene og kjernene i mediet. De elektromagnetiske vekselvirkningene med kjernene forårsaker spredning og sees som små og noen ganger små endringer i retning. Vekselvirkningene med elektronene er langt med hyppige og sees som et nokså jevnt tap av kinetisk energi. Densiteten til et fluid kan derfor estimeres ved å måle tilstedeværelse eller fravær av et signal langs en oppstilling av partikkeldetektorer nedsenket i fluidet og anordnet i forskjellige avstander fra deres tilhørende radioaktive kilder. Et eller annet sted langs denne oppstillingen av kilde-og detektorpar på motsatte vegger i en kileformet kanal som inneholder fluidet, blir banen gjennom fluidet for lang til at ladde partikler kommer seg gjennom. Da vet vi at partikkelrekkevidden må være større enn den største avstanden mellom et kilde-/detektorpar som detekterte noen partikler, men mindre enn den minste avstanden mellom et kilde-/detektorpar som ikke detekterte noe signal. Alternativt kan vi måle energien til de ladde partiklene som treffer hver detektor før og etter at kanalen fylles med fluid, og basert på fallet i detektert partikkelenergi med økende lengde av fluidstrømningsveien kan vi estimere fluidets densitet. [0031] It is well known that the range (the maximum length) a charged particle can move in a medium indicates the density of this medium. By measuring this length for a charged particle moving in a medium, such as a fluid, you have a measure that indicates the density of this fluid. Sometimes equations for a medium-independent "normalized range" are given in reference texts and it has the dimension density multiplied by length, or g/cm<3>* cm = g/cm<2>, in which case the density of the fluid is calculated as the normalized range (g/cm<2>) divided by actual range (cm). A charged particle moving through a neutral medium will interact electromagnetically with both the electrons and the nuclei in the medium. The electromagnetic interactions with the nuclei cause scattering and are seen as small and sometimes small changes in direction. The interactions with the electrons are far from frequent and are seen as a fairly steady loss of kinetic energy. The density of a fluid can therefore be estimated by measuring the presence or absence of a signal along an array of particle detectors immersed in the fluid and arranged at different distances from their associated radioactive sources. Somewhere along this arrangement of source and detector pairs on opposite walls in a wedge-shaped channel containing the fluid, the path through the fluid becomes too long for charged particles to get through. Then we know that the particle range must be greater than the largest distance between a source/detector pair that detected some particles, but less than the smallest distance between a source/detector pair that detected no signal. Alternatively, we can measure the energy of the charged particles that hit each detector before and after the channel is filled with fluid, and based on the drop in detected particle energy with increasing length of the fluid flow path, we can estimate the density of the fluid.

[0032] Den velkjente Bethe-formelen nedenfor relaterer energitap per enhet lengde til partikkelenergi, densiteten til mediet partikkelen beveger seg gjennom og forskjellige fysiske konstanter. Partikkelrekkevidden finnes ved å integrere dE / [0032] The well-known Bethe formula below relates energy loss per unit length to particle energy, the density of the medium the particle moves through, and various physical constants. The particle range is found by integrating dE /

(dE/dx) fra partikkelenergien til null. (dE/dx) from the particle energy to zero.

hvor where

e = ladningen på elektroner (Coulomb). e = the charge on electrons (Coulomb).

z = atomtallet til den vandrende partikkelen. z = atomic number of the traveling particle.

N = antallet atomer/enhet volum (meter 3). N = number of atoms/unit volume (meter 3).

me = elektronets masse (kg). me = mass of the electron (kg).

v = hastigheten til den vandrende partikkelen (m/s). v = velocity of the traveling particle (m/s).

E = den kinetiske energien til den vandrende partikkelen (joule). E = the kinetic energy of the traveling particle (joule).

x = avstand tilbakelagt av partikkelen (meter). x = distance traveled by the particle (metres).

£o = permittiviteten i åpent rom. £o = permittivity in open space.

1/(4tt£0)<2>= 8,988x 10<9>NewtonmeterVCoulomb<2>. 1/(4tt£0)<2>= 8.988x 10<9>NewtonmeterVCoulomb<2>.

B = Atombremsingstall (dimensjonsløst). B = Atomic braking number (dimensionless).

[0033] En enklere metode er å anvende forskjellige empiriske formler for normalisert rekkevidde, så som Katz og Penfold (Rev. Mod. Phys. 24, [1952], s. [0033] A simpler method is to use various empirical formulas for normalized range, such as Katz and Penfold (Rev. Mod. Phys. 24, [1952], p.

28) sine formler for betapartikler. 28) his formulas for beta particles.

Tilsvarende kan en anvende de empiriske formlene for alfapartikkelrekkevidde i luft gitt i Cember (Introduction to Health Physics, 3. utgave, McGraw-Hill, 1996, s. 132), nemlig: Similarly, one can use the empirical formulas for alpha particle range in air given in Cember (Introduction to Health Physics, 3rd edition, McGraw-Hill, 1996, p. 132), namely:

For å estimere rekkevidden til alfapartikler i andre medier kan en anvende To estimate the range of alpha particles in other media, one can use

Bragg-Kleeman-regelen (Philosophical Magazine 10, 358 [1905]) forforholdet mellom rekkeviddene i de to mediene, hvor pi ogP2er densitetene til det første og det andre mediet og Mi og M2er de effekive atommassene til de to mediene. For en forbindelse eller blanding kan den effektive atommassen beregnes fra atom-eller vektfraksjonene til bestanddelene som vist nedenfor. The Bragg-Kleeman rule (Philosophical Magazine 10, 358 [1905]) the ratio between the ranges in the two media, where pi and P2 are the densities of the first and second media and Mi and M2 are the effective atomic masses of the two media. For a compound or mixture, the effective atomic mass can be calculated from the atomic or weight fractions of the constituents as shown below.

Ri / R2= (p2 / pi) Sqrt (Mi / M2) Ri / R2= (p2 / pi) Sqrt (Mi / M2)

Sqrt(Meff) = li Yi Sqrt(Mi) hvor Yi er atomfraksjonen Sqrt(Meff) = li Yi Sqrt(Mi) where Yi is the atomic fraction

1/Sqrt(Meff) = li [ oJi/ Sqrt(Mi) ] hvor uj, er vektfraksjonen 1/Sqrt(Meff) = li [ oJi/ Sqrt(Mi) ] where uj is the weight fraction

For råolje er forholdet mellom hydrogen og karbon omtrentlig 2:1, slik at Sqrt(Meff) er omtrent (2/3)Sqrt(1)+(1/3)Sqrt(12) = 5,75. For crude oil, the ratio of hydrogen to carbon is approximately 2:1, so Sqrt(Meff) is approximately (2/3)Sqrt(1)+(1/3)Sqrt(12) = 5.75.

[0034] Figur 1 er en skjematisk representasjon av et kabelført formasjonstestingssystem 100 for å estimere en egenskap ved et brønnfluid. Figur 1 viser et brønnhull 111 boret i en formasjon 110. Brønnhullet 111 er vist fylt med et borefluid 116, som også omtales som "slam" eller "brønnfluid." Med "fossilt fluid" eller "naturlig fluid" menes her fluidet som forefinnes naturlig i formasjonen, uten noen som helst forurensning av fluider som ikke forefinnes naturlig i formasjonen, så som borefluidet. Inn i brønnhullet 111 på den nedre enden av en kabel 112 blir det fraktet et formasjonsevalueringsverktøy 120, som inkluderer, men ikke er begrenset til en analysemodul 150 og et ladet-partikkel-densitometer 121 tilvirket i samsvar med én eller flere utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse for in-situ estimering av en egenskap ved fluidet trukket ut fra formasjonen. Formasjonsevalueringsverktøyet 120 tjener som en bærer for ladet-partikkel-densitometeret 121 og en testcelle 122. Eksempler på utførelser av forskjellige formasjonsevalueringsverktøy vil bli beskrevet nærmere med støtte i figurene 3-7. [0034] Figure 1 is a schematic representation of a cabled formation testing system 100 for estimating a property of a well fluid. Figure 1 shows a wellbore 111 drilled in a formation 110. The wellbore 111 is shown filled with a drilling fluid 116, which is also referred to as "mud" or "well fluid." By "fossil fluid" or "natural fluid" here is meant the fluid that occurs naturally in the formation, without any contamination whatsoever from fluids that do not occur naturally in the formation, such as the drilling fluid. Into the wellbore 111 on the lower end of a cable 112 is carried a formation evaluation tool 120, which includes but is not limited to an analysis module 150 and a charged particle densitometer 121 manufactured in accordance with one or more embodiments of the present invention for in-situ estimation of a property of the fluid extracted from the formation. The formation evaluation tool 120 serves as a carrier for the charged particle densitometer 121 and a test cell 122. Examples of executions of different formation evaluation tools will be described in more detail with support in Figures 3-7.

[0035] Kabelen 112 er typisk en armert kabel som inneholder data- og kraftledere for å forsyne kraft til verktøyet 120 og en toveis datakommunikasjonsforbindelse mellom en verktøyprosessor i analysemodulen 150 og en overflatestyringsenhet 140 plassert i en enhet på overflaten, som kan være en mobil enhet 111, så som en loggevogn 131. Overflatestyringsenheten og analysemodulen 150 innlemmer begge, men er ikke begrenset til en prosessor 130, et datagrensesnitt 132 og ikke-volatile datamaskinlesbare medier 134. [0035] The cable 112 is typically an armored cable containing data and power conductors to supply power to the tool 120 and a two-way data communication link between a tool processor in the analysis module 150 and a surface control unit 140 located in a unit on the surface, which may be a mobile unit 111, such as a logging cart 131. The surface control unit and analysis module 150 both incorporate, but are not limited to, a processor 130, a data interface 132, and non-volatile computer readable media 134.

