NO344394B1

NO344394B1 - Fremgangsmåte og apparat for estimering av en nedhulls fluidegenskap

Info

Publication number: NO344394B1
Application number: NO20101039A
Authority: NO
Inventors: Sebastian Csutak
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2019-11-25
Also published as: US20090180101A1; GB2468820A; WO2009091763A4; WO2009091763A2; GB201012208D0; BRPI0906845B1; WO2009091763A3; US8068226B2; GB2468820B; NO20101039L; BRPI0906845A2

Description

BAKGRUNN

1. Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid, samt en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid og en fremgangsmåte for overvåkning av en produksjonsbrønn.

2. Bakgrunnsinformasjon.

Olje- og gassbrønner er blitt boret ved dybder i området fra noen hundre meter til så dypt som 8 km. Kabel- og boreverktøy innbefatter ofte forskjellige sensorer, instrumenter og styreanordninger for å utføre et antall brønnhullsoperasjoner. Disse operasjonene kan innbefatte formasjonstesting, fluidanalyse og verktøyovervåkning og -styring.

Miljøet i disse brønnene presenterer mange utfordringer for å holde det verktøyet som brukes, ved riktig dybde på grunn av vibrasjon, sterke kjemikalier og temperatur. Temperaturen i brønnhullsverktøyapplikasjoner er et unikt problem for disse verktøyene. Høye brønnhullstemperaturer kan nå så høyt som 200<o>C (392<o>F) eller mer, og sensitivt elektronisk utstyr kan kreve kjøling for å virke riktig i brønnhullsmiljøet. Et ytterligere problem er at plassen i bærerenheten vanligvis er begrenset til noen få tommer i diameter.

Spektrometre med høy oppløsning, f.eks.1-2 nm båndpass for hver optiske kanal, er typisk fullstendig plassert på et sted på overflaten hvor fluidprøver blir transportert for analyse, eller de bruker optiske fibre til å føre lys fra overflaten til en brønnhullsprøve. Noen kabelverktøy bruker brønnhullsspektrometre som analyserer fluider i brønnhullsmiljøet, men generelt ved forholdsvis lav spektral oppløsning på omkring 20-30 nm båndpass for hver optisk kanal.

US 2007081157 A1 beskriver en fremgangsmåte for å estimere egenskapene til et fluid og et apparat som inkluderer en laser som induserer UV lys med en bestemt bølgelengde inni en fluid i et kammer.

Lee, B.G. et al., "Widely tunable single-mode quantum cascade laser source for midinfrared spectroscopy", APPL. PHYS. LETT., (20071203), vol.91, no.23 Publikasjonen demonstrerer en kompakt, enkeltmodus kvantekaskadelaserkilde kontinuerlig avstemelig mellom 8,7 og 9,4 µm.

OPPSUMMERING

I et aspekt er oppfinnelsen et apparat for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid, hvor apparatet omfatter: en bærer som kan transporteres inn i et brønnhull; et arrangement av kvantekaskadelasere båret av bæreren; en modulator konfigurert til å applisere en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet, hvor modulatoren er konfigurert til å modulere minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av minst én kvantekaskadelaser i arrangementet av kvantekaskadelasere i et brønnhullmiljø. en fluidprøvecelle som mottar lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene; og minst én fotodetektor innrettet for å bli operert i et brønnhullsmiljø, som detekterer lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene etter at lyset har vekselvirket med et fluid i fluidprøvecellen.

Kvantekaskadelaserlyskilder kan innbefatte én eller flere av en kvantekaskadelaser med kamhull-leder, en kvantekaskadelaser med bølgeleder med innbakt heterostruktur, en Fabry Perot-kvantekaskadelaser, en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling og en kvantekaskadelaser med distribuert Bragg-reflektor.

Modulatoren kan konfigureres til å modulere en av/på-syklus av den minst ene kvantekaskadelaser.

Apparat kan videre omfatte et ikke-lineært optisk medium som overfører lys utsendt fra den minst ene lyskilden med kvantekaskadelaser til fluidprøvecellen.

Arrangementet av kvantekaskadelasere kan omfatte et flertall kvantekaskadelaserlyskilder, hvor flertallet kvantekaskadelaserlyskilder utsender lys ved minst to bølgelengder.

Fotodetektoren kan omfatte én eneste fotodetektor som har et responsbånd som er minst like bredt som en utsendt båndbredde fra arrangementet av kvantekaskadelasere.

I et annet apsekt er oppfinnelsen en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid, omfattende: å transportere et arrangement av kvantekaskadelasere inn i et brønnhull ved å bruke en bærer, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere omfatter minst én kvantekaskadelaser som har en parameter konfigurert til å moduleres i et brønnhullmiljø, hvor parameteren inkluderer minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av minst én kvantekaskadelaser; å applisere en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet av kvantekaskadelasere; å utsende lys fra minst en kvantekaskadelaser mot en fluidprøvecelle som inneholder et brønnhullsfluid; og å detektere det lyset som utsendes fra den minst ene kvantekaskadelaser etter at lyset har vekselvirket med brønnhullsfluidet i fluidprøvecellen, ved å bruke minst én fotodetektor innrettet for å bli operert i et brønnhullsmiljø, hvor fluidegenskapen blir estimert i det minste delvis ved bruk av lys detektert ved hjelp av den minst ene fotodetektoren.

Arrangementet av kvanteskadelasere kan omfatte én eller flere av en kvantekaskadelaser med kamhull-leder, en kvantekaskadelaser med innbakt heterostruktur, en Fabry Perot-kvantekaskadelaser, en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling og en kvantekaskadelaser med distribuert Bragg-reflektor.

Parameteren ytterligere kan inkludere av/på-syklus for den minst ene kvantekaskadelaseren.

Arrangementet av kvantekaskadelasere kan omfatter et flertall kvantekaskadelaserlyskilder og hvor utsendelse av lyset omfatter å sende ut lys ved et antall smale bølgelengder, hvor hver lyskilde med kvantekaskadelaser utsender lys med en unik bølgelengde.

Detektering av lyset kan omfatte å bruke én eneste fotodetektor som har et responsbånd som er minst like bredt som en utsendt båndbredde fra arrangementet av kvantekaskadelasere.

