NO343450B1

NO343450B1 - Fremgangsmåte og apparat til å bestemme fluidinnhold i borehull

Info

Publication number: NO343450B1
Application number: NO20100349A
Authority: NO
Inventors: Sebastian Csutak
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2019-03-11
Also published as: WO2009033164A1; BRPI0816368A2; BRPI0816368B1; NO20100349L; US7796263B2; GB2465516A; GB201003639D0; US20090056434A1; GB2465516B

Description

BAKGRUNN

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og anordninger for å estimere en egenskap ved et fluid nede i et brønnhull.

Bakgrunnsinformasjon

Olje- og gassbrønner er blitt boret til dybder som løper fra noen få tusen fot til så dypt som 8 km (5 miles). Kabelog boreverktøy innbefatter ofte forskjellige sensorer, instrumenter og styringsanordninger for å utføre noen av et antall brønnhullsoperasjoner. Disse operasjonene kan innbefatte formasjonstesting, fluidanalyse og verktøyovervåkning og styring.

Formasjonstesting kan innbefatte et antall evalueringer og estimeringer. I noen tilfeller er det ønskelig å forstå fluidinnhold for formasjonsfluider som produseres fra en undergrunnsformasjon og/eller innholdet i borefluider som brukes under boreoperasjoner.

US2006/139646 beskriver en metode og apparat for et spektrometer i et brønnhull basert på avstembare optiske fibre.

OPPSUMMERING

Det følgende gir en generell oppsummering av flere aspekter ved oppfinnelsen for å tilveiebringe en grunnleggende forståelse av i det minste noen aspekter ved oppfinnelsen. Denne oppsummeringen er ikke en uttømmende oversikt over oppfinnelsen. Den er ikke ment å identifisere hovedelementer eller kritiske elementer ved oppfinnelsen eller å avgrense omfanget av patentkravene. Den følgende oppsummeringen presenterer bare noen konsepter ved oppfinnelsen på en generell form som en innledning til den mer detaljerte beskrivelsen som følger.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører i et første aspekt en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et fluid nede i et brønnhull, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter: å transportere en halvlederlysemitter i et brønnhull (110), idet halvlederlysemitteren har et forsterkningsområde som frembringer lys;

å sende ut lys fra halvlederlysemitteren mot en fluidprøve hvor det utsendte lyset har en første senterbølgelengde som kan reagere på en valgt fluidegenskap;

å påtrykke et elektrisk strømpulstog på halvlederlysemitteren hvor det elektriske strømpulstoget har en arbeidssyklus;

å analyse den første responsen til det utsendte lyset etter vekselvirkning med fluidprøven for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den første senterbølgelengden;

å endre arbeidssyklusen til det elektriske strømpulstoget for å variere en temperatur i forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en andre senterbølgelengde); og

å analysere en andre respons på det utsendte lyset etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden.

Ytterligere utførelser er angitt i underkravene 2-11.

Det blir beskrevet en fremgangsmåte for å estimere en fluidegenskap nede i et brønnhull. Fremgangsmåten innbefatter å transportere en halvledende lysemitter i et brønnhull, idet den halvledende lysemitteren har et forsterkningsområde som frembringer lys og sender ut lys fra den halvledende lysemitteren mot en fluidprøve, idet det utsendte lyset har en første senterbølgelengde som reagerer på en valgt fluidegenskap. Fremgangsmåten innbefatter videre å påtrykke et elektrisk strømpulstog på den halvledende lysemitteren og analysere en første respons på det utsendte lyset etter vekselvirkning med fluidprøven for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den første senterbølgelengden. Det elektriske strømpulstoget blir modulert for å variere en temperatur i forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en annen senterbølgelengde. En annen respons på det utsendte lyset blir analysert etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører i et andre aspekt en anordning for å estimere en egenskap ved et fluid nede i et brønnhull, kjennetegnet ved at anordningen omfatter:

en bærer som transporterer ett eller flere verktøy inn i et brønnhull;

en halvlederlysemitter som har et forsterkningsområde som frembringer lys med en første senterbølgelengde som reagerer på en valgt fluidegenskap, idet halvlederlysemitteren blir båret av bæreren;

en elektrisk strømkilde som leverer et elektrisk strømpulstog til halvlederlysemitteren, der det elektriske strømpulstoget har en arbeidssyklus;

en analysatoranordning som analyserer en første respons på lys utsendt fra halvlederlyskilden etter at utsendt lys har vekselvirket med fluidet, hvor den analyserte første responsen blir brukt til å estimere fluidegenskapen ved å bruke den første senterbølgelengden; og

en strømmodulator som endrer arbeidssyklusen for å variere temperaturen til forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en andre senterbølgelengde,

hvor en andre respons på det utsendte lyset blir analysert ved hjelp av analysatoranordningen etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden.

Ytterligere utførelser er angitt i underkravene 13-22. Det beskrives en anordning for estimering av en fluidegenskap i et brønnhull en bærer som transporterer ett eller flere verktøy inn i et brønnhull, en halvledende lysemitter med et forsterkningsområde som frembringer lys med en første senterbølgelengde som reaksjon på en valgt fluidegenskap, idet den halvledende lysemitteren blir båret av bæreren. Anordningen kan innbefatte en elektrisk strømkilde som påtrykker et elektrisk strømpulstog på den halvledende lysemitteren, og en analysatoranordning som analyserer en første respons på lys utsendt fra den halvledende lyskilden etter at det utsendte lyset har vekselvirket med fluidet, idet den analyserte første responsen blir brukt til å estimere fluidegenskapen ved å bruke den første senterbølgelengden. En strømmodulator modulerer det elektriske strømpulstoget for å variere en temperatur i forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en annen senterbølgelengde, og en annen respons på det utsendte lyset blir analysert ved hjelp av analysatoranordningen etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse skal vedet vises til den følgende detaljerte beskrivelse av flere ikke-begrensende utførelsesformer tatt i forbindelse med de vedføyde tegningene hvor like elementer er blitt gitt like henvisningstall, og hvor:

Fig. 1 illustrerer et ikke-begrensende eksempel på et boresystem for måling under boring (MWD) i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 2 representerer skjematisk et ikke-begrensende eksempel på et optisk verktøy for å estimere en fluidegenskap;

fig. 3 er et annet eksempel på et optisk verktøy for å estimere en fluidegenskap hvor en lyskilde innbefatter en gruppe med halvledende lysemittere; fig. 4 representerer skjematisk nok et annet ikkebegrensende optisk verktøy for å estimere en fluidegenskap; og

fig. 5 illustrerer en fremgangsmåte for måling av en fluidegenskap nede i et brønnhull, i henhold til oppfinnelsen.

BESKRIVELSE AV UTFØRELSESEKSEMPLER

Den foreliggende beskrivelse bruker uttrykk hvor betydningen av uttrykkene vil bidra til å gi en forståelse av foreliggende oppfinnelse. Uttrykket "arbeidssyklus" slik det brukes her refererer til den tidsandelen hvor en varierende effektkilde er i en "høy" tilstand i forhold til en "lav" tilstand. En firkantbølge med en arbeidssyklus på 50% er f.eks. hovedsakelig symmetrisk ved at tiden for den høye tilstanden er lik tiden for den lave tilstanden. En firkantbølge som er høy 60% av tiden og lav i 40% av tiden, blir sagt å ha en arbeidssyklus på 60%.

Fig. 1 illustrerer et arbeidsmiljø for anordninger som beskrevet her. Det er vist et ikke begrensende eksempel på et boresystem 100 i et arrangement for måling under boring (MWD) i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Et boretårn 102 understøtter en borestreng 104 som kan være et oppkveilingsrør eller et borerør. Borestrengen 104 kan transportere en verktøybærer slik som en bunnhullsanordning (BHA) 120. En borkrone 106 er anordnet ved den distale ende av borestrengen 104 for boring av et borehull 110 gjennom grunnformasjoner.

