(57)【要約】  本発明は、試料をかき乱すことなく、地層流体試料を抗内で又は地上で分析するために、電磁エネルギーを導入する窓を有する試料タンクを提供する。試料に対して、近赤外、中赤外、及び可視光分析が行われ、試料特性と不純物レベルの抗内におけるその場分析又は地上における現場分析を可能にする。現場分析は、学習ニューラルネットワーク又は計量化学式によって測定され得る、ガス／油率、ＡＰＩ比重及び種々の他のパラメータを測定することを含む。流体密度と粘性を測定する曲げ力学的共振器も設け、測定された流体密度と粘度から、学習ニューラルネットワーク又は計量化学式によって付加的パラメータが測定される。試料タンクは、意に添わない圧力降下が生じないように、又は小さな試料を逸らせる他の影響を避けるために、加圧される。
2007535655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する光分析装置であって、
坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバと関連する電磁放射線源と、
前記流体試料の非侵襲性分析中に前記流体試料を照射するところの、前記電磁放射線を前記光学分析チャンバ内に導入可能な光学通路と、
前記光学分析チャンバと関連するところの、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えた光分析装置。
【請求項２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定する光学分光計を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項４】
さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定するラマン分光計を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記光源は、前記光学通路を介して前記試料内を通過する光を供給する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光学分析器は、前記光学通路を通過する光を受光する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記分析モジュールは、さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定する圧電共振子を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項８】
さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価するソフトモデリング技術を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記光学分析チャンバは、電磁エネルギーの透過を可能にする材料から作製される請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する光分析装置であって、
坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記光学分析チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記光学分析チャンバと関連するところの、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えた光学分析装置。
【請求項１１】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法であって、
坑内地層流体試料を光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記流体試料を照射するように、光学通路を介して前記光学分析チャンバ内に電磁放射線を導く工程と、
前記流体試料を分析する工程とを含む方法。
【請求項１２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、光学分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、ラマン分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電磁放射線は、前記光学通路を介して、前記試料内に入射する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学分析器は、前記光学通路内を通過する光を受光する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
機械的な共振器を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、ソフトモデリング技術を用いて、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する計量化学式を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法であって、
坑内地層流体試料を関連する光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記光学分析チャンバの内側に電磁放射線を発生させる工程と、
前記光学分析チャンバの内側に発生した前記電磁放射線を検出する工程と、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを含む方法。