[0036] Kabelen 112 blir typisk matet ut fra en spole 115 over en trinse 113 understøttet av et boretårn 114. Styringsenheten 140 og analysemodulen 150 er i ett aspekt begge et datamaskinbasert system, som kan inkludere én eller flere prosessorer, så som en mikroprosessor, som kan inkludere, men ikke er begrenset til én eller flere ikke-volatile datalagringsanordninger, så som halvlederbaserte minneanordninger, harddiskdrev, magnetiske lagringsbånd etc; eksternt utstyr, så som datainnmatingsanordninger og fremvisningsanordninger; og andre kretser for forvaltning og behandling av data mottatt fra verktøyet 120. Overflatestyringsenheten 140 og analysemodulen 150 kan også inkludere, men er ikke begrenset til ett eller flere dataprogrammer, algoritmer og datamaskinmodeller, som kan være innlagt i det ikke-volatile datamaskinlesbare mediet som er tilgjengelig for prosessoren for eksekvering av instruksjoner og informasjon inneholdt i dette for å utføre én eller flere funksjoner eller fremgangsmåter i tilknytning til driften av formasjonsevalueringsverktøyet 120. [0036] The cable 112 is typically fed out from a spool 115 over a pulley 113 supported by a derrick 114. The control unit 140 and the analysis module 150 are in one aspect both a computer-based system, which may include one or more processors, such as a microprocessor, which may include but are not limited to one or more non-volatile data storage devices such as semiconductor memory devices, hard disk drives, magnetic storage tapes etc; external equipment, such as data entry devices and display devices; and other circuits for managing and processing data received from the tool 120. The surface control unit 140 and the analysis module 150 may also include, but are not limited to, one or more computer programs, algorithms, and computer models, which may be embedded in the non-volatile computer-readable medium that is available to the processor for executing instructions and information contained therein to perform one or more functions or methods associated with the operation of the formation evaluation tool 120.

[0037] Testcellen 122 kan inkludere, men er ikke begrenset til en brønnfluidprøvetank og et strømningsrør 211 som lar brønnfluid strømme inn i prøvetanken. I det minste en andel av ladet-partikkel-densitometeret 121 er nedsenket i brønnfluidet i testcellen 122 og blir anvendt for in situ-analyse eller overflateanalyse av brønnfluidet, inkludert, men ikke begrenset til estimering av viskositeten og densiteten til brønnfluidet. Testcellen kan være en hvilken som helst passende brønnfluid-testcelle i samsvar med oppfinnelsen. Ikke-begrensende eksempler på en testcelle inkluderer, men er ikke begrenset til et brønnfluidprøvekammer og et brønnfluidstrømningsrør. Ytterligere nedihulls testanordninger for å estimere en egenskap ved brønnfluidet kan være innlemmet i formasjonsevalueringsverktøyet 120, en hvilken som helst testanordning kan innlemmes i samsvar med oppfinnslen, inkludert, men ikke begrenset til kjernmagnetisk resonans-(NMR)-spektrometere, trykkfølere, temperaturfølere og elektromekaniske resonatorer, så som elektrisk drevne piezoelektriske resonatorer. [0037] The test cell 122 may include, but is not limited to, a well fluid sample tank and a flow pipe 211 that allows well fluid to flow into the sample tank. At least a portion of the charged particle densitometer 121 is immersed in the well fluid in the test cell 122 and is used for in situ analysis or surface analysis of the well fluid, including but not limited to estimating the viscosity and density of the well fluid. The test cell may be any suitable well fluid test cell in accordance with the invention. Non-limiting examples of a test cell include, but are not limited to, a well fluid sample chamber and a well fluid flow tube. Additional downhole test devices to estimate a property of the well fluid may be incorporated into the formation evaluation tool 120, any test device may be incorporated in accordance with the invention, including but not limited to nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometers, pressure sensors, temperature sensors, and electromechanical resonators , such as electrically driven piezoelectric resonators.

[0038] Figur 2 viser et ikke-begrensende eksempel på et boresystem 200 i en måling-under-boring-(MWD)-anordning ifølge én utførelsesform av oppfinnelsen. Et boretårn 202 støtter en borestreng 204, som kan være et kveilrør eller borerør. Borestrengen 204 kan innlemme en bunnhullsenhet (BHA) 220 og en borkrone 206 ved en nedre ende av borestrengen 204 for å bore et borehull 210 gjennom grunnformasjoner. Boreoperasjoner i samsvar med flere utførelsesformer kan inkludere pumping av borefluid eller "slam" fra en slamtank 222, og bruk av et sirkuleringssystem 224, som sirkulerer slammet gjennom en indre boring i borestrengen 204. Slammet forlater borestrengen 204 ved borkronen 206 og returnerer til overflaten gjennom et ringrom mellom borestrengen 204 og den innvendige veggen i borehullet 210. [0038] Figure 2 shows a non-limiting example of a drilling system 200 in a measurement-while-drilling (MWD) device according to one embodiment of the invention. A derrick 202 supports a drill string 204, which may be a coiled pipe or drill pipe. The drill string 204 may incorporate a bottom hole assembly (BHA) 220 and a drill bit 206 at a lower end of the drill string 204 to drill a well 210 through bedrock formations. Drilling operations in accordance with several embodiments may include pumping drilling fluid or "mud" from a mud tank 222, and using a circulation system 224, which circulates the mud through an internal bore in the drill string 204. The mud leaves the drill string 204 at the drill bit 206 and returns to the surface through an annulus between the drill string 204 and the inner wall of the borehole 210.

[0039] I den ikke-begrensende utførelsesformen i figur 2 kan BHA 220 innbefatte et formasjonsevalueringsverktøy 120, en kraftenhet 226, en verktøyprosessor 212 og en overflatestyringsenhet 140. En hvilken som helst passende kraftenhet kan bli anvendt i oppfinnelsen. Ikke-begrensende eksempler på passende kraftenheter inkluderer, men er ikke begrenset til hydrauliske, elektriske eller elektromekaniske samt kombinasjoner av dette. Verktøyet 120 kan føre en fluiduttrekker 228 som innbefatter en sonde 238 og motstående føtter 240. I flere utførelsesformer som vil bli beskrevet nærmere nedenfor innbefatter verktøyet 120, men er ikke begrenset til et nedihulls ladet-partikkel-densitometer 121. Et strømningsrør 211 kobler fluiduttrekkeren 228 til testcellen 122 og ladet-partikkel-densitometeret 121. Ladet-partikkel-densitometeret kan bli anvendt enten i under-boring-utførelsesformer eller i kabelførte utførelsesformer for estimering in situ eller på overflaten av en egenskap ved brønnfluidet. [0039] In the non-limiting embodiment of Figure 2, the BHA 220 may include a formation evaluation tool 120, a power unit 226, a tool processor 212, and a surface control unit 140. Any suitable power unit may be used in the invention. Non-limiting examples of suitable power devices include, but are not limited to hydraulic, electrical or electromechanical and combinations thereof. The tool 120 may carry a fluid extractor 228 that includes a probe 238 and opposing feet 240. In several embodiments that will be described in more detail below, the tool 120 includes, but is not limited to, a downhole charged particle densitometer 121. A flow tube 211 connects the fluid extractor 228 to the test cell 122 and the charged particle densitometer 121. The charged particle densitometer can be used either in downhole embodiments or in cabled embodiments for in situ or at the surface estimation of a property of the well fluid.

[0040] Fagmannen som leser den foreliggende beskrivelsen vil vite at utførelsesformene som vises kan bli anvendt med et anlegg for produksjon av formasjonfluid uten at ytterligere forklaring er nødvendig. Eksemplene som beskrives nedenfor og er vist i figur 3-7 kan realiseres med bruk av et kabelsystem som beskrevet over og vist i figur 1, kan realiseres med bruk av et under-boring-system som beskrevet over og vist i figur 2, eller kan realiseres i et produksjonsanlegg for å overvåke produksjonsfluider. [0040] Those skilled in the art who read the present description will know that the embodiments shown can be used with a plant for the production of formation fluid without further explanation being necessary. The examples described below and shown in figures 3-7 can be realized using a cable system as described above and shown in figure 1, can be realized using an under-drilling system as described above and shown in figure 2, or can is realized in a production plant to monitor production fluids.

[0041] I en konkret utførelsesform er et flertall radioaktive kilder og radioaktivitetsdetektorer anordnet langs en divergerende fluidkanal slik at flere rekkeviddemålinger av ladde partikler blir gjort for et fluid i fluidkanalen med varierende avstand. I en annen utførelsesform er minst én av detektorene og én av kildene bevegelige i forhold til hverandre slik at avstanden mellom dem varierer og bredden til en fluidkanal mellom dem varierer. I en konkret utførelsesform blir en minste kvadratbasert tilpasning av de flere rekkeviddemålingene av ladde partikler anvendt på formelen for å beregne densitet fra rekkevidden til en ladet partikkel, noe som bedrer fluiddensitetsberegningens nøyaktighet. I en annen utførelsesform er hver kilde en vertikal oppstilling av kilder og hver detektor er en vertikal oppstilling av detektorer fordelt langs den horisontale fluidstrømningsveien. Bruk av flere kilder og detektorer gjør det ikke bare mulig å bedre fluiddensitetsberegningenes nøyaktighet, men det bidrar også til å redusere falske målinger forårsaket av at en partikkel fortrenger eller sperrer for fluid i fluidkanalen mellom et gitt radioaktiv kilde og radioaktivitetsdetektorpar. [0041] In a concrete embodiment, a plurality of radioactive sources and radioactivity detectors are arranged along a diverging fluid channel so that several range measurements of charged particles are made for a fluid in the fluid channel at varying distances. In another embodiment, at least one of the detectors and one of the sources are movable relative to each other so that the distance between them varies and the width of a fluid channel between them varies. In a concrete embodiment, a least squares fit of the multiple range measurements of charged particles is applied to the formula to calculate density from the range of a charged particle, which improves the accuracy of the fluid density calculation. In another embodiment, each source is a vertical array of sources and each detector is a vertical array of detectors distributed along the horizontal fluid flow path. The use of multiple sources and detectors not only makes it possible to improve the accuracy of the fluid density calculations, but it also helps to reduce false measurements caused by a particle displacing or blocking fluid in the fluid channel between a given radioactive source and radioactivity detector pair.