Utsendelse av lys kan omfatte å sende ut lys fra en første kvantekaskadelaser og en annen kvantekaskadelaser, hvor fremgangsmåten videre omfatter å føre det utsendte lyset gjennom et ikke-lineært optisk medium til fluidprøvecellen.

Fluidegenskapen kan omfatte estere, olefiner eller begge.

Estimering av fluidegenskapen kan omfatte evaluering av nivået på forurensning med oljebasert slam i råolje.

I et annet aspekt er oppfinnelsen en fremgangsmåte for overvåkning av en produksjonsbrønn, omfattende: å anbringe et arrangement av kvantekaskadelasere i et brønnhull og i fluidkommunikasjon med en brønnproduksjonsledning, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere omfatter minst én kvantekaskadelaser som har en parameter konfigurert til å moduleres i et brønnhullmiljø, hvor parameteren inkluderer minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av den minst ene kvantekaskadelaser; å påføre en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet av kvantekaskadelasere; å utsende lys fra den minst ene kvantekaskadelaser mot en fluidprøvecelle som inneholder et produksjonsfluid; og å detektere lyset som utsendes fra den minst ene lyskilden med kvantekaskadelaser etter at lyset har vekselvirket med produksjonsfluidet i fluidprøvecellen ved å bruke minst én fotodetektor innrettet for å operere i et brønnhullsmiljø.

Fremgangsmåte kan videre omfatte å overvåke produksjonsfluidet med hensyn på én eller flere forurensninger.

Den ene eller de flere forurensningene kan omfatte minst én av hydrogensulfid, karbonylsulfid, cyanid, hydrogencyanid, svoveldioksid, og saltoppløsning.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For å få en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse vises det nå 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 er et eksempel på et kabelsystem ifølge flere utførelsesformer av oppfinnelsen;

Fig. 2 illustrerer et ikke-begrensende eksempel på et system for måling under boring i henhold til oppfinnelsen;

Fig. 3 er et ikke-begrensende eksempel på et brønnhullsspektrometer som kan brukes med systemer slik som de som er skissert på Fig.1 og 2; og

Fig. 4 og 5 illustrerer eksempler på Raman-spektrometeret nede i et brønnhull ifølge flere utførelsesformer av oppfinnelsen.

BESKRIVELSE AV UTFØRELSESEKSEMPLER

I det følgende blir det brukt termer og uttrykk hvis mening vil bidra til å gi en forståelse av den følgende diskusjonen. Uttrykket "høy temperatur" refererer her til et område av temperaturer som typisk påtreffes i oljeproduksjonsbrønner. For formålet med foreliggende oppfinnelse innbefatter høy temperatur og brønnhullstemperatur et område av temperaturer fra omkring 100<o>C (212<o>F) til omkring 200<o>C (392<o>F).

Fig. 1 illustrerer skjematisk et ikke-begrensende eksempel på en kabelanordning 100 i henhold til flere beskrevne utførelsesformer. I det viste eksemplet trenger brønnen 110 seg gjennom flere undergrunnsformasjoner 102. Brønnhullet 110 vil typisk være fylt eller i det minste delvis fylt med en fluidblanding som kan innbefatte forskjellige gasser, vann, borevæske og formasjonsfluider som hører hjemme i undergrunnsformasjonene som gjennomtrenges av brønnhullet. Slike fluidblandinger blir her referert til som "brønnhullsfluider".

Et formasjonsevalueringsverktøy 120 blir transportert inn i brønnhullet 110 ved å bruke en kabel 104. Utplassering og opphenting av kabelen kan utføres ved hjelp av en motorisert vinsj båret av et servicekjøretøy 108 f.eks. Kabelen 104 er typisk en armert kabel som inneholder data- og kraftledere for å levere kraft til formasjonsevalueringsverktøyet 120 for å tilveiebringe toveis datakommunikasjon mellom en verktøyprosessor 112 og en styringsenhet 114 som kan være plassert i servicekjøretøyet 108. Kabelen 104 blir typisk ført fra en spole 116 over en trinse 118 understøttet av et boretårn 122. Spolen 116 kan bæres av kjøretøyet 108 som vist for operasjoner på land, av en offshore-rigg for undervannsoperasjoner eller ved hjelp av en hvilken som helst annen egnet mobil eller fast bærestruktur. Styringsenheten 114 kan innbefatte en prosessor 142 slik som i en datamaskin eller en mikroprosessor, datalagringsanordninger slik som faststofflagre og magnetbånd, periferiutstyr slik som datainnmatingsanordninger og visningsanordninger samt andre kretser for styring og behandling av data mottatt fra verktøyet 120.

Overflatestyringsenheten 114 kan videre innbefatte ett eller flere datamaskinprogrammer innbakt i et datamaskinlesbart medium som er tilgjengelig for prosessoren 142 i styringsenheten 114 for å utføre instruksjoner som befinner seg i datamaskinprogrammene for å utføre de forskjellige fremgangsmåtene og funksjonene som er tilknyttet behandlingen av dataene fra verktøyet 120. I flere utførelsesformer som vil bli beskrevet mer detaljert senere, innbefatter verktøyet 120 et brønnhullsspektrometer.

Den nedre del av formasjonsevalueringsverktøyet 120 kan innbefatte en sammenstilling av flere verktøysegmenter som er koblet ende-mot-ende ved hjelp av gjengede muffer eller innbyrdes 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 stort fortrengningsvolum kan være anordnet under ekstraktoren 128 for ledningsspyling. En mindre motor/pumpe-enhet 132 som har et mindre fortrengningsvolum, kan være innbefattet i verktøyet på et passende sted, slik som under pumpen med stort volum, for kvantitativt å overvåke fluid mottatt av verktøyet 120. Én eller flere prøvetankmagasinseksjoner (to er vist, 134, 136) kan være innbefattet for å holde tilbake fluidprøver fra pumpen 132 med lite volum. Hver magasinseksjon 134, 136 kan ha flere fluidprøvebeholdere eller tanker 106.