【請求項２１】
コンピュータによって実行されたときに、地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法を実行する命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記方法が、坑内地層流体試料を光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記流体試料を照射するように、光学通路を介して前記光学分析チャンバ内に電磁放射線を導く工程と、前記流体試料を分析する工程とを含む媒体。
【請求項２２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項２１に記載の媒体。
【請求項２３】
実行されたときに、さらに、光学分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２４】
実行されたときに、さらに、ラマン分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２５】
前記電磁放射線は、前記光学通路を介して、前記試料内に入射する請求項２１に記載の媒体。
【請求項２６】
前記光学分析器は、前記光学通路内を通過する光を受光する請求項２１に記載の媒体。
【請求項２７】
実行されたときに、さらに、機械的な共振器を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２８】
実行されたときに、さらに、ソフトモデリング技術を用いて、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２９】
実行されたときに、さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する計量化学式を含む工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項３０】
コンピュータによって実行されたときに、地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法を実行する命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記方法が、関連する光学分析チャンバ内に坑内地層試料を保持する工程と、
前記光学分析チャンバの内側に電磁放射線を発生させる工程と、
前記光学分析チャンバの内側に発生した前記電磁放射線を検出する工程と
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを含む媒体。
【請求項３１】
地層流体試料の重要なパラメータを監視するシステムであって、
坑内工具を監視する地上プロセッサと、
前記工具及び坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバ内の電磁放射線によって前記流体試料の非侵襲性分析を可能にし、前記光学分析チャンバと関連する電磁放射線源と、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に、坑内試料採取分析の分野に関し、特に、密閉流体試料に電磁エネルギーを導入する窓又は内部光源を有する試料貯蔵槽に関する。この貯蔵槽に電磁エネルギーを導入したときの反応に基づいて、貯蔵槽を開けることなく、又は試料をかき乱すことなく、貯蔵槽内に採取された試料の非侵襲性分析が実行される。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素生成井戸内の土壌地層流体は、通常、油、気体及び水からなる混合物を含んでいる。地層流体の圧力、温度及び容積によって、これらの成分の相関係が制御されている。地下地層では、多くの場合、井戸流体の圧力が高いと、気体は沸点圧力よりも高い圧力で油内に混入している。この圧力が低下すると、混入又は溶解したガス状化合物は液相試料から分離する。特定の井戸から得られる流体組成物の圧力、温度及び組成を正確に測定することによって、その井戸から得られる流体を製造するという商業化に影響を与える。また、測定されたこれらのデータによって、各炭化水素貯蔵所の竣工と生産量とを最大限にする手段に関する情報が得られる。
【０００３】
坑井内において井戸流体を分析するいくつかの技術がある。ブラウン（Ｂｒｏｗｎ）らによる米国特許第６，４６７，５４４号明細書には、その一方の側に試料空間を画成し、他方の側に緩衝空間を画成するところの、滑動可能に配置されたピストンを有する試料チャンバが記載されている。グリフィス（Ｇｒｉｆｆｉｔｈ）らによる米国特許第５，３６１，８３９号明細書（１９９３）には、坑井内において流体試料の特性を代表する出力を生成させる変換器が記載されている。シュルツ（Ｓｃｈｕｌｔｚ）らによる米国特許第５，３２９，８１１号明細書（１９９４）には、坑内の流体試料における圧力データ及び容積データを評価する装置及び方法が記載されている。
【０００４】