[0042] Den divergerende fluidkanalen øker det dynamiske området slik at når densiteten til et fluid i fluidkanalen endrer seg og rekkevidden til partikler i fluidet endrer seg, den varierende avstanden i den divergerende fluidkanalen bidrar til å imøtekomme endringen i rekkevidde ved å tilveiebringe et varierende område av målinger langs den divergerende fluidkanalen. I en annen utførelsesform er en justerbar fluidkanalbredde tilveiebragt mellom bevegelige vegger i fluidkanalen. I en annen utførelsesform er en divergerende kalibreringskanal tilveiebragt for å detektere ladde partikler gjennom et kjent medium nedihulls. Kalibreringskanalen kan også være en breddejusterbar kalibreringskanal dannet mellom bevegelige vegger anordnet på én eller flere posisjonerere. Kalibreringsmålingene kan bli anvendt for overvåkning av nedbrytning av ladet-partikkel-kilder for kilder med forholdsvis korte halveringstider, for eksempel 5 år, noe som fjerner behovet for å ta ut verktøyet for slike målinger. I en konkret utførelsesform er kalibreringskanalen fylt med et kalibreringsmedium, så som silisium. I en annen konkret utførelsesform er fluidkanalen etset inn i en silisiumblokk. Kalibreringsdataene angir hvor mange ladde partikler som sendes ut av kilden og vandrer gjennom en kilde med en kjent rekkevidde for den aktuelle alfapartikkelkilden. [0042] The diverging fluid channel increases the dynamic range so that when the density of a fluid in the fluid channel changes and the range of particles in the fluid changes, the varying distance in the diverging fluid channel helps accommodate the change in range by providing a varying range of measurements along the diverging fluid channel. In another embodiment, an adjustable fluid channel width is provided between movable walls in the fluid channel. In another embodiment, a divergent calibration channel is provided to detect charged particles through a known medium downhole. The calibration channel can also be a width-adjustable calibration channel formed between movable walls arranged on one or more positioners. The calibration measurements can be used for monitoring the breakdown of charged-particle sources for sources with relatively short half-lives, for example 5 years, which removes the need to take out the tool for such measurements. In a concrete embodiment, the calibration channel is filled with a calibration medium, such as silicon. In another concrete embodiment, the fluid channel is etched into a silicon block. The calibration data indicates how many charged particles are emitted from the source and travel through a source with a known range for the alpha particle source in question.

[0043] I en annen utførelsesform kan det dynamiske området til den divergerende fluidkanalen og den divergerende kalibreringskanalen bli anvendt for suksessiv utfiltrering av ladet-partikkel-målinger for de ladde partiklene med forskjellige energier i en radioaktiv kilde med stort båndgap, hvor de ladde partiklene med forskjellige energier har forskjellige rekkevidder i fluidet i den divergerende fluidstrømningsveien og i den divergerende kalibreringsveien fylt med et kalibreringsmedium. De flere breddene til den divergerende kanalen muliggjør måling og oppbygging av en fordeling for ladde partikler med forskjellig energi i ladet partikkel-kilden med stort båndgap. [0043] In another embodiment, the dynamic range of the divergent fluid channel and the divergent calibration channel can be used to successively filter out charged-particle measurements for the charged particles with different energies in a radioactive source with a large band gap, where the charged particles with different energies have different ranges in the fluid in the divergent fluid flow path and in the divergent calibration path filled with a calibration medium. The multiple widths of the diverging channel enable the measurement and construction of a distribution for charged particles of different energy in the large bandgap charged particle source.

[0044] Fagmannen som leser den foreliggende beskrivelsen vil vite at de flere utførelsesformene vist kan bli anvendt med et formasjonsfluidproduksjonsanlegg uten behov for nærmere forklaring. Eksemplene beskrevet nedenfor og vist i figurene 3-7 kan realiseres med bruk av et kabelsystem som beskrevet over og vist i figur 1, kan realiseres med bruk av et under-boring-system som beskrevet over og vist i figur 2 eller kan realiseres i et produksjonsanlegg for å overvåke produksjonsfluider. [0044] Those skilled in the art who read the present description will know that the several embodiments shown can be used with a formation fluid production plant without the need for further explanation. The examples described below and shown in Figures 3-7 can be realized using a cable system as described above and shown in Figure 1, can be realized using an under-drilling system as described above and shown in Figure 2 or can be realized in a production facilities to monitor production fluids.

[0045] Figurene 3A og 3B viser et skjematisk diagram av en modul i ladet-partikkel-densitometeret 121 for bruk i et nedihullsverktøy, så som verktøyet 120. Det er vist å innbefatte bestemte elementer eller komponenter fra ladet-partikkel-densitometeret 121 tilvirket i samsvar med ett utførelseseksempel. Ladet-partikkel-densitometeret 121 kan bli anvendt i et kabelverktøy, så som vist i figur 1, eller i en boreenhet som anvendes for å bore et brønnhull, som vist i figur 2. En andel 431 av brønnfluidet 288 blir ført inn i eller gjennom en testcelle 122 som et fluid nedihulls. Testcellen 122 kan holde på brønnfluidet eller kan la det passere derigjennom. [0045] Figures 3A and 3B show a schematic diagram of a module of the charged particle densitometer 121 for use in a downhole tool, such as the tool 120. It is shown to include certain elements or components of the charged particle densitometer 121 manufactured in accordance with one embodiment. The charged particle densitometer 121 can be used in a cable tool, as shown in Figure 1, or in a drilling unit used to drill a wellbore, as shown in Figure 2. A portion 431 of the well fluid 288 is introduced into or through a test cell 122 as a fluid downhole. The test cell 122 may retain the well fluid or may allow it to pass through.

[0046] Figur 3A viser en illustrerende utførelsesform av et nedihullsdensitometer. Som vist i figur 3 fører bæreren en testcelle 122 for å innhente et fluid nedihulls; en fluidkanal 107 med divergerende bredde etset inn i et substrat 132 og nedsenket i brønnfluidet 288 nedihulls slik at brønnfluidet fyller den breddedivergerende fluidkanalen, der den breddedivergerende fluidkanalen har en første vegg 102 og en andre vegg 104, hvor den første veggen vender mot den andre veggen og er anordnet med en spredningsvinkel 109 i forhold til den andre veggen; et antall N radioaktive alfapartikkelkilder 106 plassert på aksiale steder 1 til N langs den første veggen i fluidkanalen; et antall N alfapartikkeldetektorer 108 plassert på aksiale steder 1 til N langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor hver av radioaktivitetsdetektorene 1 til N er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med en tilhørende N-te av de radioaktive kildene 1 til N; og en prosessor 110 i datakommunikasjon med et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium 112 innrettet for å estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på et antall alfapartikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen på minst ett av stedene 1 til N. I en annen utførelsesform er antallet kilder forskjellig fra antallet detektorer. I en annen utførelsesform står minst én av radioaktivitetsdetektorene i partikkelkommunikasjon med minst én av de radioaktive kildene. [0046] Figure 3A shows an illustrative embodiment of a downhole densitometer. As shown in Figure 3, the carrier carries a test cell 122 to obtain a fluid downhole; a fluid channel 107 with divergent width etched into a substrate 132 and immersed in the well fluid 288 downhole so that the well fluid fills the width divergent fluid channel, where the width divergent fluid channel has a first wall 102 and a second wall 104, where the first wall faces the second wall and is arranged with a spreading angle of 109 relative to the second wall; a number of N radioactive alpha particle sources 106 located at axial locations 1 to N along the first wall of the fluid channel; a number of N alpha particle detectors 108 located at axial locations 1 to N along the second wall of the fluid channel, where each of the radioactivity detectors 1 to N is positioned so that it is in particle communication with an associated N-th of the radioactive sources 1 to N; and a processor 110 in data communication with a non-volatile computer-readable medium 112 arranged to estimate the density of the fluid in the fluid channel based on a number of alpha particles passing through the fluid in the fluid channel at at least one of locations 1 to N. In another embodiment, the number of sources is different from the number of detectors. In another embodiment, at least one of the radioactivity detectors is in particle communication with at least one of the radioactive sources.

[0047] I en annen utførelsesform er antallet kilder forskjellig fra antallet detektorer. Prosessoren og det datamaskinlesbare mediet kjøles av en Dewar-flaske 114 eller av et annet kjølesystem kjent for fagmannen. I en annen utførelsesform er veggene 102 og 104 belagt med et heftefritt belegg 111 klassifisert for 300 grader Celcius. I en annen utførelsesform er den radioaktive kilden, detektoren og belegget klassifisert for opptil 250 grader Celcius. Figur 3B viser et sideriss av densitometeret vist i figur 3A. [0047] In another embodiment, the number of sources is different from the number of detectors. The processor and the computer readable medium are cooled by a Dewar flask 114 or by another cooling system known to those skilled in the art. In another embodiment, the walls 102 and 104 are coated with a tack-free coating 111 rated for 300 degrees Celcius. In another embodiment, the radioactive source, detector and coating are rated for up to 250 degrees Celcius. Figure 3B shows a side view of the densitometer shown in Figure 3A.

[0048] I en annen illustrerende utførelsesform 400, som vist i figur 4, er en kalibreringskanal tilveiebragt. I en konkret utførelsesform er kalibreringskanalen identisk med fluidkanalen i figur 3, inkludert alfapartikkelkildene 106 og - detektorene 108, men kalibreringskanalen er imidlertid fylt med et kalibreringsmedium 402. Kalibreringsmediet kan være silisium eller et hvilket som helst medium som tillater gjennomgang av de ladde partiklene gjennom kalibreringsmediet over i hvert fall en del av den divergerende kalibreringskanalen. Kalibreringskanalen muliggjør deteksjon av ladde partikler gjennom et kjent kalibreringsmedium ved en kjent avstand i kalibreringskanalen. Bredden til den divergerende kanalen er kjent for hver kilde og hver detektor. En kjenner derfor avstanden en ladet partikkel har tilbakelagt over den divergerende kalibreringskanalen eller den divergerende fluidkanalen når den ladde partikkelen blir detektert ved en gitt detektor langs en vegg i den divergerende kalibreringskanalen eller den divergerende fluidkanalen. [0048] In another illustrative embodiment 400, as shown in Figure 4, a calibration channel is provided. In a concrete embodiment, the calibration channel is identical to the fluid channel in Figure 3, including the alpha particle sources 106 and detectors 108, but the calibration channel is however filled with a calibration medium 402. The calibration medium can be silicon or any medium that allows passage of the charged particles through the calibration medium over at least part of the divergent calibration channel. The calibration channel enables the detection of charged particles through a known calibration medium at a known distance in the calibration channel. The width of the diverging channel is known for each source and each detector. One therefore knows the distance a charged particle has traveled over the diverging calibration channel or the diverging fluid channel when the charged particle is detected by a given detector along a wall in the diverging calibration channel or the diverging fluid channel.