Formasjonsfluidekstraktoren 128 kan innbefatte en utstrekkbar seksjonssonde 138 som blir motvirket av boringsveggføtter 140. Både sugesonden 138 og de motstående føttene 140 kan utstrekkes hydraulisk eller elektromekanisk for å bringe dem i fast kontakt med borehullsveggen. Konstruksjons- og driftsdetaljer ved et egnet fluidekstraheringsverktøy 128 er grundig beskrevet i US-patent nr.5,303,775 hvis beskrivelse herved i sin helhet inkorporeres ved referanse.

Fig. 2 illustrerer skjematisk et ikke-begrensende eksempel på et boresystem 200 i et arrangement for måling under boring (MWD) i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Et boretårn 202 understøtter en borestreng 204 som kan være et oppkveilingsrør eller et borerør. Borestrengen 204 kan bære en bunnhullsanordning (BHA) 220 og en borkrone 206 ved en distal ende av borestrengen 204 for boring av et borehull 210 gjennom grunnformasjonene.

Boreoperasjoner ifølge flere utførelsesformer kan innbefatte pumping av borevæske eller "slam" fra en slamtank 222 og bruke et sirkulasjonssystem 224 til å sirkulere slammet gjennom en indre boring i borestrengen 204. Slammet strømmer ut gjennom borestrengen 204 ved borkronen 206 og returnerer til overflaten gjennom et ringrom mellom borestrengen 204 og den indre veggen i borehullet 210. Borevæsken er utformet for å tilveiebringe det hydrostatiske trykket som er større enn formasjonstrykket for å unngå utblåsninger. Den trykksatte borevæsken kan videre brukes til å drive en boremotor 208 og kan tilveiebringe smøring til forskjellige elementer i borestrengen 204.

I den ikke-begrensende utførelsesformen på Fig.2, kan BHA 220 innbefatte et formasjonsevalueringsverktøy 120, en hydraulisk, elektrisk eller elektromekanisk kraftenhet 126, en verktøyprosessor 112 og en overflatestyringsenhet 114. Verktøyet 120, kraftenheten 126, verktøyprosessoren 112 og styringsenheten 114 kan være hovedsakelig lik de likt nummererte komponentene som er beskrevet ovenfor og vist på Fig.1. Verktøyet 120 for måling under boring kan være en fluidekstraktor 128 som innbefatter en sonde 138 og motstående labber 140. I flere utførelsesformer som skal beskrives mer detaljert senere, innbefatter verktøyet 120 et brønnhullsspektrometer. Spektrometeret kan brukes i enten boringsutførelsesformer eller i kabelutførelsene.

Fagkyndige på område som har hatt fordelen å sette seg inn i denne fremstillingen, vil innse at de mange utførelsesformene som beskrives, kan anvendes i forbindelse med et produksjonsanlegg for formasjonsfluid uten behov for ytterligere illustrasjon. De mange eksemplene som beskrives nedenfor og som er vist på Fig.3-5, kan implementeres ved å bruke et kabelsystem som beskrevet ovenfor og som vist på Fig.1, kan implementeres ved å bruke et system for måling under boring som beskrevet ovenfor og vist på Fig.2, eller kan implementeres i et produksjonsanlegg for å overvåke produksjonsfluidet.

Fig. 3 illustrerer skjematisk et ikke-begrensende eksempel på et brønnhullsspektrometer 300 i henhold til oppfinnelsen. Brønnhullsspektrometeret 300 kan være inkorporert i et hvilket som helst av flere kabelverktøy, innbefattende formasjonsevalueringsverktøyet 120 som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.1. I andre utførelsesformer kan brønnhullsspektrometre være innbefattet i et verktøy for måling under boring, slik som verktøyet 120 eller BHA 220 som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.2. Brønnhullsspektrometret 300 kan innbefatte flere optiske kanaler der hver optisk kanal deler én eller flere lyskilder. Brønnhullsspektrometeret 300 kan i ikke-begrensende utførelsesformer innbefatte flere optiske kanaler der hver optisk kanal har en lyskilde.

I en ikke-begrensende utførelsesform kan brønnhullsspektrometeret 300 innbefatte én enkelt lyskilde 322. I det ikke-begrensende eksemplet som er vist, innbefatter brønnhullsspektrometeret 300 en gruppe 302 med individuelle lyskilder 322. Lyskilden 322 eller gruppen 302 utsender lys mot en fluidprøvecelle 304 via en optisk vei 320. Den optiske veien kan være en hvilken som helst vei som gir optisk overføring. I en utførelsesform kan den optiske veien 320 innbefatte et luftgap. I en annen utførelsesform kan den optiske veien 320 innbefatte en optisk fiber eller et antall optiske fibre.

Fluidprøvecellen 304 innbefatter minst ett vindu 306 for å motta det utsendte lyset slik at lyset kan vekselvirke med fluidet 308 i fluidprøvecellen 304. Flere utforminger av fluidprøvecellene og vinduene kan brukes i andre utførelsesformer uten å avvike fra omfanget til den foreliggende oppfinnelsen. For å måle optisk transmittans gjennom fluidprøvecellen, kunne man f.eks. bruke et par vinduer.

Transflektansmålinger kan utføres ved å bruke et enkelt vindu med et speil i fluidprøvecellen bak vinduet og som har fluidprøven mellom speilet og vinduet.

Dempede reflektansmålinger som utføres ved å bruke et enkelt vindu i kontakt med fluidprøven. Raman-sprednings- og fluorescensmålinger kan utføres ved å bruke et enkelt vindu og samle det resulterende lyset på samme side av vinduet som kildelyset. I et annet eksempel kan lys samles gjennom et annet vindu for Ramansprednings- og fluorescens-målinger. Avhengig av opasiteten til fluidprøven kan det andre vinduet samle det resulterende lyset 90 grader fra retningen til kildelyset.