井戸の流体試料を採取して、地上に取り出す他の技術がある。セニチャウ（Ｃｚｅｎｉｃｈｏｗ）らによる米国特許第４，５８３，５９５号明細書（１９８６）には、井戸の流体試料を採取するピストン作動機構が記載されている。ベルジン（Ｂｅｒｚｉｎ）による米国特許第４，７２１，１５７号明細書（１９８８）には、井戸の流体試料をチャンバ内に採取する移動弁スリーブが記載されている。ピータマン（Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ）による米国特許第４，７６６，９５５号明細書（１９８８）には、井戸の流体試料を採取する制御弁に係合したピストンが記載され、ズンケル（Ｚｕｎｋｅｌ）による米国特許第４，９０３，７６５号明細書（１９９０）には、遅延型井戸流体試料採取器が記載されている。グルーバ（Ｇｒｕｂｅｒ）らによる米国特許第５，００９，１００号明細書（１９９１）には、選択された坑井深さから井戸の流体試料を収集するワイヤライン試料採取器が記載されている。シュルツ（Ｓｃｈｕｌｔｚ）らによる米国特許第５，２４０，０７２号明細書（１９９３）には、井戸の流体試料を異なる時間及び深さ間隔で収集することを可能にする多重試料環状の圧力応答試料採取器が記載され、ベー（Ｂｅ）らによる米国特許第５，３２２，１２０号明細書（１９９４）には、坑井内の深い箇所で井戸の流体試料を収集する電子作動油圧装置が記載されている。
【０００５】
深い坑井内の温度は、多くの場合、３００°Ｆを超えている。高温の地層流体試料が７０°Ｆの地上に取り出されると、結果として生じる温度降下によって、その地層流体試料は収縮する。試料の容積が変わらなければ、このような収縮によって、実質的に試料圧力は低下する。圧力降下によって、その場における地層流体パラメータが変化し、地層流体試料内に混入した液体と気体との相分離が起こり得る。相分離によって、地層流体の特性は大きく変化し、地層流体の実際の性質を評価する能力が低下する。
【０００６】
この制限を解消するために、地層流体試料の圧力を維持する種々の技術が開発されてきた。マッシ（Ｍａｓｓｉｅ）らによる米国特許第５，３３７，８２２号明細書（１９９４）においては、高圧ガスを動力とする流体駆動ピストンによって、地層流体試料が加圧されている。同様に、シャマイ（Ｓｈａｍｍａｉ）による米国特許第５，６６２，１６６号明細書（１９９７）においては、加圧ガスを用いて地層流体試料が装填される。マイケルズ（Ｍｉｃｈａｅｌｓ）らによる米国特許第５，３０３，７７５号明細書（１９９４）及び米国特許第５，３７７，７５５号明細書（１９９５）には、引き続き行われる冷却工程によって、流体圧力が沸点よりも低くならないようにするために、地層流体試料の圧力を沸点を超えて増加させる双方向の容積移送式ポンプが記載されている。
【０００７】
試料貯蔵槽は、通常、試料に基づく地層流体の特性を測定する分析を行うために、研究所に輸送される。試料は、通常、輸送貯蔵槽に移し替える必要があるので、圧力損失と試料内に気泡又はアスファルテン沈殿とが生成することによって、破損及び損傷するという危険がある。さらに、試料が首尾よく研究所に輸送されても、試料を完全にラボ分析するのに、通常、数週間又は数ヶ月を要する。したがって、正確な結果が得られ、かつ試料の損傷の危険を取り除く迅速な試料分析システムが、求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、前述の関連技術が有する欠点を解決することを、目的とする。この発明は、抗内の試料貯蔵槽を提供する。この試料貯蔵槽は、土壌穿孔穴、すなわち、坑井から抗内試料貯蔵槽に収集された試料に対して、可視、近赤外（ＮＩＲ）、中赤外（ＭＩＲ）及び他の電磁エネルギーを貯蔵槽内に導入する少なくとも１つの窓を有している。この窓は、サファイア又は電磁波エネルギーが通過することのできる他の材料から作製される。試料貯蔵槽の全体が、サファイア又は電磁波が通過することのできる材料から作製され、これによって、試料チャンバ内の試料の目視検査又は分析が可能になる。また、この発明は、内部ＮＩＲ／ＭＩＲ光源と、試料貯蔵槽の内側から電子データ信号を介して通信するセンサとを提供する。試料は、前記窓を介して、ＮＩＲ、ＭＩＲ及び可視光分析（透過率、反射率、及び吸収率）が行われ、試料特性及び不純物レベルの非侵襲性分析が可能になる。単一窓が、試料貯蔵槽の内側の反射面から反射された光を伝達し、これによって、この単一窓を通して透過率データが得られる。
【０００９】
地上分析及び坑内分析は、学習ニューラルネットワーク又は計量化学式によって計算又は測定可能な、試料と関連付けられる気体／油比率、ＡＰＩ比重及び種々の他の物理的パラメータを測定することを含んでいる。曲げ共振器又は圧電共振子も、流体密度及び粘性を測定するのに用いられ、これらの流体密度及び粘性から、付加的なパラメータが、当該技術分野においてよく知られている学習ニューラルネットワーク、非線形最小二乗法、計量化学式、又は他のソフトモデリング技術によって、測定されることができる。試料貯蔵槽は、意に添わない圧力降下が生じないように、試料の沸点よりも高く、過剰に加圧されている。超高圧力が望まれる場合には、試料に加圧ガスが過給される。坑内試料貯蔵槽は、中空内部と、少なくとも１つの窓と、光ファイバリード線と、試料貯蔵槽に電磁エネルギーを導入し、かつ検出する、光学通路、内部光源又はセンサとを有するハウジングを備えている。
【００１０】
この発明を詳細に理解するには、添付の図面と関連して、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を参照するべきである。図面において、類似の要素には、類似の番号が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、坑井貫入部１１の長さ方向に沿った土壌１０の断面を概略的に示している。通常、坑井は、水と、掘削流体と、坑井に貫かれている土壌地層に固有の地層流体とを含む液体混合物によって、少なくとも部分的に満たされている。以後、このような流体混合物を「坑井流体」と称する。「地層流体」という用語は、以後、特定の地層流体であって、その特定の地層内に天然には存在しない流体によるいかなる実質的な混合物又は不純物をも除いた特定の地層流体を示す。