Boreoperasjoner i henhold til flere utførelsesformer kan innbefatte å pumpe et borefluid eller "slam" fra en slamtank 122 og bruke et sirkulasjonssystem 124 til å sirkulere slammet gjennom en indre boring i borestrengen 104. Slammet strømmer ut av borestrengen 104 ved borkronen 106 og returnerer til overflaten gjennom et ringrom mellom borestrengen 104 og den indre veggen av borehullet 110. Borefluidet er sammensatt for å opprette det hydrostatiske trykket som er større enn formasjonstrykket, for å unngå utblåsinger. Det trykksatte borefluidet kan videre brukes til å drive en boremotor 108 og kan gi smøring til forskjellige elementer i borestrengen 104.

I den ikke-begrensende utførelsesformen på fig. 1 innbefatter bunnhullsanordningen 120 et verktøy 116 for evaluering av formasjoner under boring. Evalueringsverktøyet 116 kan bære en fluidekstraktor 128 som innbefatter en sonde 138 og motstående føtter 140. I flere utførelsesformer som skal beskrives mer detaljert senere, innbefatter verktøyet 116 et brønnhullsspektrometer. Selv om verktøyet i eksemplet er vist som om den bæres av en borestreng 104, kan verktøyet transporteres inn i brønnhullet 110 via en kabel.

En styringsenhet 112 for brønnhullsverktøyet kan brukes til å styre verktøyet 116 for formasjonsevaluering og styringsanordningen 112 for brønnhullsverktøyet kan være i toveis kommunikasjon ved en overflatestyringsenhet 114.

Styringsenhetene 112, 114 kan hver innbefatte en prosessor slik som inne i en datamaskin eller en mikroprosessor.

Styringsanordningen 112 i verktøyet kan innbefatte et lager for lagring av informasjon nede i hullet for senere evaluering på overflaten. Overflatestyringsenheten kan innbefatte en lagringsanordning, datalagringsanordninger slik som faststofflagre og magnetbånd. Periferienheter slik som datainnmatingsanordninger og visningsanordninger og andre kretser for styring og behandling av data som er mottatt fra formasjonsevalueringsverktøyet 116, kan også være innbefattet i overflatestyringsenheten 114. Overflatestyringsenheten 114 og/eller brønnhullsstyringsenheten kan videre innbefatte ett eller flere dataprogrammer innbakt i et datamaskinlesbart medium som kan være tilgjengelig for den tilknyttede prosessoren i styringsenheten 112, 114 for å utføre instruksjoner som befinner seg i dataprogrammene, for å utføre de forskjellige fremgangsmåtene og funksjonene som er tilknyttet behandlingen av data fra verktøyet 116 for evaluering av formasjoner.

Den nedre del av formasjonsevalueringsverktøyet 116 kan innbefatte en sammenstilling av flere verktøysegmenter som er sammenføyet ende-mot-ende ved hjelp av gjengede hylser eller gjensidige kompresjonskoblinger 124. En sammenstilling av verktøysegmenter som er egnet for foreliggende oppfinnelse, kan innbefatte en hydraulisk, elektrisk eller elektromekanisk kraftenhet 126 og en formasjonsfluidekstraktor 128. En motor/pumpe-enhet 130 med meget stort forskyvningsvolum kan være anordnet under ekstraktoren 128 for ledningsspyling. En lignende motor/pumpe-enhet 132 med et mindre forskyvningsvolum kan være innbefattet i verktøyet på et passende sted, slik som under pumpen med stort forskyvningsvolum, for kvantitativ overvåkning av fluid mottatt av verktøyet 120. En eller flere magasinseksjoner 134 med prøvebeholdere kan være innbefattet for å motta fluidprøver fra pumpen 132 med det minste forskyvningsvolumet. Hver magasinseksjon 134 kan ha flere fluidprøvebeholdere 136.