Det vises fortsatt til eksemplet på Fig.3 hvor minst én fotodetektor 310 mottar i det minste en del av lyset etter at lyset vekselvirker med fluidet 308. Fotodetektoren 310 som kan være én enkelt bredbåndet fotodetektor, reagerer på lys utsendt fra lyskilden 322 eller gruppen 302 og leverer et utgangssignal som er en indikasjon på det lyset som er mottatt ved fotodetektoren 310. I noen tilfeller er utgangssignalet fra fotodetektoren et analogt elektrisk signal. En analog/digital-omformer 312 kan brukes til å omforme utgangssignalet fra fotodetektoren til et digitalt signal som blir mottatt av en prosessor som er en del av en styringsenhet 314, 316. Lyset som er utsendt fra lyskilden 322 eller gruppen 302 kan moduleres ved hjelp av en prosessor 142 i den samme styringsenheten 314 som mottar fotodetektorutgangen eller av en separat modulator i en annen styringsenhet 316. I det eksemplet som er vist, er en styringsenhet 314 koblet til fotodetektoren 310 og en annen styringsenhet 316 er koblet til gruppen 302 for å modulere lys utsendt av lyskilden 322 eller gruppen 302. Disse styringsenhetene kan være implementert som én enkelt styringsenhet uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen. I andre utførelsesformer kan styringsenheten eller styringsenhetene 314, 316 være lokalisert på overflaten ved brønnhullet.

I kabelutførelsesformene kan kommunikasjon gjennomføres via kabelen. I utførelsesformene med måling under boring, kan kommunikasjon gjennomføres via kablede rørseksjoner, akustisk rørkommunikasjon eller ved hjelp av slampulstelemetri. Ved kabelutførelsesformer som er beskrevet her, kan lyskilden 322 eller lyskildegruppen 302 være lokalisert på overflaten ved et brønnhull, og lysveien 320 kan innbefatte én eller flere optiske fibere som strekker seg fra overflatestedet til brønnhullsverktøyet ved å bruke kabelen som en bærer. I denne utførelsesformen med en overflatelyskilde 322 eller en gruppe 302 kan de spektroskopioperasjonene som beskrives her, utføres ved å styre gruppen 302 på overflaten.

I en utførelsesform kan lyskilden 322 eller gruppen 302 innbefatte én eller flere lysemitterende halvledere som brukes som individuelle lyskilden 322. Den ene eller de flere lyskildene 322 kan f.eks. innbefatte én eller flere kvantekaskadelasere som kan innbefatte én eller flere kvantekaskadelasere med kamhulledere, én eller flere kvantekaskadelasere med innebygde heterostrukturbølgeledere, én eller flere Fabry Perot-kvantekaskadelasere, én eller flere kvantekaskadelasere med distribuert tilbakekobling ("DFB"), én eller flere kvantekaskadelasere med distribuert Braggreflektor ("DBR"), eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. "Kvantekaskadelaser" eller "QCL" refererer slik det er brukt her generelt til kvantekaskadelasere som innbefatter typer av kvantekaskadelasere med kamhullsbølgeledere, kvantekaskadelasere med innbakt heterostrukturbølgeleder, Fabry Perot-kvantekaskadelasere, DFB-kvantekaskadelasere og DBR-kvantekaskadelasere. Kvantekaskadelasere oppviser forholdsvis smale linjebredder og god bølgelengdestabilitet.

De individuelle lyskildene 322 kan drives kontinuerlig eller på en pulset måte for å utsende lys med en valgt bølgelengde eller valgte bølgelengder mot fluidprøvecellen 304. I flere ikke-begrensende utførelsesformer kan de individuelle lyskildene utsende lys i det infrarøde området, f.eks. fra omkring 2,5 μm til omkring 10 μm. Bølgelengden til DFB-kvantekaskadelasere kan endres slik at den deriverte av spekteret kan måles, noe som kan fjerne behovet for bakgrunnskalibrering.

I et ikke-begrensende eksempel kan de enkelte lyskildene 322 alle være koblet til en enkelt optisk fiber 320. De enkelte lyskildene 322 kan som i andre utførelsesformer være koblet til et antall optiske fibere 320. De enkelte kildene 322 eller gruppene med to eller flere individuelle lyskilder 322 kan være uavhengig koblet til én eller flere optiske fibere 320, hvor hver optisk fiber overfører lys emittert fra én enkelt lyskilde 322 eller en gruppe av individuelle lyskilder 322. I det minste en del av lyset som utsendes av de individuelle lyskildene 322 kan sendes gjennom de optiske fibrene 320 til fluidprøvecellen 304. Lyset kan vekselvirke ved f.eks. transmisjon eller dempet refleksjon med fluidet 308 i fluidprøvecellen 304. Lyset kan detekteres etter fluidvekselvirkning av fotodetektoren 310. I andre utførelsesformer kan brønnhullsspektrometeret 300 innbefatte gruppeinndelte lyskilder 322 som ikke alle er QCL-lasere. Lyskilder 322 som ikke er QCL-lasere kan innbefatte optiske kanaler som har bredere passbånd og lavere oppløsning enn en laserlyskilde. Ikke-begrensende eksempler på lyskilder som ikke er QCL-lasere, innbefatter lysemitterende dioder (LED), laserdioder og bredbåndede lyskilder.

Lyset som utsendes fra hver lyskilde 322 i gruppen 302 kan være modulert ved hjelp av den tilhørende styringsenheten 314, 316, 114. Prosessoren 142 som mottar utgangssignalet fra detektoren 310 kan også motta et signal fra styringsenheten 314, 316, 114 som modulerer gruppen 302, hvor modulatorsignalet er en indikasjon på hvilken individuell lyskilde 322 i gruppen 302 som sendte ut lyset ved et spesielt tidspunkt eller ved en spesiell frekvens eller ved en spesiell bølgelengde eller en spesiell intensitet. Når hver lyskilde blir modulert og/eller valgt til å utsende en forutbestemt bølgelengde, så er det ikke nødvendig med noen filtrering for å skjelne spekteret over den store båndbredden til gruppen 302.

Flere bølgelengder utsendt av QCL-lasere anordnet i en gruppe kan detekteres ved å bruke én enkelt fotodetektor. Fotodetektorer blir typisk utsatt for drift i forhold til slik som temperaturøkninger, noe som betyr at responskarakteristikkene til hver fotodetektor er unik når den utsettes for temperatursvingninger. Bruk av én enkelt fotodetektor eliminerer behovet for å ta hensyn til forskjeller i hvordan fotodetektordrift i forhold til andre fotodetektorer. En vanlig optisk måling er absorbans som er den Briggske logaritmen mellom forholdet av lys som kommer inn i en fluidprøve og lys som kommer ut av fluidprøven. Fra erfarling vet vi at selv om en fotodetektors respons blir minsket ved høye temperaturer og dens basislinje driver, varierer responsen fremdeles lineært med innfallende lysintensitet. Bruk av én enkelt fotodetektor for å ta en forholdsmåling slik som absorbans, spesielt ved høye temperaturer, gjør følgelig at man kan unngå feil som skyldes drift. På grunn av sin enkelhet har spektrometeret 300 i henhold til oppfinnelsen høy pålitelighet og er robust.