【００１２】
地層流体採取工具２０は、ワイヤライン１２の底端部に、坑井１１内で懸垂されている。ワイヤライン１２は、多くの場合、デリック１４によって支持されたプーリ１３の周囲に巻かれて保持されている。ワイヤラインは、例えば、業務用トラック１５に保持された電動ウインチによって、導入され、引上げられる。
【００１３】
この発明によれば、採取工具２０の例示的な実施形態が図２に概略的に示されている。この例では、採取工具は、相互圧縮継手２３のネジ付きスリーブによって端と端が接合された数個の工具セグメントの直列式組立体を備えている。この発明に適する工具セグメントの組立体は、流体動力ユニット２１と、地層流体抽出具２３とを備えているとよい。この抽出具２３の下方には、ラインパージのために、大排水量のモータ／ポンプユニット２４が設けられている。大容積ポンプの下方には、図３に関してさらに発展的に記載されるような定量的に監視される小排水量の同様のモータ／ポンプユニット２５が位置している。通常、１又それ以上の試料貯蔵槽格納区画２６が、小容積ポンプの下方に組み込まれている。各格納区画２６は、３又それ以上の流体試料貯蔵槽３０を有しているのがよい。
【００１４】
地層流体抽出具２２は、穴壁脚２８の反対側に位置する伸縮自在な吸引プローブ２７を備えている。吸引プローブ２７と反対側に位置する脚２８とは共に、流体圧により伸縮可能とされ、坑井壁に堅固に係合する。流体抽出工具２２の構造及び操作の詳細は、米国特許第５，３０３，７７５号明細書にさらに発展的に記載されている。この特許の明細書に記載された内容はこの明細書に含まれる。
【００１５】
次いで、図４を参照すると、この発明の例示的実施形態において、一体の分析用上端小組立体８１８を有する試料貯蔵槽８１６を備えた改良型光分析装置（ＡＯＡ）８００が設けられている。試料貯蔵槽内の試料８２１は、窒素圧チャンバ８１２を有する圧力補償システム８１０を備える加圧補償システムによって、加圧される。窒素圧は、超高圧が望まれるときに、利用可能である。チャンバ８１６内の坑内流体試料８２１を、沸点圧力よりも高く、かつアスファルテンが試料外に沈殿する圧力よりも高い圧力に保つだけの圧力が加えられる。また、ＡＯＡは、坑内採取、チャンバ８１６に閉じ込められた試料８２１内に採取された気体の加圧及び分析に適している。
【００１６】
ＡＯＡにおける上端小組立体８１８のこの例は、１又はそれ以上の光学通路を備え、これらの光学通路は、この例では、地層流体試料８２１の重要なパラメータを光学分析するために、電磁エネルギーを分析チャンバ８００に入出射させる高圧サファイア窓８１４とされている。分析チャンバを含むＡＯＡの全体を、サファイア又は電磁エネルギーが透過することのできる他の材料から作製することができ、これによって、試料チャンバを含むＡＯＡの内容物を、目視検査、非侵襲性スペクトル分析及び他の分析することができる。サファイア窓以外の光学通路もまた使用することができる。光源と、光センサと、プロセッサとを備え、抗内又は地上における試料８２１の分析に使用することができる分析モジュール７３８が設けられている。分析モジュール７３８は、ＮＩＲ／ＭＩＲ光を試料領域８２３内の試料内へ及び試料を経て送信し、受信するために、試料領域８２３内の試料８２１に接触している。光反射され、蛍光発光させ、及び透過されたＮＩＲ／ＭＩＲ光は、分析モジュール７３８内のプロセッサによって、透過率、反射率及び輝度が分析される。また、通信ライン７４１によって分析モジュール７３８に接続された曲げ共振器８４０が設けられ、流体試料の流体粘度、密度、及び重要な他のパラメータがソフトモデリング技術を用いて測定される。
【００１７】
地上での操作の場合、図５に示されるように、ＡＯＡ８００は、試料貯蔵槽運搬装置から取り外され、試料８２１の圧力が、ポンプ９１０を用いてピストン９２１の背後に加圧水９２０を注入することによって、安定化される。この時点で、窒素が放出され、窒素チャンバが試料チャンバから取り外されてもよい。ＮＩＲ／ＭＩＲ紫外線源又は可視光源と分光計とを備える外部光分析装置９３０又は分析モジュール７３８が、地上又は抗内での非侵襲性分析用に準備される。光分析装置９３０は、光透過率、蛍光発光及び減衰全反射率を分析するために、ＮＩＲ／ＭＩＲ光源８３２とＮＩＲ／ＭＩＲ光センサ８３３に接続されている。すなわち、流体試料をかき乱すことなく、又は分析のために現場から離れた研究所への輸送用の、他の運輸省（ＤＯＴ）に認可されたチャンバに試料を移し替える必要はない。
【００１８】
この例において、外部光分析装置９３０又は内部分析器７３８は、１５００ｎｍから２０００ｎｍの範囲の波長を用いて、流体試料を走査し、ソフトモデリング技術によって、試料の不純物含有百分率、気体／油率（ＧＯＲ）、密度及びアスファルテン沈殿圧等の重要なパラメータを測定又は評価する。また、流体試料をスペクトル分析するために、波長可変ダイオードレーザとラマン分光計とが、分析モジュール７３８内に設けられている。光源及びセンサそれぞれは、試料貯蔵槽８１６の内側に配置され、又は、データ若しくは電磁エネルギーを試料貯蔵槽内及びそこに収納された試料に出入射させる光学窓８１４又は同等の光学通路を介して、試料貯蔵槽の内部と通信する。
【００１９】