Formasjonsfluidekstraktoren 128 kan omfatte en utstrekkbar sugesonde 138 som ligger motsatt av boreveggføttene 140. Både sugesonden 138 og de motstående føttene 140 kan strekkes ut hydraulisk eller elektromekanisk for fast kontakt med borehullsveggen. Konstruksjons- og driftsdetaljer for et egnet fluidekstraheringsverktøy 128 er nærmere beskrevet i US-patent nr. 5.303.775 hvis beskrivelse herved inkorporeres ved referanse.

Fig. 2 illustrerer en ikke-begrensende utførelsesform av et optisk brønnhullsverktøy 200 som kan bæres av boresystemet 100 som er beskrevet ovenfor og vist på fig. 1, eller av en kabel, for å bestemme en egenskap ved et fluid nede i hullet. Verktøyet 200 innbefatter en fluidcelle 202. Fluid i fluidcellen kan være stasjonær eller strømmende og kan innbefatte borefluid, returfluid, hovedsakelig uberørt formasjonsfluid eller enhver kombinasjon av disse fluidene. Fluidcellen 202 kan innbefatte ett eller flere optiske vinduer 204 avhengig av den spesielle utformingen av verktøyet 200. Verktøyet kan f.eks. være utformet for reflektometri eller for absorbanstester som vist her.

En halvledende lysemitter 206 innbefatter et lysforsterkningsområde som utsender lys mot fluidcellen 202. Halvlederlysemitteren 206 kan være valgt fra et hvilket som helst antall egnede halvlederlysemittere. Halvlederlysemitteren kan innbefatte en kantemitterende laserdiode eller en diodegruppe. I en utførelsesform kan halvlederlysemitteren være en overflateemitterende laser med vertikal kavitet ("VCSEL") som utsender koherent lys gjennom et vindu i en toppelektrode. I andre utførelsesformer kan halvlederlysemitteren være en ikkelaseranordning. Halvlederen kan ha to, tre eller flere elektroder som brukes til å regulere lysutsendelse og/eller temperatur som beskrevet senere i foreliggende beskrivelse.

I utførelsesformen på fig. 2 kan lys føres mot fluidcellen 202 via en optisk bane 208. I en utførelsesform innbefatter den optiske banen 208 fritt rom. I en utførelsesform innbefatter den optiske banen 208 en optisk fiber.

En fotodetektor 210 detekterer det utsendte lyset etter at det utsendte lyset har vekselvirket med fluidet i fluidcellen 202. I det viste eksemplet er fotodetektoren 210 koblet for å signalisere til en tilstandskrets 212 og signaltilstandskretsen er koblet til en brønnhullsprosessor/styringsenhet 214.

Lys utsendt fra halvlederlysemitteren 206 har en senterbølgelengde λc. I en utførelsesform kan lysemitteren 206 være valgt for å utsende et smalt bånd med bølgelengder hvor senterbølgelengden λc er en av flere bølgelengder i båndet. I en annen utførelsesform omfatter den halvledende lysemitteren 206 en laserdiode som har en enkelt bølgelengde utsendt fra det lysforsterkende området, og den eneste bølgelengden er senterbølgelengden λc. I de mange utførelsesformene er den innledende senterbølgelengden valgt til å kunne reagere på en fluidkomponent av interesse. Senterbølgelengden kan f.eks. være valgt for å indikere nærvær av en hydrokarbonforbindelse eller oljebasert slam. Komponentene i formasjonsfluid innbefatter ofte karbon C1 til C4-forbindelser. I flere utførelsesformer er senterbølgelengden valgt til å kunne reagere på C1 til C4-forbindelser. I andre utførelsesformer er senterbølgelengden valgt til å kunne reagere på høyere karbonforbindelser, f.eks. C5 og høyere. Lysresponsen kan innbefatte dempet refleksjon, absorbans, fluorescens eller en hvilken som helst annen nyttig lysrespons ved vekselvirkning med en spesiell forbindelse.