[0049] I en annen konkret utførelsesform, som vist i figur 5A, har fluidkanalen en konstant dybde D 501, hvor en første andel 504 av fluidkanalen har en dybde 503 og er fylt med et kalibreringsmedium og en andre andel 506 som har et dyp 502 i fluidkanalen fylles med brønnfluidet, hvor hver av de N alfapartikkelkildene 106 videre omfatter en vertikal oppstilling 507 av M alfapartikkelkilder, hvor minst én av de M alfapartikkelkildene i en N-te vertikal oppstilling av alfapartikkelkilder er posisjonert for å sende ut alfapartikler inn i kalibreringsmediet på det N-te aksiale stedet i fluidkanalen og en annen av de M alfapartikkelkildene i den N-te vertikale oppstillingen er posisjonert for å sende ut alfapartikler inn i fluidkanalen på det Ni-te aksiale stedet i fluidkanalen, og hvor hver av de N alfapartikkeldetektorene videre omfatter en vertikal oppstilling 509 av M alfapartikkeldetektorer, hvor minst én av de M alfapartikkeldetektorene i en N-te vertikal oppstilling av alfapartikkeldetektorer er posisjonert for å detektere alfapartiklene som vandrer gjennom kalibreringsmediet i fluidkanalen på det N-te aksiale stedet og en annen av de M alfapartikkeldetektorene i den N-te vertikale oppstillingen er posisjonert for å detektere alfapartikler som vandrer gjennom fluidkanalen på det N-te aksiale stedet i fluidkanalen. [0049] In another concrete embodiment, as shown in Figure 5A, the fluid channel has a constant depth D 501, where a first part 504 of the fluid channel has a depth 503 and is filled with a calibration medium and a second part 506 which has a depth 502 in the fluid channel is filled with the well fluid, where each of the N alpha particle sources 106 further comprises a vertical array 507 of M alpha particle sources, where at least one of the M alpha particle sources in an Nth vertical array of alpha particle sources is positioned to emit alpha particles into the calibration medium on the N-th axial location in the fluid channel and another of the M alpha particle sources in the N-th vertical array are positioned to emit alpha particles into the fluid channel at the N-th axial location in the fluid channel, and where each of the N alpha particle detectors further comprises a vertical array 509 of M alpha particle detectors, where at least one of the M alpha particle detectors in an Nth vertical array of alpha particles etectors are positioned to detect the alpha particles traveling through the calibration medium in the fluid channel at the Nth axial location and another of the M alpha particle detectors in the Nth vertical array is positioned to detect alpha particles traveling through the fluid channel at the Nth axial location place in the fluid channel.

[0050] Kalibreringskanalen kan bli anvendt for å bestemme hva en avlesning av utsendte partikler vil være når det ikke er fluid i fluidkanalen. De flere kildene og detektorene kan bli anvendt for å gi ytterligere dynamisk område for fluider som kan ha en rekkevidde mellom den første spalten og den andre spalten. For eksempel, for en radioaktiv partikkel med en rekkevidde på 40 mikroner i et gitt fluid, vil fluidkanalen med en bredde fra 5 til 50 mikroner gjøre det mulig å måle de ladde partiklene som vandrer gjennom fluidet på aksiale steder langs den divergerende fluidstrømningsveien, for eksempel ved 5,10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 og 50 mikroner. En parallell fluidspalte på 50 mikroner ville registrere null ladde partikler for kilden i et fluid med en rekkevidde på 40 mikroner. Likeså gjør de flere posisjonene langs den divergerende fluidstrømningsveien at densitometeret kan måle en rekke forskjellige fluider med partikkelrekkevidder fra den første, smale enden av fluidkanalen til den andre, brede enden av fluidkanalen. Spaltedimensjonene ved den første, smale enden og den andre, brede enden til fluidkanalen kan tilpasses den forventede rekkevidden til den valgte radioaktive kilden i det fluidet som forventes å skulle måles. [0050] The calibration channel can be used to determine what a reading of emitted particles will be when there is no fluid in the fluid channel. The multiple sources and detectors may be used to provide additional dynamic range for fluids that may range between the first gap and the second gap. For example, for a radioactive particle with a range of 40 microns in a given fluid, the fluidic channel with a width of 5 to 50 microns will allow the measurement of the charged particles traveling through the fluid at axial locations along the divergent fluid flow path, e.g. at 5,10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 50 microns. A parallel fluid slit of 50 microns would register zero charged particles for the source in a fluid with a range of 40 microns. Likewise, the multiple positions along the diverging fluid flow path allow the densitometer to measure a variety of different fluids with particle ranges from the first, narrow end of the fluid channel to the second, wide end of the fluid channel. The gap dimensions at the first, narrow end and the second, wide end of the fluid channel can be adapted to the expected range of the selected radioactive source in the fluid that is expected to be measured.

[0051] Figur 5B fremstiller en illustrerende utførelsesform sett forfra av hver vegg i de divergerende fluidkanalene, og viser oppstillingene av emittere 507 og oppstillingene av detektorer 509. De radioaktive kildene kan være valgt for å sende ut alfastråler fra en kilde, så som Americium. Alfapartikler blir vanligvis sendt ut av alle de større radioaktive kjernene, så som uran, thorium, actinium og radium, så vel som de transurane grunnstoffene. [0051] Figure 5B presents an illustrative front view embodiment of each wall of the diverging fluid channels, showing the arrays of emitters 507 and the arrays of detectors 509. The radioactive sources may be selected to emit alpha rays from a source, such as Americium. Alpha particles are usually emitted by all the major radioactive nuclei, such as uranium, thorium, actinium and radium, as well as the transuranic elements.

[0052] I et konkret utførelseseksempel blir en halvleder-silisiumdetektor anvendt for å måle energi i alfapartikler som har vandret gjennom fra en Am-kilde. Lufttrykket kan bli variert slik at alfapartikkelen. De flere kildene i variable avstander langs den divergerende fluidkanalen muliggjør omvendt tilpasning av målinger, med bruk av en teknikk så som en minste kvadratbasert tilpasning, til Bethe-formelen for å bedre densitetsestimatenes nøyaktighet med bruk av en illustrerende utførelse av ladet-partikkel-densitometeret. [0052] In a concrete embodiment example, a semiconductor silicon detector is used to measure energy in alpha particles that have traveled through from an Am source. The air pressure can be varied so that the alpha particle. The multiple sources at variable distances along the diverging fluid channel enable inverse fitting of measurements, using a technique such as a least-squares fit, to the Bethe formula to improve the accuracy of the density estimates using an illustrative embodiment of the charged-particle densitometer.

[0053] Figur 6 viser en illustrerende utførelsesform av et nedihullsdensitometer med en breddejusterbar fluidkanal 607. Som vist i figur, 6, i en annen ikke-begrensende utførelsesform, danner en første vegg 102 og en andre vegg 104 en breddejusterbar fluidkanal for brønnfluidet. Den første veggen kan være dannet ved å etse inn veggen i en første del av et medium, så som en silisiumskive, som inneholder et flertall redioaktive emittere E1-En 106. Den første veggen av emittere står i fysisk kontakt med en første posisjonerer 602. Den andre veggen er etset inn i en andre del av et medium, så som en silisiumskive, som inneholder et flertall detektorer D1-Dn. Det andre mediet som inneholder den andre veggen av kilder S1-Sn står i fysisk kontakt med en andre posisjonerer 601. Den andre posisjonereren 601 styres av en prosessor 110 og blir aktivert til å bevege den andre veggen 104 en lengde 603 nærmere eller lengre vekk fra den første veggen 104. [0053] Figure 6 shows an illustrative embodiment of a downhole densitometer with a width-adjustable fluid channel 607. As shown in Figure 6, in another non-limiting embodiment, a first wall 102 and a second wall 104 form a width-adjustable fluid channel for the well fluid. The first wall may be formed by etching the wall into a first portion of a medium, such as a silicon wafer, containing a plurality of radioactive emitters E1-En 106. The first wall of emitters is in physical contact with a first positioner 602. The second wall is etched into a second part of a medium, such as a silicon wafer, which contains a plurality of detectors D1-Dn. The second medium containing the second wall of sources S1-Sn is in physical contact with a second positioner 601. The second positioner 601 is controlled by a processor 110 and is activated to move the second wall 104 a length 603 closer or further away from the first wall 104.

[0050] Avstanden 603 mellom den første veggen og den andre veggen bestemmer bredden til den breddejusterbare fluidkanalen. Den første posisjonereren alene, den andre posisjonereren alene eller den første og den andre posisjonereren sammen, kan bli aktivert til å endre bredden til fluidkanalen. Posisjonererene 601 og 602 kan være hvilke som helst mekaniske eller elektromekaniskee anordninger egnet til å justere bredden til den breddejusterbare fluidkanalen innenfor et variasjonsområde på omtrent 5-100 mikroner. Bredere separasjoner kan bli anvendt for densitometere som anvendes for gasser i fluidkanalen. Den divergerende fluidkanalen eller den bereddejusterbare fluidkanalen kan således ha fluidkanalbredder større enn 100 mikroner. Ikke-begrensende eksempler på passende posisjonerere inkluderer, men er ikke begrenset til en piezoelektrisk anordning, en piezoelektrisk stabelanordning og en skruedrevet mikroposisjonerer, dvs. en posisjonerer som kan bevege i lengder med en romlig oppløsning på omtrent mikronnivå. [0050] The distance 603 between the first wall and the second wall determines the width of the width adjustable fluid channel. The first positioner alone, the second positioner alone or the first and second positioners together can be actuated to change the width of the fluid channel. Positioners 601 and 602 may be any mechanical or electromechanical devices suitable for adjusting the width of the width adjustable fluid channel within a range of variation of approximately 5-100 microns. Wider separations can be used for densitometers used for gases in the fluid channel. The diverging fluid channel or the readily adjustable fluid channel can thus have fluid channel widths greater than 100 microns. Non-limiting examples of suitable positioners include, but are not limited to, a piezoelectric device, a piezoelectric stack device, and a screw-driven micropositioner, i.e., a positioner that can move along lengths with a spatial resolution of approximately micron level.