分析モジュール７３８は、抗内に入れられる前に、ＡＯＡ内の試料貯蔵槽における一体化部品として取り付けられる。この分析モジュールを用いて、操業中に構内で、又は抗内での試料採取作業の完了後に地上で、前述のＮＩＲ／ＭＩＲ分析又は他の分析が行われる。この発明に係るＡＯＡが有する多くの利点のいくつは、図６に示される従来技術のシステムと、図７に示されるのこの発明に係るＡＯＡによって提供される新規な方法及び装置設計とを比較することによって、示されている。図７において、光学技術による主なパラメータの計算１１１４は、時を移さずに又は６時間未満で入手することができ、最終ＰＶＴレポート１１３２は、一週間未満又は従来技術のシステムの場合における図６に示される６〜８週間よりも短い期間で入手することができることに、留意すべきである。分析モジュール７３８と外部機器８３０との両方に備えられた非侵襲性表面又は抗内機器がＰＶＴとスペクトル分析とを行い、その結果、ここに述べたアスファルテン沈殿、沸点、地層容積係数、組成分析及び付加的な分析を測定するので、開示された方法及び装置の利点は、試料の移送が不要である点にある。
【００２０】
次いで、図８には、この発明における他の実施形態が示されている。この発明における他の実施形態として、抗内において、窒素（Ｎ２）１２１２と静水圧１２１４とによって加圧された試料チャンバ１２１０に取り付けられた分析モジュール７３８を含む上端小組立体８１８が示されている。したがって、この発明は、図４、５及び８に示されるように、坑内で又は地上で、試料採取と試料分析とを行うことができる。
【００２１】
次いで、図９を参照すると、試料８２１の非侵襲性光学分析を行う内部光源８３０及び内部センサ８３３が設けられた他の実施形態が示されている。分析モジュール７３８に埋設された内部プロセッサ、外部分析器９３０又は地上のトラック１５内に備えられた地上分析器が光学データを処理し、流体試料８２１の重要なパラメータを測定する。図９に示されるように、粘度を測定するために、ボール１３０１が磁石１３１７によって適所に保持され、流体試料チャンバ１２１０に収納された流体試料内に開放される。このボールは、位置１３１９に到達すると、磁気センサ１３１９によって検知される。ボール１３０１が位置１３１７から位置１３１９に移動するのに要する時間をプロセッサが測定し、測定された時間から流体粘度を決定する。
【００２２】
図１０に示されるように、分析窓ユニットは、分析モジュール７３８と、波長可変ダイオードレーザ分光計１４１５又は他の光学分光計と、吸着冷却装置１４１６とを備えている。吸着冷却装置１４１６は、２００１年１月８日に、ロコ、ジフォジオ（Ｒｏｃｃｏ  ＤｉＦｏｇｇｉｏ）によって、「穿孔中のワイヤラインロギングと監視とにおける抗内吸着式冷却」の表題で出願された共有特許出願第０９／７５６，７６４号明細書に記載され、この全記載を参照することによって、この明細書に組み込まれている。
【００２３】
波長可変ダイオードレーザ分光計１４１５によって、抗内又は地上での超高解像度の分光分析が可能になる。吸着冷却装置１４１５は、必要に応じて、波長可変ダイオードレーザを冷却し、抗内温度による影響を排除する。
【００２４】
図１１には、ガスクロマトグラフ又は他の分析機器等の分析機器を地上又は抗内で取り付けられる外部窓ユニット１５１０を備えたこの発明における他の実施形態が示されている。
【００２５】
図１２は、一つの光学通路８１４、この例では、電磁エネルギーを試料チャンバ８１６に入出射させるサファイア窓８１４を有する他の実施形態を示す図である。光源／センサ８３２からの光が一つの光学窓８１４を介して試料チャンバ８１６に入射される。光は、試料内を通って、反射面８１５で反射する。したがって、この往復する光の透過率が、電磁エネルギーの反射及び戻光から測定されることができる。透過率は、光学通路を通って、試料内を通過し、反射面で反射され、試料内を逆に通って、光学通路に戻る測定用の光が往復移動することによって、測定される。減衰全反射率と蛍光発光応答データも検知されるが、これらの検知には反射面８１５は用いられない。データは、分析モジュール７３８内のプロセッサ、内部分析器／プロセッサ９３０、又は地上のトラック／制御装置／プロセッサ１５によって、処理される。
【００２６】
他の実施形態において、この発明の方法と装置とは、コンピュータ読み取り可能な媒体、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＯ−ＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ、又は現在知られているか又は知られていない他のコンピュータ読み取り可能な媒体に記録された、セットコンピュータが実行可能な命令として実行され、この命令が実行されると、コンピュータはこの発明の機能を実施する。
【００２７】
前述の開示は、この発明の好ましい実施形態を対象としているが、当業者にとって、種々の変更が可能であろう。添付した特許請求項の範囲内における変更は、全て、前述の開示に含まれることを意味している。この発明のより重要な特徴の例は、それらに続くこの発明の詳細な説明がより十分に理解され、及び当該技術への寄与が理解されるために、むしろ広く要約されている。もちろん、以下に記載され、添付の請求項の主題となり得るこの発明に係るさらに他の特徴もある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、この発明の作用環境を示す土壌部分の概略断面図である。
【図２】図２は、協同作用する支持工具を有する作動組立体の形態にあるこの発明の概略図である。
【図３】図３は、代表的な地層流体の抽出及び供給システムの概略図である。
【図４】図４は、好ましい試料チャンバと分析用上端小組立体を示す図である。