I flere utførelsesformer kan λc varieres i en størrelsesorden på omkring 4nm ved å variere den indre temperaturen til halvlederlysemitteren med det høye forsterkningsområdet for termisk avstemning av anordningen. Ifølge et ikke-begrensende eksempel kan temperaturen endres ved å variere en strømpuls som påføres halvlederlysemitteren. I det viste eksemplet blir strømmen påtrykt i form av et elektrisk strømpulstog styrt av en variabel pulsgenerator 216. Ethvert antall variable pulsgeneratorer 216 kan brukes til å levere variable strømpulser til halvlederlysemitteren 206. I det ikke-begrensende eksemplet som er vist, innbefatter den variable pulsgeneratoren 216 en oscillatorkrets 218 som genererer et oscillerende spenningssignal. Påtrykning av strømpulser på halvlederen kan utføres på én av et antall måter avhengig av den spesielle type lysemitter som brukes.

Halvlederlysemitteren 206 kan f.eks. være en anordning med to elektroder, og pulstoget kan påtrykkes direkte på elektrodene som brukes til å forspenne høyforsterkningsområdet til anordningen. I et annet eksempel kan halvlederlysemitteren innbefatte et oppvarmingslag ved høyforsterkningsområdet.

Anordningene som har et oppvarmingslag, kan innbefatte tre eller flere elektroder hvor ytterligere elektroder blir brukt for å påtrykke et pulstog på oppvarmingslaget. I en spesiell utførelsesform kan en utforming med tre elektroder brukes hvor et pulstog blir påtrykket en av elektrodene mens en terskelstrøm blir påtrykket en annen elektrode for å generere lys.

En styrekrets 220 for regulering av arbeidssyklus kan brukes til å generere en spenning som er variabel mellom verdiene av utgangen fra topp-til-topp i oscillatorkretsen 218. I et eksempel kan en toveis likeretterkrets brukes til å invertere den negative delen av utgangen fra oscillatorkretsen 218. På denne måten kan utgangen fra styrekretsen 220 for arbeidssyklusen varieres fra omkring null til omkring toppverdien til utgangen fra oscillatorkretsen 218.

Utgangen fra oscillatorkretsen 218 og utgangen fra styrekretsen 220 for arbeidssyklusen blir hver matet til en komparatorkrets 222. I eksemplet på fig. 2 tilveiebringer komparatorkretsen 222 en utgangsstrøm hver gang utgangssignalet til oscillatoren 218 er større enn utgangssignalet fra styrekretsen 220 for arbeidssyklusen.

Komparatorutgangen er følgelig en rekke strømpulser, det vil si et pulstog, og pulsbredden til pulsene blir regulert av nivået som påføres av styrekretsen 220 for arbeidssyklusen. En pulsbreddemodulasjon fra omkring 1% til omkring 100% kan oppnås ved å bruke fremgangsmåter i henhold til oppfinnelsen.

I noen tilfeller kan en valgfri tilbakekoblingskrets 224 brukes til å overvåke energiutgangen fra den halvledende lysemitteren 206 og med styringsenheten 214 for ytterligere å regulere den variable pulsgeneratoren 216.

Fig. 3 illustrerer et annet eksempel på et optisk verktøy 300 som er maken til det eksemplet som er beskrevet ovenfor og som er vist på fig. 2. I dette eksemplet blir en gruppe med halvledende lysemittere 306 brukt i stedet for den ene emitteren i eksemplet på fig. 2. Hver av de halvledende lysemittere 306 kan være hovedsakelig lik den ene halvledende lysemitteren 206 som er diskutert ovenfor og vist på fig. 2. Gruppen 306 kan f.eks. innbefatte kantemitterende laserdioder. I en utførelsesform kan gruppen 306 med halvledende lysemittere være en VCSEL-anordning. I andre utførelsesformer kan den halvledende lysemitteren være en ikke-laseranordning. Hver lysemitter i gruppen 306 innbefatter en elektrode for å motta driftsstrøm. Et elektrisk strømpulstog kan tilføres driftsstrømelektroden eller en separat oppvarmingselektrode som diskutert ovenfor.