Hver lyskilde 322 i gruppen 302 kan være innrettet for eller valgt for å utsende lys som har en bølgelengde svarende til en forskjellig optisk kanal for spektrometeret 300. I en utførelsesform innbefatter modulering av lyskildene og slå på hver lyskilde individuelt og sekvensielt ved å bruke styringsenheten 314, 316 slik at hver lyskilde 322 i gruppen 302 utsender en spesifikk bølgelengde med lys gjennom fluidcellen 304 ved et forskjellig tidspunkt. Et optisk absorpsjonsspektrum kan så genereres ved å sammenligne, for hver bølgelengde, responsen når fluidcellen er fylt med fluid, med responsen når cellen er tom.

Nedkjøling av brønnhullskomponenter kan forbedre ytelsen. Nedkjøling i visse tilfeller kan f.eks. forbedre fotodetektorens signal/støy-forhold og kan øke lyskildens lysstyrke. Kjøling av én eller flere brønnhullskomponenter kan innbefatte å bruke en kjøleanordning 318. Kjøleanordningen 318 som brukes, kan være et hvilket som helst antall anordninger, hvor eksempler på slike innbefatter termoelektriske, termotunneling, sorpsjonskjøling, evaporatorer og Dewar-kjøling. Kjøling er valgfri hvor de valgte komponentene er kompatible med brønnhullstemperaturen. Kjøling kan også anvendes når driftstemperaturen til en komponent er lavere enn temperaturen i brønnhullsmiljøet og/eller når kjøling kan forbedre ytelsen til komponenten. I flere utførelsesformer er lyskilden 322 og/eller gruppen 302 kompatibel med brønnhullstemperaturen. I andre utførelsesformer kan lyskilden 322 og/eller gruppen 302 avkjøles ved å bruke kjøleanordningen 318.

Opprettholdelse av den minst ene lyskilden ved en konstant temperatur kan gi stabilitet av bølgelengden. I en utførelsesform blir gruppen opprettholdt ved en hovedsakelig konstant temperatur, og bølgelengden til hver lyskilde kan moduleres ved hurtig endring av dens temperatur over et lite temperaturområde. Dette vil enklest kunne gjøres ved å endre strømmen gjennom lyskilden hurtig eller ved å endre den elektriske strømmen som leveres til de ekstra resistivitetsvarmeanordningene som er i termisk kontakt med hver lyskilde. I en annen utførelsesform blir bølgelengden modulert ved å bruke en ekstern kavitet. Alternativt kan hver lyskildes bølgelengde moduleres i liten grad ved i liten grad å modulere dens temperatur, som enklest blir gjort ved å modulere strømmen gjennom denne.

I en annen utførelsesform kan bølgelengden til hver QCL moduleres med forskjellig frekvens, noe som vil spare tid ved multipleksingsfremføring i forbindelse med måling av alle bølgelengder samtidig med én eneste fotodetektor. Utgangen fra fotodetektoren kan så filtreres (digitalt eller ved hjelp av maskinvare) for å gjenvinne vedkommende del av fotodetektorresponsen som eventuelt skyldes en spesiell laser.

Det vises nå til Fig.4 hvor et skjematisk diagram illustrerer et Ramanspektrometer 400 som kan brukes i et brønnhull til å analysere fluid som er ekstrahert fra en formasjon. Raman-spektrometeret 400 innbefatter minst én lyskilde 405 som induserer eller pumper infrarødt lys 412 via en lysvei 320 inn i et fluid 420 gjennom et vindu 414 utformet i en vegg i et fluidkammer 416. Den minst ene lyskilden 405 kan innbefatte én eller flere QCL-lasere som beskrevet ovenfor, og som vist på Fig.3. Eksemplet på Raman-spektrometeret 400 som er vist på Fig.4, innbefatter en gruppe 410 med QCL-lyskilder. Lysveien 320 fra den minst ene lyskilden 405 til vinduet 414 kan innbefatte minst én optisk fiber slik som den fiberen som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.3. Gruppen 410 i dette ikkebegrensende eksemplet innbefatter flere lyskilder som produserer infrarødt lys, f.eks. lys i det midtre infrarøde området, innenfor et forholdsvis smalt bølgelengdebånd. Alternativt kan gruppen 410 frembringe flere monokromatiske (enkeltbølgelengder) med infrarødt lys fra hver lyskilde 405. Det infrarøde lyset 412 vekselvirker med fluidet 420, og i det minste endel av lyset blir reflektert tilbake til en fotodetektor 430. Fotodetektoren 430 frembringer et signal som reaksjon på lyset, hvilket signal blir mottatt av en styringsenhet 450 for analyse. Fotodetektoren 430 kan være en hvilken som helst fotodetektor som kan detektere spekteret for Raman-spredningene som svarer til det lyset som er utsendt av den minst ene lyskilden 405 og/eller gruppen 410. Styringsenheten 450 kan videre brukes som en modulator for den minst ene lyskilden 405 til å modulere det lyset som utsendes fra lyskilden 405.

Fotodetektorsignalene blir ført til styringsenheten 450 som kan innbefatte en prosessor 452, og et lager for lagring av data 454 og dataprogrammer 456.

Styringsenheten 450 mottar og behandler de signalene som er mottatt fra detektoren 430. Ifølge et aspekt kan styringsenheten 450 analysere eller estimere det detekterte lyset og overføre 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 brønnhullet 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 til 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 for en egenskap ved fluidet, innbefattende forurensningsnivået til slammet i formasjonsfluidet.

Spekteret som er tilveiebrakt av Raman-spektrometeret 400 kan brukes til f.eks. å evaluere oljebasert slamforurensning og relative komponenter i råoljer fra én eller flere forbindelser i fluidprøven, slik som estere eller olefiner.