[0051] Piezoelektriske aktuatorer omdanner elektrisk energi direkte til mekanisk energi. De muliggjør bevegelse innenfor det "subnanometriske" området. Det er ingen bevegelige deler i kontakt med hverandre som begrenser oppløsningen. De kan dekke vandringslengder på flere 100 um med subnanometrisk oppløsning. Piezoaktuatorer kan utføre subnanometrisk bevegelse ved høye frekvenser siden de avleder sin bevegelse fra fasttilstand, krystallinske effekter. De har ingen roterende eller glidende deler som forårsaker friksjon. Stablede piezoelektriske aktuatorer er mest vanlig og er i stand til å generere størst kraft. Enheter med vandringslengder på opptil 500 um er tilgjengelig. For å beskytte et piezoelektrisk element mot ødeleggende ytre forhold er de ofte forsynt med en metallkledning og en integrert forbelastningsfjær for å ta opp for strekkrefter. Piezorøraktuatorer utnytter den radiale sammentrekningsretningen, og anvendes ofte i rastermikroskoper og mikropumper. [0051] Piezoelectric actuators convert electrical energy directly into mechanical energy. They enable movement within the "subnanometric" range. There are no moving parts in it contact with each other which limits the resolution. They can cover travel lengths of several 100 µm with subnanometric resolution. Piezoactuators can perform subnanometric motion at high frequencies since they derive their motion from solid-state, crystalline effects. They have no rotating or sliding parts that cause friction. Stacked piezoelectric actuators are most common and are capable of generating the greatest force. Units with travel lengths up to 500 um are available. To protect a piezoelectric element from damaging external conditions, they are often provided with a metal cladding and an integrated preload spring to absorb tensile forces. Piezo tube actuators utilize the radial direction of contraction, and are often used in raster microscopes and micropumps.

[0052] I en annen utførelsesform oppnår piezoelektriske bøynings- og bimorfaktuatorer vandringslengder i millimeterområdet (til tross for sin kompakte størrelse), men med forholdsvis lav kraftgenerering (noen få Newton). Skjærelementer anvender den inverse piezoeffekt-skjærkomponenten og oppnår lang vandring og høy kraft. Ledede piezoaktuatorer (1 til 6 akser) er avanserte nanoposisjonerere med integrerte piezodrivere og fasttilstand, friksjonsfrie forbindelsesledd (bøyeledd). De blir anvendt når krav som for eksempel de følgende må oppfylles: Ekstrem rett og flat bevegelse, eller flerakset bevegelse med nøyaktighetskrav i subnanometer- eller submikroradian-området. I en annen utførelsesform resulterer hevarm-forsterkning på opptil 20 ganger forskyvningen av piezoelementer i en vandringslengde på flere hundre um. Piezomotorer kan bli anvendt dersom enda lengre vandringslengder er nødvendig. Piezomotorer kan deles inn i to hovedkategorier. Bevegelsen til ultrasoniske piezomotorer er basert på friksjon mellom deler som oscillerer med mikroskopiske amplituder. Lineære ultrasoniske motorer er veldig kompakte og kan oppnå høye hastigheter kombinert med oppløsninger på 0,1 um eller høyere. Roterende motorer oppviser høye dreiemomenter selv ved lavt turtall. Piezoelektriske posisjonerere på mikron- og nanometerskala som innbefatter servomotorer for å styre og bestemme posisjonen til den piezoelektriske posisjonereren er kommersielt tilgjengelig fra Pl (Physik Instrumente) L.P., 16 Albert Street, Auburn, MA 01501. Andre, ikke-begrensende eksempler på posisjonerere er skruedrevne posisjonerere og manuelle posisjonerere, som også kan fåes fra Pl. [0052] In another embodiment, piezoelectric bending and bimorph actuators achieve travel lengths in the millimeter range (despite their compact size), but with relatively low force generation (a few Newtons). Shear elements use the inverse piezo effect shear component and achieve long travel and high force. Guided piezo actuators (1 to 6 axes) are advanced nanopositioners with integrated piezo drivers and solid-state, frictionless connecting links (flexible joints). They are used when requirements such as the following must be met: Extreme straight and flat movement, or multi-axis movement with accuracy requirements in the subnanometer or submicroradian range. In another embodiment, lever arm amplification of up to 20 times the displacement of piezo elements results in a travel length of several hundreds of µm. Piezo motors can be used if even longer travel distances are required. Piezo motors can be divided into two main categories. The movement of ultrasonic piezo motors is based on friction between parts that oscillate with microscopic amplitudes. Linear ultrasonic motors are very compact and can achieve high speeds combined with resolutions of 0.1 µm or higher. Rotary engines exhibit high torques even at low rpm. Micron and nanometer scale piezoelectric positioners incorporating servo motors to control and determine the position of the piezoelectric positioner are commercially available from Pl (Physik Instrumente) L.P., 16 Albert Street, Auburn, MA 01501. Other, non-limiting examples of positioners are screw driven positioners and manual positioners, which can also be obtained from Pl.

[0053] En testcelle 122 som føres av bæreren fanger inn brønnfluid. Brønnfluidet befinner seg i den breddejusterbare fluidkanalen mellom veggene 102 og 104. Den breddejusterbare fluidkanalen er nedsenket i fluidet 288 nedihulls slik at brønnfluidet fyller den breddejusterbare fluidkanalen. Som i eksemplene over har den breddejusterbare fluidkanalen en første vegg 102 og en andre vegg 104, hvor den første veggen vender mot den andre veggen og står med en justerbar avstand 603 i forhold til den andre veggen. Et antall radioaktive alfapartikkelkilder 106 er plassert på linje langs den første veggen i fluidkanalen; et antall alfapartikkel-radioaktivitetsdetektorer 108 er plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor hver av radioaktivitetsdetektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én tilhørende av de radioaktive kildene. En prosessor 110 i datakommunikasjon med et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium 112 er innrettet for å estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall alfapartikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen på minst ett av stedene. Posisjonererene, prosessoren og det datamaskinlesbare mediet kjøles av en Dewar-flaske 114 eller et annet kjølesystem kjent for fagmannen. I en annen utførelsesform er veggene 104 og 109 belagt med et heftefritt belegg 111 klassifisert for 300 grader Celcius. Veggene blir beveget inntil en innbyrdes avstand hvor ikke noe signal blir detektert er bestemt. I en annen utførelsesform er den radioaktive kilden, detektoren og belegget klassifisert for opptil 250 grader Celcius. Avstanden mellom den første veggen og den andre veggen blir justert av posisjonererene 601 og/eller 602. En styringsenhet 112, som inkluderer, men ikke er begrenset til et ikke-volatilt datamaskinlesbart datalagringsmedium 112 og en prosessor 110, formidler et styresignal til posisjonereren for å endre avstanden mellom den første veggen og den andre veggen. Ikke-begrensende eksempler på posisjonerere inkluderer, men er ikke begrenset til en piezoelektrisk anordning, en piezoelektrisk stabel og en skrueposisjonerer. [0053] A test cell 122 carried by the carrier captures well fluid. The well fluid is located in the width-adjustable fluid channel between the walls 102 and 104. The width-adjustable fluid channel is immersed in the fluid 288 downhole so that the well fluid fills the width-adjustable fluid channel. As in the examples above, the width-adjustable fluid channel has a first wall 102 and a second wall 104, where the first wall faces the second wall and stands at an adjustable distance 603 in relation to the second wall. A number of radioactive alpha particle sources 106 are aligned along the first wall of the fluid channel; a number of alpha particle radioactivity detectors 108 are located at locations along the second wall of the fluid channel, each of the radioactivity detectors being positioned to be in particle communication with at least one associated radioactive source. A processor 110 in data communication with a non-volatile computer readable medium 112 is arranged to estimate the density of the fluid in the fluid channel based on the number of alpha particles passing through the fluid in the fluid channel at at least one of the locations. The positioners, processor and computer readable media are cooled by a Dewar flask 114 or other cooling system known to those skilled in the art. In another embodiment, the walls 104 and 109 are coated with a tack-free coating 111 rated for 300 degrees Celcius. The walls are moved until a mutual distance where no signal is detected is determined. In another embodiment, the radioactive source, detector and coating are rated for up to 250 degrees Celcius. The distance between the first wall and the second wall is adjusted by the positioners 601 and/or 602. A control unit 112, which includes but is not limited to a non-volatile computer readable data storage medium 112 and a processor 110, conveys a control signal to the positioner to change the distance between the first wall and the second wall. Non-limiting examples of positioners include, but are not limited to, a piezoelectric device, a piezoelectric stack, and a screw positioner.

[0054] En hvilken som helst posisjonerer kan bli anvendt i denne oppfinnelsen. I en konkret utførelsesform er den første veggen stasjonær og posisjonereren for den andre veggen styres av prosessoren 110 til å bevege den andre veggen nærmere eller lengre vekk fra den første veggen for å justere bredden til den breddejusterbare fluidkanalen. Bredden til den breddejusterbare fluidkanalen økes inntil ladde partikler fra emitterene på den første veggen i den breddejusterbare fluidkanalen ikke lenger detekteres av detektorene på den andre veggen i den breddejusterbare fluidkanalen. Denne bredden blir så anvendt for å estimere densiteten til brønnfluidet i den breddejusterbare fluidkanalen. [0054] Any positioner can be used in this invention. In a concrete embodiment, the first wall is stationary and the positioner for the second wall is controlled by the processor 110 to move the second wall closer or further away from the first wall to adjust the width of the width adjustable fluid channel. The width of the width-adjustable fluid channel is increased until charged particles from the emitters on the first wall of the width-adjustable fluid channel are no longer detected by the detectors on the second wall of the width-adjustable fluid channel. This width is then used to estimate the density of the well fluid in the width-adjustable fluid channel.