Bruk av en gruppe 306, uansett smalbåndet eller laser, kan senterbølgelengden til hver emitter varieres for å dekke et bredere område av valgte bølgelengder. De individuelle emitterne behøver ikke å ha påfølgende bølgelengder, men bruk av emittere slik som lasere med etter-hverandre-atskilte senterbølgelengder atskilt inne i det avstembare spredningsområdet på 4nm muliggjør en styrbar sveiping gjennom båndbredden til gruppen. Fem lasere kan f.eks. brukes til å sveipe et bølgelengdebånd på 20nm hvor hver laser er avstemt innenfor en spredning på 4nm.

Eksemplene på fig. 2 og 3 viser lys som vekselvirker med fluid i en fluidcelle 204 ved å føre lyset gjennom fluidcellen. I noen tilfeller kan dempet total reflektans (ATR, attenuated total reflectance) gjennomføres ved å benytte andre utforminger som ansees å være innenfor rammen av oppfinnelsen. Det vises nå til fig. 4, hvor et skjematisk diagram illustrerer et Raman-spektrometer 400 som kan brukes i brønnhull for å analysere fluid trukket ut fra en formasjon. Raman-spektrometeret 400 innbefatter en UV-lasergruppe 410 som induserer eller pumper UV-lys 412 inn i et fluid 420 gjennom et vinde 414 laget i en vegg i et fluidkammer 416. Lysbanen fra gruppen 410 til vinduet 414 kan være en optisk fiber som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 2. UV-lasergruppen 410 i dette eksemplet innbefatter flere lasere som produserer UV-lys innenfor et forholdsvis smalt bølgelengdebånd. Alternativt kan UV-lasergruppen 410 produsere flere monokromatiske (enkeltbølgelengder) UV-lys fra hver laser. Hver emitter i gruppen 410 er avstembar ved å bruke en variabel pulsgenerator 216 hovedsakelig maken til den generatoren som er beskrevet ovenfor. Hver lysemitter produserer likeledes en senterbølgelengde som reagerer på en valgt fluidforbindelse.

Lyset 422 vekselvirker med fluidet 420, og endel av lyset blir reflektert tilbake til en detektor 430. Detektoren frembringer et signal som reaksjon på lyset, der signalet så blir mottatt av en styringsenhet 450 for analyse. Styringsenheten 450 kan videre brukes som en modulator for gruppen 410 til å modulere det lyset som sendes ut fra gruppen 410.

Styringsenheten 450 kan innbefatte en prosessor 452 og et lager for lagring av data 454 og dataprogrammer 456. Styringsenheten 450 mottar og behandler signalene som er mottatt fra detektoren 430. Ifølge et aspekt kan styringsenheten 450 analysere eller estimere det detekterte lyset og sende et spektrum for det Raman-spredte lyset til en styringsenhet på overflaten ved å bruke en sender 458. Ifølge et aspekt kan styringsenheten 450 analysere eller estimere én eller flere egenskaper eller karakteristikker ved fluidet nede i hullet og overføre resultatene av estimeringen til en styringsenhet på overflaten ved å bruke senderen 458. Ifølge et annet aspekt kan styringsenheten 450 behandle signalene som er mottatt fra detektoren 430 i en viss grad og fjernoverføre de behandlede dataene til en styringsenhet på overflaten for å frembringe et spektrum og for å tilveiebringe et estimat på stedet av en egenskap ved fluidet, innbefattende forurensningsnivået av slammet i formasjonsfluidet.