Fig. 5 er et ikke-begrensende skjematisk diagram som viser endel av et overflateforsterket Raman-spektrometer 500 for å estimere en egenskap ved et fluid i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Det eksemplet på spektrometer 500 som er vist, innbefatter en fluidprøvecelle 516 for å holde et fluid 520 som skal analyseres. Fluidet 520 kan være stasjonært, eller det kan strømme gjennom fluidprøvecellen 516. Fluidprøvecellen 516 innbefatter et vindu 514 for å tillate lys å passere til fluidet 520. Spektrometeret 500 innbefatter minst én QCL-lyskilde 505 som utsender lys 512. Spektrometeret 500 som er vist på Fig.5, innbefatter en gruppe 510 med QCL-lyskilder som utsender lys 512. Hver laser i gruppen 510 kan utsende en ønsket bølgelengde eller et bånd med bølgelengder. En styringsenhet 450 hovedsakelig som beskrevet ovenfor og som vist på Fig.4, kan brukes til å styre driften av QCL-gruppen 510 for å modulere laserne i gruppen. Lysveien fra gruppen 510 til vinduet 514 kan være en optisk fiber, slik som fiberen 320 som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.3. Det innfallende lyset 512 kommer inn i fluidprøvecellen 516 gjennom vinduet 514 ved en valgt vinkel. Det Raman-spredte lyset 524 fra fluidet 520 forlater vinduet 514. En fotodetektor 530, maken til fotodetektoren 430 som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.4, detekterer Raman-spekteret. En prosessor 452 mottar signalene fra fotodetektoren 530 og behandler signalene for å estimere en egenskap ved fluidet 520. Styringsenheten 450 kan videre innbefatte et lager 454 og programmer 456 for lagring av informasjon og programmer for styring av verktøyet. En sender 458 kan likeledes brukes til å kommunisere med komponenter plassert på overflaten.

Fluorescens kan interferere med Raman-signalene for å øke intensiteten til Raman-signalet, en indre overflate av kammeret 516 som innbefatter den indre overflaten av vinduet 514, kan være belagt med ledende partikler 526. De konduktive partiklene 526 kan være plassert i form av spredte metalliske partikler, i en gitterstruktur, eller i enhver annen egnet form som vil forsterke det Ramanspredte lyset. De konduktive partiklene kan forsterke Raman-effekten på grunn av Plasmon-resonans som består av energi utvekslet mellom Raman-signalene og en overflatebølge som finnes i et ledende lag, slik som laget med partikler 526.

Spektrometeret 500 kan brukes nede i hullet for analyse på stedet av et fluid, slik som det fluidet som ekstraheres fra en formasjon. Under andre driftsbetingelser kan spektrometeret 500 brukes på overflaten for å estimere én eller flere egenskaper eller karakteristikker ved fluidet. Spektrometeret 500 kan brukes til å evaluere f.eks. oljebasert slamforurensning og relative bestanddeler i råoljer av én eller flere forbindelser i fluidprøven, slik som forekomst av estere eller olefiner.

Det vises nå til de flere ikke-begrensende utførelsesformene som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.1-5, hvor en fagkyndig på området som har hatt fordelen ved å studere den foreliggende beskrivelsen, bedre vil forstå flere ikkebegrensende operasjonelle eksempler. Et optisk absorpsjonsspektrum kan genereres ved å bruke engangs- og/eller flergangs-spektroskopi for å indikere forekomsten av ett eller flere spesifiserte molekyler i en fluidprøve. Oljebasert slamfiltrat har ofte en distinkt spektral signatur på grunn av forekomsten av olefiner og estere som ikke naturlig opptrer i råoljer. Olefiner frembringer f.eks. topper i det midtre infrarøde området fra omkring 800 cm<-1>til omkring 1000 cm<-1>, og estere frembringer topper fra omkring 1600 cm<-1>til omkring 1800 cm<-1>. Under drift kan brønnhullsspektrometeret 300 brukes til å estimere andelen av forurensning fra oljebasert slamfiltrat i råoljeprøvene etter hvert som de blir innsamlet nede i hullet. Man kan fortsette med å trekke ut og forkaste olje fjernet fra brønnhullsformasjonene inntil forurensningen faller til under et visst nivå og så danner en ren fluidprøve som blir trukket inn i en prøveoppsamlingstank.

I et ikke-begrensende eksempel kan en fremgangsmåte for å estimere egenskaper ved brønnhullsfluider innbefatte å bruke en hvilken som helst av de flere verktøyutførelsesformene som er beskrevet ovenfor og som er vist på Fig.1-5. I en utførelsesform kan en QCL-lyskilde brukes til å utsende infrarødt lys ved en ønsket bølgelengde mot en fluidprøvecelle som inneholder et fluid. Lyset vekselvirker med fluidet og blir detektert av en fotodetektor. Et utgangssignal fra fotodetektoren kan så behandles ved å bruke en prosessor nede i hullet eller på overflaten til å estimere én eller flere egenskaper ved fluidet i fluidprøvecellen. Egenskapene kan f.eks. innbefatte identifikasjon av spesielle forbindelser. I flere utførelsesformer kan fremgangsmåten brukes til å bestemme om fluidprøven innbefatter syntetisk baserte oljer som inneholder olefiner og/eller estere, eller om fluidprøven er en jomfruelig formasjonsfluidprøve.

I noen utførelsesformer kan et verktøy slik som spektrometeret som er beskrevet ovenfor, brukes til permanent brønnovervåkning. I disse utførelsesformene kan spektrometeret eller minst endel av spektrometeret være installert i en produksjonsbrønn for å overvåke produksjonsfluider. I noen tilfeller kan produksjonsbrønner produsere skadelige forbindelser og/eller gasser som kan forårsake skade på utstyr eller utgjøre en fare på brønnstedet. Ifølge et eksempel innbefatter fremgangsmåten å overvåke en produserende brønn for å estimere produksjonsegenskaper. Fluidegenskapene kan innbefatte forekomst av skadelige forbindelser slik som hydrogensulfid, karbonylsulfid, cyanid, hydrogencyanid, svoveldioksid og saltvann.