[0055] I en annen konkret utførelsesform er den andre veggen stasjonær og posisjonereren for den første veggen styres av prosessoren 110 til å bevege den første veggen nærmere eller lengre vekk fra den andre veggen for å justere bredden til den breddejusterbare fluidkanalen. Bredden til den breddejusterbare fluidkanalen økes inntil ladde partikler fra emitterene på den første veggen i den breddejusterbare fluidkanalen ikke lenger detekteres av detektorene på den andre veggen i den breddejusterbare fluidkanalen. Denne bredden blir så anvendt for å estimere densiteten til brønnfluidet i den breddejusterbare fluidkanalen. [0055] In another concrete embodiment, the second wall is stationary and the positioner for the first wall is controlled by the processor 110 to move the first wall closer or further away from the second wall to adjust the width of the width adjustable fluid channel. The width of the width-adjustable fluid channel is increased until charged particles from the emitters on the first wall of the width-adjustable fluid channel are no longer detected by the detectors on the second wall of the width-adjustable fluid channel. This width is then used to estimate the density of the well fluid in the width-adjustable fluid channel.

[0056] I en annen konkret utførelsesform styres den første veggen og den andre veggen av prosessoren 110 for å bevege den andre veggen nærmere eller lengre vekk fra den første veggen for å justere bredden til den breddejusterbare fluidkanalen. Bredden til den breddejusterbare fluidkanalen økes inntil ladde partikler fra emitterene på den første veggen i den breddejusterbare fluidkanalen ikke lenger detekteres av detektorene på den andre veggen i den breddejusterbare fluidkanalen. Denne bredden blir så anvendt for å estimere densiteten til brønnfluidet i den breddejusterbare fluidkanalen. [0056] In another concrete embodiment, the first wall and the second wall are controlled by the processor 110 to move the second wall closer or further away from the first wall to adjust the width of the width adjustable fluid channel. The width of the width-adjustable fluid channel is increased until charged particles from the emitters on the first wall of the width-adjustable fluid channel are no longer detected by the detectors on the second wall of the width-adjustable fluid channel. This width is then used to estimate the density of the well fluid in the width-adjustable fluid channel.

[0057] Figur 7 viser et flytdiagram av operasjoner som utføres i et konkret utførelseseksempel. Flytdiagrammet er ikke-begrensende i at flere eller færre operasjoner enn de vist i figur 7 kan bli utført og at operasjoner mer eller mindre kan bli utført i en annen rekkefølge enn den vist i figur 7. Som vist i figur 7, i et konkret utførelseseksempel, som vist i trinn 702, inkluderer operasjonene, men er ikke begrenset til å frakte en testcelle som føres av bæreren for å innhente et fluid nedihulls; sende ut ladde partikler inn i fluidet nedihulls i en fluidkanal nedsenket i fluidet nedihulls, der fluidkanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen, hvor de ladde partiklene blir utsendt fra et antall radioaktive ladet-partikkel-kilder plassert på steder langs den første veggen i fluidkanalen. Som vist i trinn 704 inkluderer operasjonene videre, men er ikke begrenset til deteksjon av de ladde partiklene som passerer gjennom fluidet i den divergerende fluidstrømningsveien med bruk av et antall ladet-partikkel-radioaktivitetsdetektorer plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor minst én av radioaktivitetsdetektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av de radioaktive kildene. Som vist i trinn 706 inkluderer operasjonene videre, men er ikke begrenset til estimering av densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall ladde partikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen på minst ett av stedene. [0057] Figure 7 shows a flow diagram of operations that are performed in a concrete embodiment example. The flowchart is non-limiting in that more or fewer operations than those shown in Figure 7 can be performed and that operations can be performed more or less in a different order than that shown in Figure 7. As shown in Figure 7, in a concrete embodiment example , as shown in step 702, the operations include, but are not limited to carrying a test cell carried by the carrier to obtain a fluid downhole; emit charged particles into the fluid downhole in a fluid channel immersed in the fluid downhole, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall, where the charged particles are emitted from a number of radioactive charged particles -sources located at locations along the first wall of the fluid channel. As shown in step 704, the operations further include, but are not limited to, detection of the charged particles passing through the fluid in the divergent fluid flow path using a plurality of charged particle radioactivity detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, wherein at least one of the radioactivity detectors is positioned so that it is in particle communication with at least one of the radioactive sources. As shown in step 706, the operations further include, but are not limited to estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles passing through the fluid in the fluid channel at at least one of the locations.

[0058] I andre illustrerende utførelsesformer kan et verktøy, så som ladet-partikkel-densitometeret beskrevet over, bli anvendt for permanent brønnovervåkning. I disse utførelsesformene kan ladet-partikkel-densitometeret, eller i hvert fall en del av ladet-partikkel-densitometeret, bli installert inne i en produserende brønn for å overvåke produksjonsfluider. I noen tilfeller kan produksjonsbrønner produsere skadelige forbindelser og/eller gasser som kan forårsake skade på utstyr eller utgjøre en risiko på brønnstedet. I ett eksempel inkluderer fremgangsmåten overvåkning av en produserende brønn for å estimere egenskaper ved produksjonsfluid. Fluidegenskapene kan inkludere forekomst av skadelige forbindelser så som hydrogensulfid, karbonylsulfid, cyanid, hydrogencyanid, svoveldioksid og saltløsning. [0058] In other illustrative embodiments, a tool, such as the charged particle densitometer described above, may be used for permanent well monitoring. In these embodiments, the charged particle densitometer, or at least a portion of the charged particle densitometer, may be installed inside a producing well to monitor production fluids. In some cases, production wells can produce harmful compounds and/or gases that can cause damage to equipment or pose a risk at the well site. In one example, the method includes monitoring a producing well to estimate properties of production fluid. The fluid properties may include the presence of harmful compounds such as hydrogen sulfide, carbonyl sulfide, cyanide, hydrogen cyanide, sulfur dioxide and salt solution.

[0059] I minst én utførelsesform kan én eller flere ladet-partikkel-densitometere, eller i hvert fall deler av ladet-partikkel-densitometrene, som beskrevet og omtalt over, bli anvendt for periodisk eller kontinuerlig overvåkning av produksjonsfluider. For eksempel kan én eller flere avlesninger bli gjort med minst ett ladet-partikkel-densitometer hvert 30. sekund, hvert minutt, hvert annet minutt, hvert 5. minutt, hver halvtime, hver time, hver annen time eller med et hvilket som helst ønsket periodisk intervall. I et annet eksempel kan minst ett ladet-partikkel-densitometer hele tiden innhente data som kan bli behandlet i sann tid eller lagret og, om ønsket, bli analysert senere for å muliggjøre kontinuerlig overvåkning av produksjonsfluidet etter hvert som det blir utvunnet. [0059] In at least one embodiment, one or more charged particle densitometers, or at least parts of the charged particle densitometers, as described and discussed above, can be used for periodic or continuous monitoring of production fluids. For example, one or more readings may be taken with at least one charged particle densitometer every 30 seconds, every minute, every two minutes, every 5 minutes, every half hour, every hour, every two hours, or at any desired frequency periodic interval. In another example, at least one charged particle densitometer can continuously acquire data that can be processed in real time or stored and, if desired, analyzed later to enable continuous monitoring of the production fluid as it is recovered.

[0060] I en konkret utførelsesform beskrives et apparat for å estimere en egenskap ved et brønnfluid, der apparatet inkluderer, men ikke er begrenset til en bærer som kan fraktes i et borehull; en testcelle som føres av bæreren for å fange inn brønnfluidet; en fluidkanal nedsenket i brønnfluidet, der fluidkanalen haren første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen; et antall ladet-partikkel-kilder plassert på steder langs den første veggen i fluidkanalen; og et antall ladet-partikkel-detektorer plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor hver av radioaktivitetsdetektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av ladet-partikkel-kildene. [0060] In a concrete embodiment, an apparatus is described for estimating a property of a well fluid, where the apparatus includes, but is not limited to, a carrier that can be transported in a borehole; a test cell carried by the carrier to capture the well fluid; a fluid channel immersed in the well fluid, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall; a number of charged-particle sources located at locations along the first wall of the fluid channel; and a number of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, each of the radioactivity detectors being positioned to be in particle communication with at least one of the charged particle sources.

[0061] I en annen utførelsesform av apparatet innbefatter apparatet videre, men er ikke begrenset til en posisjonerer i fysisk kommunikasjon med minst én av den første veggen og den andre veggen; og en prosessor innrettet for å aktivere posisjonereren til å endre en avstand mellom den første veggen og den andre veggen for å estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antallet ladde partikler detektert å passere gjennom brønnfluidet i fluidkanalen for avstanden mellom den første veggen og den andre veggen. I en annen utførelsesform av apparatet er ladet-partikkel-kildene alfapartikkelkilder og detektorene er diamant-alfapartikkeldetektorer. I en annen utførelsesform av apparatet er ladet-partikkel-kildene valgt fra gruppen bestående av monoenergiske partikkelkilder og partikkelkilder med stort båndgap. [0061] In another embodiment of the apparatus, the apparatus further includes, but is not limited to, a positioner in physical communication with at least one of the first wall and the second wall; and a processor configured to enable the positioner to change a distance between the first wall and the second wall to estimate the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles detected to pass through the well fluid in the fluid channel for the distance between the first wall and the second the wall. In another embodiment of the apparatus, the charged particle sources are alpha particle sources and the detectors are diamond alpha particle detectors. In another embodiment of the apparatus, the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and large band gap particle sources.

[0062] I en annen utførelsesform av apparatet innbefatter apparatet videre, men er ikke begrenset til et heftefritt belegg klassifisert for 300 grader Celcius på den første veggen og på den andre veggen i fluidkanalen for å redusere heftelse av partikler i fluidkanalen. I en annen utførelsesform av apparatet har fluidkanalen en første ende som danner et første mellomrom mellom den første veggen og den andre veggen som er omtrent 5 mikroner bredt og en andre ende som danner et andre mellomrom mellom den første veggen og den andre veggen som er omtrent 50 mikroner bredt. I en annen utførelsesform av apparatet innbefatter apparatet videre, men er ikke begrenset til en kalibreringskanal, som har de samme dimensjoner som fluidkanalen, hvor kalibreringskanalen er fylt med et kalibreringsmedium. [0062] In another embodiment of the apparatus, the apparatus further includes, but is not limited to, a non-stick coating rated for 300 degrees Celcius on the first wall and on the second wall of the fluid channel to reduce sticking of particles in the fluid channel. In another embodiment of the apparatus, the fluid channel has a first end that forms a first space between the first wall and the second wall that is approximately 5 microns wide and a second end that forms a second space between the first wall and the second wall that is approximately 50 microns wide. In another embodiment of the apparatus, the apparatus further includes, but is not limited to, a calibration channel, which has the same dimensions as the fluid channel, where the calibration channel is filled with a calibration medium.