Spektrometeret 400 innbefatter en variabel pulsgenerator 216 hovedsakelig maken til den variable pulsgeneratoren 216 som er beskrevet ovenfor og som er vist på fig. 2. Hver laser i gruppen 410 har en senterbølgelengde som kan avstemmes termisk ved å bruke generatoren 216. Generatoren 216 kan styres ved å bruke styringsenheten 450 nede i hullet eller ved hjelp av en ikke vist styringsenhet på overflaten.

De flere utførelsesformene av anordningen som er beskrevet ovenfor og som er vist på fig. 1-4, vil bidra til å forstå flere ikke-begrensende eksempler på en fremgangsmåte for å estimere fluidegenskaper. Fig. 5 illustrerer et ikkebegrensende eksempel på en fremgangsmåte for å estimere en fluidegenskap nede i et brønnhull. Fremgangsmåten 500 innbefatter å transportere en halvlederlysemitter i et brønnhull 502. I flere utførelsesformer innbefatter halvlederlysemitteren et forsterkende område som frembringer lys. Fremgangsmåten innbefatter videre å sende ut lys fra halvlederlysemitteren mot en fluidprøve 504. Det utsendte lyset har en senterbølgelengde som reagerer på en valgt fluidegenskap. Et elektrisk strømpulstog påtrykket halvlederlysemitteren 506 og en første respons på det utsendte signalet, blir analysert etter at lyset har vekselvirket med fluidprøven, for å estimere fluidegenskapen ved senterbølgelengden 508. Det elektriske strømpulstoget blir så modulert 510 for å variere temperaturen i det forsterkende området, og endring av temperaturen flytter senterbølgelengden til det utsendte lyset til en annen senterbølgelengde. En annen respons på det utsendte signalet kan så analyseres etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved den andre senterbølgelengden 512.

I flere utførelsesformer kan laserlys med én enkelt bølgelengde utsendes i henhold til fremgangsmåten, eller det utsendte lyset kan ha en smal båndbredde som har et flertall bølgelengder. Modulering av det elektriske pulstoget kan innbefatte å modulere en pulsbredde som innbefatter å endre en arbeidssyklus for pulser i pulstoget innenfor et område på omkring 1% til omkring 100%. Halvlederlyskilden kan omfatte et flertall lasere, og fremgangsmåten kan innbefatte utsendelse av et flertall individuelle laserlys med hver sin bølgelengde.

Den innledende senterbølgelengden kan velges til å reagere på en hydrokarbonforbindelse som innbefatter forbindelser av C1 til C4. Senterbølgelengden kan også være valgt for å innbefatte en andel av oljebasert slam.

Ifølge et aspekt innbefatter analyse av den første responsen å estimere en lysabsorbans. Ifølge et annet aspekt, innbefatter analyse av den første responsen å estimere en lysreflektans.

Claims

P a t e n t k r a v

1. Fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et fluid nede i et brønnhull,

k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten omfatter:

å transportere en halvlederlysemitter (206, 306, 506) i et brønnhull (110), idet halvlederlysemitteren (206, 306, 506) har et forsterkningsområde som frembringer lys;

å sende ut lys fra halvlederlysemitteren (206, 306, 506) mot en fluidprøve (504) hvor det utsendte lyset har en første senterbølgelengde som kan reagere på en valgt fluidegenskap; å påtrykke et elektrisk strømpulstog på halvlederlysemitteren (206, 306, 506) hvor det elektriske strømpulstoget har en arbeidssyklus;

å analyse den første responsen til det utsendte lyset etter vekselvirkning med fluidprøven (504) for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den første senterbølgelengden; å endre arbeidssyklusen til det elektriske strømpulstoget for å variere en temperatur i forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en andre senterbølgelengde (512); og