I minst én utførelsesform kan ett eller flere spektrometre eller i det minste endel av spektrometrene som beskrevet og diskutert ovenfor, brukes til periodisk eller kontinuerlig overvåkning av produksjonsfluider. Én eller flere avlesninger kan f.eks. tas med minst ett spektrometer hvert 30. sekund, hvert minutt, hvert annet minutt, hvert femte minutt, hver halvtime, hver time, annenhver time eller et hvilket som helst annet periodisk intervall etter ønske. I et annet eksempel kan minst ett spektrometer kontinuerlig innsamle data som kan behandles i sann tid eller lagres, og om ønsket, analyseres senere for å tilveiebringe en kontinuerlig overvåkning av produksjonsfluidet etterhvert som det blir hentet opp.

Etter ovenfor å ha beskrevet de flere aspektene ved oppfinnelsen, vil en fagkyndig på området kunne foreslå flere spesielle utførelsesformer som er nyttige for å bestemme en egenskap ved en undergrunnsstruktur ved bruk av et brønnhullsspektrometer.

I en spesiell utførelsesform innbefatter en anordning for å estimere en brønnhullsfluidegenskap en bærer som kan transporteres inn i et brønnhull med én eller flere lyskilder som bæres av bæreren. Den ene eller de flere lyskildene innbefatter minst en lyskilde i form av en kvantekaskadelaser (quantum cascade laser, QCL). En fluidprøvecelle mottar lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene, og minst én fotodetektor detekterer lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene etter at lyset har vekselvirket med et fluid i prøvecellen.

I en annen spesiell utførelsesform innbefatter en anordning en egenskap ved et brønnhullsfluid minst en lyskilde i form av en kvantekaskadelaser (QCL), det vil si en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling. I en annen spesiell utførelsesform innbefatter en anordning for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid minst én lyskilde i form av en kvantekaskadelaser som innbefatter minst én av en kvantekaskadelaser med kamhull-leder, en kvantekaskadelaser med innbakt heterostrukturleder, en Fabry Perot-kvantekaskadelaser, en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling og en kvantekaskadelaser med distribuert Braggreflektor.

I flere spesielle utførelsesformer innbefatter en anordning for estimering av en egenskap ved et brønnhulls fluid en modulator som modulerer lys utsendt fra minst én lyskilde i form av en kvantekaskadelaser. I en utførelsesform modulerer modulatoren en temperatur for den minst ene lyskilden i form av en kvantekaskadelaser. I en annen utførelsesform modulerer modulatoren temperaturen ved å endre en elektrisk strøm levert til den minst ene lyskilden med en kvantekaskadelaser. I en annen utførelsesform modulerer modulatoren en parameter, og parameteren innbefatter én eller flere av lysintensitet, bølgelengde, av/på-syklus, frekvens og temperatur.

Ifølge en annen spesiell utførelsesform innbefatter en anordning for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid et ikke-lineært optisk medium som overfører lys utsendt fra den minst ene lyskilden med kvantekaskadelaser til fluidprøvecellen. I en annen spesiell utførelsesform innbefatter anordningen for estimering av en egenskap ved en brønnhullsparameter én eller flere lyskilder som innbefatter minst én av en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling, en lysemitterende diode, en laserdiode og en bredbåndet lyskilde.

I en spesiell utførelsesform innbefatter en anordning for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid et antall lyskilder i form av kvantekaskadelasere (QCL, quantum cascade laser). I en spesiell utførelsesform innbefatter anordningen for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid et antall lyskilder i form av kvantekaskadelasere som utsender minst to lysbølgelengder.

I en utførelsesform har en anordning for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid en fotodetektor som omfatter en enkelt fotodetektor med et responsbånd som minst er like bredt som en utsendt båndbredde fra den ene eller de flere lyskildene.

I en spesiell utførelsesform innbefatter en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid å transportere én eller flere lyskilder ned i et brønnhull ved å bruke en bærer, den ene eller de flere lyskildene omfatter minst én lyskilde i form av en kvantekaskadelaser som utsender lys fra den minst ene lyskilden mot en fluidprøvecelle som inneholder et brønnhullsfluid, og å detektere det lyset som avgis fra den minst ene lyskilden i form av en kvantekaskadelaser etter at lyset vekselvirker med brønnhullsfluidet i fluidprøvecellen, ved bruk av minst én fotodetektor.

I en annen spesiell utførelsesform innbefatter en fremgangsmåte for å bestemme en egenskap ved et brønnhullsfluid minst én lyskilde i form av en kvantekaskadelaser som er en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling.

I flere spesielle utførelsesformer innbefatter en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid å modulere det lyset som utsendes fra den minst ene kvantekaskadelaser. Modulering av lyset kan innbefatte å modulere en temperatur, en lysintensitet, en bølgelengde, en frekvens, en av/på-syklus eller en hvilken som helst annen kombinasjon av disse for den minst ene kvantekaskadelaseren.

I en utførelsesform innbefatter en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid minst én lyskilde i form av en kvantekaskadelaser som innbefatter et antall slike lyskilder. I en annen utførelsesform innbefatter fremgangsmåten å utsende lys ved et antall smale bølgelengder, hvor hver kvantekaskadelaser utsender en unik lysbølgelengde.

I en utførelsesform innbefatter en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid å motta lys ved en fotodetektor ved å bruke én eneste fotodetektor som har et responsbånd som minst er like bredt som en utsendt båndbredde fra den minst ene kvantekaskadelaseren. I en annen utførelsesform innbefatter fremgangsmåten å utsende lys fra en første kvantekaskadelaser og en annen kvantekaskadelaser og føre det utsendte lyset gjennom et ikke-lineært optisk medium til fluidprøvecellen.

I flere spesielle utførelsesformer innbefatter en fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid estere, olefiner eller begge, og fremgangsmåten innbefatter videre å estimere fluidegenskapen ved å bruke det lyset som er detektert ved hjelp av den minst ene fotodetektoren. Fluidegenskapen kan innbefatte evaluering av nivået til oljebasert slamforurensning i en råolje.