[0063] I en annen utførelsesform av apparatet omfatter fluidkanalen videre en fluidkanal med en konstant dybde D, hvor en første andel av dybden D til fluidkanalen er fylt med et kalibreringsmedium og en andre andel av dybden D til fluidkanalen er fylt med fluidet, hvor hver av et flertall ladet-partikkel-kilder videre omfatter en vertikal oppstilling av ladet-partikkel-kilder, hvor minst én av ladet-partikkel-kildene i en vertikal oppstilling av ladet-partikkel-kilder er posisjonert for å sende ut ladde partikler inn i kalibreringsmediet på et sted i fluidkanalen og en annen av ladet-partikkel-kildene i en annen vertikal oppstilling er posisjonert for å sende ut ladde partikler inn i fluidet på et annet sted i fluidkanalen, og hvor hver av ladet-partikkel-detektorene videre omfatter en vertikal oppstilling av ladet-partikkel-detektorer, hvor minst én av ladet-partikkel-detektorene i en vertikal oppstilling av ladet-partikkel-detektorer er posisjonert for å detektere ladde partikler som passerer gjennom kalibreringsmediet i fluidkanalen på et første sted og en annen av ladet-partikkel-detektorene i den vertikale oppstillingen er posisjonert for å detektere ladde partikler som passerer gjennom fluidet på et annet sted i fluidkanalen. [0063] In another embodiment of the apparatus, the fluid channel further comprises a fluid channel with a constant depth D, where a first part of the depth D of the fluid channel is filled with a calibration medium and a second part of the depth D of the fluid channel is filled with the fluid, where each of a plurality of charged-particle sources further comprises a vertical array of charged-particle sources, wherein at least one of the charged-particle sources in a vertical array of charged-particle sources is positioned to emit charged particles into the calibration medium at one location in the fluid channel and another of the charged particle sources in another vertical arrangement is positioned to emit charged particles into the fluid at another location in the fluid channel, and where each of the charged particle detectors further comprises a vertical array of charged particle detectors, where at least one of the charged particle detectors in a vertical array of charged particle detectors is positioned to detect charged particles so m passes through the calibration medium in the fluid channel at a first location and another of the charged particle detectors in the vertical array is positioned to detect charged particles passing through the fluid at another location in the fluid channel.

[0064] I en annen utførelsesform vises en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et fluid nedihulls, der fremgangsmåten inkluderer, men ikke er begrenset til å frakte en testcelle som føres av bæreren for å fange inn et fluid nedihulls; sende ut ladde partikler inn i fluidet nedihulls i en fluidkanal nedsenket i fluidet nedihulls, der fluidkanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen og hvor de ladde partiklene blir utsendt fra minst én ladet-partikkel-kilde plassert på et sted langs den første veggen i fluidkanalen; og detektere de ladde partiklene som passerer gjennom fluidet i fluidstrømningsveien ved hjelp av et antall ladet-partikkel-detektorer plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor minst én av ladet-partikkel-detektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av ladet-partikkel-kildene. I en annen utførelsesform av fremgangsmåten er ladet-partikkel-kildene er alfapartikkelkilder og ladet-partikkel-detektorene diamantdetektorer, og fremgangsmåten inkluderer videre, men er ikke begrenset til å bevege minst én av den første veggen og den andre veggen for å endre en bredde for fluidkanalen; og estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall ladde partikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen for en bestemt bredde for fluidkanalen. [0064] In another embodiment, a method for estimating a property of a fluid downhole is shown, wherein the method includes, but is not limited to carrying a test cell carried by the carrier to capture a fluid downhole; emit charged particles into the fluid downhole in a fluid channel immersed in the fluid downhole, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall and where the charged particles are emitted from at least one charged-particle- source located at a location along the first wall of the fluid channel; and detecting the charged particles passing through the fluid in the fluid flow path by means of a number of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, wherein at least one of the charged particle detectors is positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources. In another embodiment of the method, the charged particle sources are alpha particle sources and the charged particle detectors are diamond detectors, and the method further includes, but is not limited to moving at least one of the first wall and the second wall to change a width of the fluid channel; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles that pass through the fluid in the fluid channel for a specific width of the fluid channel.

[0065] I en annen utførelsesform av apparatet inkluderer fremgangsmåten videre, men er ikke begrenset til å utføre en minste kvadratbasert tilpasning av ladet-partikkel-detektormålinger for å bestemme fluiddensiteten. I en annen utførelsesform av apparatet blir ladet-partikkel-kildene valgt fra gruppen bestående av monoenergiske partikkelkilder og partikkelkilder med stort båndgap. I en annen utførelsesform av apparatet inkluderer fluidkanalen videre, men er ikke begrenset til en fluidkanal med divergerende bredde, og fremgangsmåten inkluderer videre, men er ikke begrenset til å sende ut ladde partikler inn i den breddedivergerende kalibreringskanalen nedihulls, der den breddedivergerende kalibreringskanalen har tilnærmet de samme dimensjoner som en divergerende fluidkanal, kalibreringskanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen og er anordnet med en spredningsvinkel i forhold til den andre veggen, hvor de ladde partiklene sendes ut fra et antall ladet-partikkel-kilder plassert på steder langs den første veggen i kalibreringskanalen; detektere de ladde partiklene som passerer gjennom kalibreringsmediet i den divergerende kalibreringskanalen ved hjelp av et antall ladet-partikkel-detektorer plassert på aksiale steder langs den andre veggen i kalibreringskanalen, hvor minst én av ladet-partikkel-detektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av ladet-partikkel-kildene; og estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall ladde partikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen og kalibreringsmediet i den divergerende kalibreringskanalen på minst ett av stedene. [0065] In another embodiment of the apparatus, the method further includes, but is not limited to, performing a least-squares fit of charged-particle detector measurements to determine the fluid density. In another embodiment of the apparatus, the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and large bandgap particle sources. In another embodiment of the apparatus, the fluid channel further includes, but is not limited to a fluid channel of divergent width, and the method further includes, but is not limited to emitting charged particles into the width-divergent calibration channel downhole, where the width-divergent calibration channel has approximated the same dimensions as a diverging fluid channel, the calibration channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall and is arranged with a scattering angle relative to the second wall, where the charged particles are emitted from a number of charged- particle sources located at locations along the first wall of the calibration channel; detecting the charged particles passing through the calibration medium in the divergent calibration channel by means of a number of charged particle detectors located at axial locations along the second wall of the calibration channel, at least one of the charged particle detectors being positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles passing through the fluid in the fluid channel and the calibration medium in the divergent calibration channel at at least one of the locations.

[0066] I en annen utførelsesform av fremgangsmåten er ladet-partikkel-kilden en radioaktiv kilde med stort båndgap, og fremgangsmåten inkluderer videre, men er ikke begrenset til å bygge opp en fordeling av energinivådeteksjoner ved anvendelse av flere deteksjonsmålinger langs den divergerende fluidkanalen og den divergerende kalibreringskanalen. I en annen utførelsesform beskrives en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et fluid nedihulls, der fremgangsmåten inkluderer, men ikke er begrenset til å sende ut ladde partikler inn i fluidet nedihulls i en fluidkanal nedsenket i fluidet nedihulls, der fluidkanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen, hvor de ladde partiklene sendes ut fra et antall ladet-partikkel-kilder plassert på steder langs den første veggen i fluidkanalen; og detektere de ladde partiklene som passerer gjennom fluidet i den divergerende fluidstrømningsveien ved hjelp av et antall ladet-partikkel-detektorer plassert på steder langs den andre veggen i fluidkanalen, hvor hver av ladet-partikkel-detektorene er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med minst én av ladet-partikkel-kildene. I en annen utførelsesform av fremgangsmåten inkluderer fremgangsmåten videre, men er ikke begrenset til å bevege minst én av den første veggen og den andre veggen for å endre en bredde for fluidkanalen; og estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall ladde partikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen ved en bredde for fluidkanalen. [0066] In another embodiment of the method, the charged particle source is a large bandgap radioactive source, and the method further includes, but is not limited to, building up a distribution of energy level detections using multiple detection measurements along the diverging fluid channel and the divergent calibration channel. In another embodiment, a method is described for estimating a property of a fluid downhole, where the method includes, but is not limited to sending out charged particles into the fluid downhole in a fluid channel immersed in the fluid downhole, where the fluid channel has a first wall and a second wall, wherein the first wall faces the second wall, wherein the charged particles are emitted from a plurality of charged-particle sources located at locations along the first wall of the fluid channel; and detecting the charged particles passing through the fluid in the divergent fluid flow path by means of a plurality of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, each of the charged particle detectors being positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources. In another embodiment of the method, the method further includes, but is not limited to moving at least one of the first wall and the second wall to change a width of the fluid channel; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles that pass through the fluid in the fluid channel at a width of the fluid channel.