【図５】図５は、外部ユニットによって分析用試料を加圧するウォーターポンプを有する他の実施形態を示す図である。
【図６】図６は、一般的な現在の分析手順を示す図である。
【図７】図７は、この発明によって提供される改良された新規分析手順を示す図である。
【図８】図８は、他の実施形態を示す図である。
【図９】図９は、内部光源とセンサとを有する他の実施形態を示す図である。
【図１０】図１０は、単一窓と電磁放射線を反射させる反射面とを有する他の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、ラマン分光計を用いるまた別の実施形態を示す図である。
【図１２】図１２は、外部分析機器と少なくとも１つの光学窓とを用いるまた別の実施形態を示す図である。
【図１】
2007535655.tif 000003
【図２】
2007535655.tif 000004
【図３】
2007535655.tif 000005
【図４】
2007535655.tif 000006
【図５】
2007535655.tif 000007
【図６】
2007535655.tif 000008
【図７】
2007535655.tif 000009
【図８】
2007535655.tif 000010
【図１０】
2007535655.tif 000011
【図１１】
2007535655.tif 000012
【図９】
2007535655.tif 000013
【図１２】
2007535655.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月24日(2005.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する光分析装置であって、
坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバと関連する電磁放射線源と、
前記流体試料の非侵襲性分析中に前記流体試料を照射するところの、前記電磁放射線を前記光学分析チャンバ内に導入可能な光学通路と、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えた光分析装置。
【請求項２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定する光学分光計を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項４】
さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定するラマン分光計を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記光源は、前記光学通路を介して前記試料内を通過する光を供給する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光学分析器は、前記光学通路を通過する光を受光する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記分析モジュールは、さらに、前記流体試料の重要なパラメータを測定する圧電共振子を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項８】
さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価するソフトモデリング技術を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記光学分析チャンバは、電磁エネルギーの透過を可能にする材料から作製される請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する光分析装置であって、
坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記光学分析チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えた光学分析装置。
【請求項１１】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法であって、
坑内地層流体試料を光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記流体試料を照射するように、光学通路を介して前記光学分析チャンバ内に電磁放射線を導く工程と、
前記流体試料を分析する工程とを含む方法。
【請求項１２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、光学分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、ラマン分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電磁放射線は、前記光学通路を介して、前記試料内に入射する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学分析器は、前記光学通路内を通過する光を受光する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
機械的な共振器を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、ソフトモデリング技術を用いて、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する工程を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する計量化学式を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法であって、