Foreliggende beskrivelse er å oppfatte som illustrerende og ikke som noen begrensning for omfanget eller beskaffenheten til de følgende patentkrav. Mange modifikasjoner og variasjoner vil være opplagte for fagkyndige på området etter å ha studert denne beskrivelsen, innbefattende bruk av ekvivalente funksjonelle og/eller konstruksjonsmessige erstatninger for elementer som er beskrevet her, bruk av ekvivalente funksjonelle koblinger i stedet for koblinger som er beskrevet her, og/eller bruk av ekvivalente funksjonelle handlinger i stedet for handlinger som er beskrevet her. Slike uvesentlige variasjoner er å betrakte som innenfor rammen av de vedføyde patentkravene.

Claims

Patentkrav

1. Apparat for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid, hvor apparatet omfatter:

en bærer som kan transporteres inn i et brønnhull (110);

et arrangement av kvantekaskadelasere (302) båret av bæreren;

en modulator konfigurert til å applisere en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet, hvor modulatoren er konfigurert til å modulere minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av minst én kvantekaskadelaser (322)i arrangementet av kvantekaskadelasere (302) i et brønnhullmiljø;

en fluidprøvecelle (304) som mottar lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene (322); og

minst én fotodetektor (310) innrettet for å bli operert i et brønnhullsmiljø, som detekterer lys utsendt fra den ene eller de flere lyskildene (322) etter at lyset har vekselvirket med et fluid i fluidprøvecellen (304).

2. Apparat ifølge krav 1, hvor arrangementet av kvantekaskadelaserlyskilder innbefatter én eller flere av en kvantekaskadelaser med kamhull-leder, en kvantekaskadelaser med bølgeleder med innbakt heterostruktur, en Fabry Perotkvantekaskadelaser, en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling og en kvantekaskadelaser med distribuert Bragg-reflektor.

3. Apparat ifølge krav 1, hvor modulatoren er konfigurert til å modulere en av/påsyklus av den minst ene kvantekaskadelaser.

4. Apparat ifølge krav 1, videre omfattende et ikke-lineært optisk medium som overfører lys utsendt fra den minst ene lyskilden med kvantekaskadelaser til fluidprøvecellen.

5. Apparat ifølge krav 1, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere omfatter et flertall kvantekaskadelaserlyskilder, hvor flertallet kvantekaskadelaserlyskilder utsender lys ved minst to bølgelengder.

6. Apparat ifølge krav 1, hvor fotodetektoren omfatter én eneste fotodetektor som har et responsbånd som er minst like bredt som en utsendt båndbredde fra arrangementet av kvantekaskadelasere.

7. Fremgangsmåte for å estimere en egenskap ved et brønnhullsfluid, omfattende:

å transportere et arrangement av kvantekaskadelasere (302) inn i et brønnhull (110) ved å bruke en bærer, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere (302) omfatter minst én kvantekaskadelaser (322) som har en parameter konfigurert til å moduleres i et brønnhullmiljø, hvor parameteren inkluderer minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av minst én kvantekaskadelaser (322);

å applisere en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet av kvantekaskadelasere (302);

å utsende lys fra minst en kvantekaskadelaser (322) mot en fluidprøvecelle (304) som inneholder et brønnhullsfluid; og

å detektere det lyset som utsendes fra den minst ene kvantekaskadelaser (322) etter at lyset har vekselvirket med brønnhullsfluidet i fluidprøvecellen (304), ved å bruke minst én fotodetektor (310) innrettet for å bli operert i et brønnhullsmiljø, hvor fluidegenskapen blir estimert i det minste delvis ved bruk av lys detektert ved hjelp av den minst ene fotodetektoren (310).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor arrangementet av kvanteskadelasere omfatter én eller flere av en kvantekaskadelaser med kamhull-leder, en kvantekaskadelaser med innbakt heterostruktur, en Fabry Perotkvantekaskadelaser, en kvantekaskadelaser med distribuert tilbakekobling og en kvantekaskadelaser med distribuert Bragg-reflektor.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor parameteren ytterligere inkluderer av/påsyklus for den minst ene kvantekaskadelaseren.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere omfatter et flertall kvantekaskadelaserlyskilder og hvor utsendelse av lyset omfatter å sende ut lys ved et antall smale bølgelengder, hvor hver lyskilde med kvantekaskadelaser utsender lys med en unik bølgelengde.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor detektering av lyset omfatter å bruke én eneste fotodetektor som har et responsbånd som er minst like bredt som en utsendt båndbredde fra arrangementet av kvantekaskadelasere.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor utsendelse av lys omfatter å sende ut lys fra en første kvantekaskadelaser og en annen kvantekaskadelaser, hvor fremgangsmåten videre omfatter å føre det utsendte lyset gjennom et ikke-lineært optisk medium til fluidprøvecellen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor fluidegenskapen omfatter estere, olefiner eller begge.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor estimering av fluidegenskapen omfatter evaluering av nivået på forurensning med oljebasert slam i råolje.

15. Fremgangsmåte for overvåkning av en produksjonsbrønn, omfattende:

å anbringe et arrangement av kvantekaskadelasere (302) i et brønnhull (110) og i fluidkommunikasjon med en brønnproduksjonsledning, hvor arrangementet av kvantekaskadelasere (302) omfatter minst én kvantekaskadelaser (322) som har en parameter konfigurert til å moduleres i et brønnhullmiljø, hvor parameteren inkluderer minst én av en frekvens av utsendt lys, en bølgelengde av utsendt lys, en intensitet av utsendt lys, og en temperatur av den minst ene kvantekaskadelaser (322);

å påføre en i hovedsak konstant temperatur til arrangementet av kvantekaskadelasere (302);

å utsende lys fra den minst ene kvantekaskadelaser (322) mot en fluidprøvecelle (304) som inneholder et produksjonsfluid; og

å detektere lyset som utsendes fra den minst ene lyskilden med kvantekaskadelaser (322) etter at lyset har vekselvirket med produksjonsfluidet i fluidprøvecellen (304) ved å bruke minst én fotodetektor (310) innrettet for å operere i et brønnhullsmiljø.

16 Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende å overvåke produksjonsfluidet med hensyn på én eller flere forurensninger.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor den ene eller de flere forurensningene omfatter minst én av hydrogensulfid, karbonylsulfid, cyanid, hydrogencyanid, svoveldioksid, og saltoppløsning.