[0067] I en annen utførelsesform av fremgangsmåten inkluderer fremgangsmåten videre, men er ikke begrenset til utførelse av en minste kvadratbasert tilpasning av et flertall ladet-partikkel-detektormålinger for å bestemme fluiddensiteten. I en annen utførelsesform av fremgangsmåten velges ladet-partikkel-kildene fra gruppen bestående av monoenergiske partikkelkilder og partikkelkilder med stort båndgap. I en annen utførelsesform av fremgangsmåten inkluderer fremgangsmåten videre, men er ikke begrenset til å sende ut ladde partikler inn i en kalibreringskanal med divergerende bredde nedihulls, der den breddedivergerende kalibreringskanalen har tilnærmet de samme dimensjoner som den divergerende fluidkanalen, kalibreringskanalen har en første vegg og en andre vegg, hvor den første veggen vender mot den andre veggen og er anordnet med en spredningsvinkel i forhold til den andre veggen, hvor de ladde partiklene sendes ut fra et antall N ladet-partikkel-kilder plassert på steder 1 til N langs den første veggen i kalibreringskanalen; detektere de ladde partiklene som passerer gjennom kalibreringsmediet i den divergerende kalibreringskanalen ved anvendelse av et antall N ladet-partikkel-detektorer plassert på steder 1 til N langs den andre veggen i kalibreringskanalen, hvor hver av ladet-partikkel-detektorene 1 til N er posisjonert slik at den står i partikkelkommunikasjon med en tilhørende Ni-te av ladet-partikkel-kildene 1 til N; og estimere densiteten til fluidet i fluidkanalen basert på antall ladde partikler som passerer gjennom fluidet i fluidkanalen og kalibreringsmediet i den divergerende kalibreringskanalen på minst ett av stedene 1 til N. [0067] In another embodiment of the method, the method further includes, but is not limited to performing a least-squares fit of a plurality of charged-particle detector measurements to determine the fluid density. In another embodiment of the method, the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and particle sources with a large band gap. In another embodiment of the method, the method further includes, but is not limited to, emitting charged particles into a downhole diverging width calibration channel, wherein the width diverging calibration channel has approximately the same dimensions as the diverging fluid channel, the calibration channel having a first wall and a second wall, wherein the first wall faces the second wall and is arranged at a scattering angle relative to the second wall, wherein the charged particles are emitted from a number of N charged-particle sources located at locations 1 to N along the first wall in the calibration channel; detecting the charged particles passing through the calibration medium in the diverging calibration channel using a number of N charged particle detectors located at locations 1 to N along the second wall of the calibration channel, each of the charged particle detectors 1 to N being positioned as that it is in particle communication with an associated Ni-te of the charged-particle sources 1 to N; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles that pass through the fluid in the fluid channel and the calibration medium in the divergent calibration channel at at least one of the locations 1 to N.

[0068] På grunnlag av de flere aspektene ved oppfinnelsen beskrevet over vil fagmannen se flere konkrete utførelsesformer nyttige for å bestemme en egenskap ved en undergrunnsstruktur ved hjelp av et nedihulls ladet-partikkel-densitometer. Den foreliggende beskrivelsen skal forstås å illustrere heller enn å begrense rammen eller omfanget til kravene som følger. En rekke modifikasjoner og variasjoner vil fremkomme for fagmannen etter lesning av beskrivelsen, inkludert bruk av ekvivalente funksjonelle og/eller strukturelle erstatninger i stedet for elementer beskrevet her, bruk av ekvivalente funksjonelle koblinger i stedet for koblinger beskrevet her, og/eller bruk av ekvivalente funksjonelle handlinger i stedet for handlinger beskrevet her. Slike uvesentlige variasjoner er å anse som innenfor rammen til kravene nedenfor. [0068] On the basis of the several aspects of the invention described above, the person skilled in the art will see several concrete embodiments useful for determining a property of an underground structure by means of a downhole charged particle densitometer. The present description shall be understood to illustrate rather than limit the scope or scope of the requirements that follow. A number of modifications and variations will occur to those skilled in the art after reading the specification, including the use of equivalent functional and/or structural substitutions in place of elements described herein, the use of equivalent functional links in place of links described herein, and/or the use of equivalent functional actions instead of actions described here. Such insignificant variations are to be considered within the scope of the requirements below.

[0069] Gitt beskrivelsen over av generelle idéer og konkrete utførelsesformer [0069] Given the description above of general ideas and concrete embodiments

defineres omfanget av beskyttelse av de vedføyde kravene. De innleverte kravene skal ikke forstås som en begrensning av søkerens rettighet til å kreve beskyttelse for innhold som er redegjort for, men foreløpig ikke eksplisitt er krevet beskyttelse for, gjennom én eller flere ytterligere søknader, herunder de innlevert i samsvar med gjeldende lov i USA og/eller internasjonale traktater. the scope of protection of the attached requirements is defined. The filed claims shall not be understood as a limitation of the applicant's right to claim protection for content that is disclosed, but for which protection is not yet explicitly claimed, through one or more additional applications, including those filed in accordance with applicable law in the United States and /or international treaties.

Claims

1. Apparatus for estimating a property of a well fluid, the apparatus comprising: a carrier that can be transported in a borehole; a test cell carried by the carrier to capture the well fluid; a fluid channel immersed in the well fluid, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall; a number of charged-particle sources located at locations along the first wall of the fluid channel; and a number of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, each of the radioactivity detectors being positioned to be in particle communication with at least one of the charged particle sources.

2. Apparatus according to claim 1, the apparatus further comprising: a positioner in physical communication with at least one of the first wall and the second wall; and a processor configured to enable the positioner to change a distance between the first wall and the second wall to estimate the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles detected to pass through the well fluid in the fluid channel at the distance between the first wall and the second the wall.

3. Apparatus according to claim 2, wherein the charged particle sources are alpha particle sources and the detectors are diamond alpha particle detectors.

4. Apparatus according to claim 1, where the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and particle sources with a large band gap.

5. Apparatus according to claim 1, the apparatus further comprising: a non-stick coating rated for 300 degrees Celcius on the first wall and on the second wall of the fluid channel to reduce sticking of particles in the fluid channel.

6. Apparatus according to claim 1, wherein the fluid channel has a first end that forms a first space between the first wall and the second wall that is approximately 5 microns wide, and a second end that forms a second space between the first wall and the second wall which is about 50 microns wide.

7. Apparatus according to claim 1, the apparatus further comprising: a calibration channel having the same dimensions as the fluid channel, where the calibration channel is filled with a calibration medium.

8. Apparatus according to claim 6, where the fluid channel further comprises a fluid channel with a constant depth D, where a first part of the depth D of the fluid channel is filled with a calibration medium and a second part of the depth D of the fluid channel is filled with the fluid, where each of a plurality of charged-particle sources further comprises a vertical array of charged-particle sources, wherein at least one of the charged-particle sources in a vertical array of charged-particle sources is positioned to emit charged particles into the calibration medium on one location in the fluid channel and another of the charged particle sources in another vertical arrangement are positioned to emit charged particles into the fluid at another location in the fluid channel, and where each of the charged particle detectors further comprises a vertical arrangement of charged particle detectors, where at least one of the charged particle detectors in a vertical array of charged particle detectors is positioned to detect charged particles passing through nom the calibration medium in the fluid channel at a first location and another of the charged particle detectors in the vertical array is positioned to detect charged particles passing through the fluid at another location in the fluid channel.

9. A method for estimating a property of a fluid downhole, the method comprising: transporting a test cell carried by the carrier to capture a fluid downhole; emit charged particles into the fluid downhole in a fluid channel immersed in the fluid downhole, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall and where the charged particles are emitted from at least one charged-particle- source located at a location along the first wall of the fluid channel; and detecting the charged particles passing through the fluid in the fluid flow path by means of a number of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, wherein at least one of the charged particle detectors is positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources.

10. The method of claim 9, wherein the charged particle sources are alpha particle sources and the charged particle detectors are diamond detectors, the method further comprising: moving at least one of the first wall and the second wall to change a width of the fluid channel; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles that pass through the fluid in the fluid channel for a specific width of the fluid channel.

11. The method of claim 9, the method further comprising: performing a least-squares fit of charged-particle detector measurements to determine the fluid density.

12. Method according to claim 9, where the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and particle sources with a large band gap.

13. Method according to claim 9, where the fluid channel further comprises a fluid channel with a diverging width, the method further comprising: sending out charged particles into the width-diverging calibration channel downhole, where the width-diverging calibration channel has approximately the same dimensions as a diverging fluid channel, the calibration channel has a first wall and a second wall, wherein the first wall faces the second wall and is arranged at a scattering angle relative to the second wall, wherein the charged particles are emitted from a number of charged-particle sources located at locations along the first wall in the calibration channel; detecting the charged particles passing through the calibration medium in the divergent calibration channel using a number of charged particle detectors located at axial locations along the second wall of the calibration channel, wherein at least one of the charged particle detectors is positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles passing through the fluid in the fluid channel and the calibration medium in the divergent calibration channel at at least one of the locations.

14. Method according to claim 9, where the charged-particle source is a radioactive source with a large band gap, the method further comprising: building up a distribution of energy level detections using several detection measurements along the divergent fluid channel and the divergent calibration channel.

15. Method for estimating a property of a downhole fluid, the method comprising: sending out charged particles into the downhole fluid in a fluid channel immersed in the downhole fluid, where the fluid channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall, wherein the charged particles are emitted from a plurality of charged-particle sources located at locations along the first wall of the fluid channel; and detecting the charged particles passing through the fluid in the divergent fluid flow path by means of a plurality of charged particle detectors located at locations along the second wall of the fluid channel, each of the charged particle detectors being positioned to be in particle communication with at least one of the charged-particle sources.

16. Method according to claim 15, the method further comprising: moving at least one of the first wall and the second wall to change a width of the fluid channel; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles passing through the fluid in the fluid channel for a width of the fluid channel.

17. The method of claim 15, the method further comprising: performing a least square error-based fit of a plurality of charged-particle detector measurements to determine the fluid density.

18. Method according to claim 15, where the charged particle sources are selected from the group consisting of monoenergetic particle sources and particle sources with a large band gap.

19. Method according to claim 15, the method further comprising: sending out charged particles into a calibration channel with divergent width downhole, where the width-divergent calibration channel has approximately the same dimensions as the divergent fluid channel, the calibration channel has a first wall and a second wall, where the first wall faces the second wall and is arranged at a scattering angle relative to the second wall, wherein the charged particles are emitted from a number of N charged-particle sources located at locations 1 to N along the first wall of the calibration channel; detecting the charged particles passing through the calibration medium in the diverging calibration channel using a number of N charged particle detectors located at locations 1 to N along the second wall of the calibration channel, each of the charged particle detectors 1 to N being positioned as that it is in particle communication with an associated N-th of the charged-particle sources 1 to N; and estimating the density of the fluid in the fluid channel based on the number of charged particles that pass through the fluid in the fluid channel and the calibration medium in the divergent calibration channel at at least one of the locations 1 to N.