å analysere en andre respons på det utsendte lyset etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden (512).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor utsendelse av lys omfatter å sende ut laserlys som har en enkelt bølgelengde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor utsendelse av lys omfatter å sende ut et smalt lysbånd med et flertall

bølgelengder.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor endring av arbeidssyklusen omfatter å modulere en pulsbredde.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor endring av arbeidssyklusen innbefatter å endre arbeidssyklusen innenfor et område på fra omkring 1% til omkring 100%.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den valgte fluidegenskapen innbefatter en hydrokarbonforbindelse.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor hydrokarbonforbindelsen er én eller flere av en C1- til C4-forbindelse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den valgte fluidegenskapen innbefatter en prosentandel med oljebasert slam.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor halvlederlyskilden omfatter et antall lasere, og hvor utsendelse av lys omfatter å sende ut lys ved et flertall individuelle laserlys som hver inneholder én enkelt bølgelengde.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor analyse av den første responsen innbefatter å estimere én eller flere av i) lysabsorbans, ii) lysreflektans og iii) lysdempning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor halvlederlysemitteren omfatter to elektroder for forspenning av et høyforsterkningsområde, et oppvarmingslag ved høyforsterkningsområdet og en tredje elektrode forbundet med oppvarmingslaget, hvor påtrykning av et elektrisk strømpulstog på halvlederlysemitteren innbefatter å påtrykke et elektrisk strømpulstog på den tredje elektroden.

12. Anordning for å estimere en egenskap ved et fluid nede i et brønnhull,

k a r a k t e r i s e r t v e d at anordningen omfatter: en bærer som transporterer ett eller flere verktøy (116) inn i et brønnhull (110);

en halvlederlysemitter (206, 306, 506) som har et forsterkningsområde som frembringer lys med en første senterbølgelengde som reagerer på en valgt fluidegenskap, idet halvlederlysemitteren (206, 306, 506) blir båret av bæreren; en elektrisk strømkilde som leverer et elektrisk strømpulstog til halvlederlysemitteren (206, 306, 506), der det elektriske strømpulstoget har en arbeidssyklus;

en strømmodulator som endrer arbeidssyklusen for å variere temperaturen til forsterkningsområdet for å endre den første senterbølgelengden i det utsendte lyset til en andre senterbølgelengde (512),

hvor en andre respons på det utsendte lyset blir analysert ved hjelp av analysatoranordningen etter vekselvirkning med fluidet for å estimere fluidegenskapen ved å bruke den andre senterbølgelengden (512).

13. Anordning ifølge krav 12, hvor halvlederlyskilden omfatter en laser som sender ut laserlys med én enkelt bølgelengde.

14. Anordning ifølge krav 12, hvor halvlederlyskilden omfatter en lyskilde som sender ut smalbåndet lys med et flertall bølgelengder.

15. Anordning ifølge krav 12, hvor strømmodulatoren modulerer en pulsbredde for pulser i det elektriske pulstoget.

16. Anordning ifølge krav 12, hvor arbeidssyklusen blir endret innenfor et område fra omkring 1% til omkring 100%.

17. Anordning ifølge krav 12, hvor den valgte fluidegenskapen innbefatter en hydrokarbonforbindelse.

18. Anordning ifølge krav 17, hvor hydrokarbonforbindelsen er én eller flere av en C1- til C4-forbindelse.

19. Anordning ifølge krav 12, hvor den valgte fluidegenskapen innbefatter en prosentandel med oljebasert slam.

20. Anordning ifølge krav 12, hvor halvlederlyskilden omfatter et antall lasere som utsender et flertall individuelle laserlys med hver sin enkelte bølgelengde.

21. Anordning ifølge krav 12, hvor den første responsen innbefatter én eller flere av i) lysabsorbans, ii) lysreflektans og iii) lysdempning.

22. Anordning ifølge krav 12, hvor halvlederlysemitteren omfatter to elektroder for forspenning av et høyforsterkningsområde, et oppvarmingslag ved høyforsterkningsområdet og en tredje elektrode forbundet med oppvarmingslaget for å motta det elektriske strømpulstoget.