坑内地層流体試料を関連する光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記光学分析チャンバの内側に電磁放射線を発生させる工程と、
前記光学分析チャンバの内側に発生した前記電磁放射線を検出する工程と、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを含む方法。
【請求項２１】
コンピュータによって実行されたときに、地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法を実行する命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記方法が、坑内地層流体試料を光学分析チャンバ内に保持する工程と、
前記流体試料を照射するように、光学通路を介して前記光学分析チャンバ内に電磁放射線を導く工程と、前記流体試料を分析する工程とを含む媒体。
【請求項２２】
前記光学通路は、前記光学分析チャンバの壁を貫通するサファイア窓である請求項２１に記載の媒体。
【請求項２３】
実行されたときに、さらに、光学分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２４】
実行されたときに、さらに、ラマン分光計を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２５】
前記電磁放射線は、前記光学通路を介して、前記試料内に入射する請求項２１に記載の媒体。
【請求項２６】
前記光学分析器は、前記光学通路内を通過する光を受光する請求項２１に記載の媒体。
【請求項２７】
実行されたときに、さらに、機械的な共振器を用いて、前記流体試料の重要なパラメータを測定する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２８】
実行されたときに、さらに、ソフトモデリング技術を用いて、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項２９】
実行されたときに、さらに、前記流体試料の重要な前記第１パラメータから前記流体試料の重要な第２パラメータを評価する計量化学式を含む工程を実行する命令を含む請求項２１に記載の媒体。
【請求項３０】
コンピュータによって実行されたときに、地層流体試料の重要なパラメータを測定する方法を実行する命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記方法が、関連する光学分析チャンバ内に坑内地層試料を保持する工程と、
前記光学分析チャンバの内側に電磁放射線を発生させる工程と、
前記光学分析チャンバの内側に発生した前記電磁放射線を検出する工程と
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを含む媒体。
【請求項３１】
地層流体試料の重要なパラメータを監視するシステムであって、
坑内工具を監視する地上プロセッサと、
前記工具及び坑内地層流体試料と関連する光学分析チャンバと、
前記光学分析チャンバ内の電磁放射線によって前記流体試料の非侵襲性分析を可能にし、前記光学分析チャンバと関連する電磁放射線源と、
前記光学分析チャンバと関連し、前記流体試料を分析する光学分析器とを備えたシステム。
【請求項３２】
坑内流体の初期特性を評価する装置であって、
前記流体を収容するチャンバと電磁放射線源とを備え、前記チャンバは前記チャンバの外部から前記流体への前記電磁放射線の通過を可能にする装置。
【請求項３３】
さらに、前記流体と電磁的に通信し、前記チャンバと関連する光学分析器を備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記チャンバは、サファイアである請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記光学分析器は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の１つである請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記チャンバは、さらに、閉鎖チャンバと開口チャンバとからなる群の少なくとも１つを備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
さらに、前記流体の二次特性を評価する圧電共振子を備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
さらに、前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成されたプロセッサを備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
前記チャンバは、電磁エネルギーの透過を可能にする材料から作製される請求項３２に記載の装置。
【請求項４０】
抗内流体の特性を評価する装置であって、
前記流体を収容するチャンバと、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記センサの読み取りに基づいて前記特性を評価するプロセッサとを備えた装置。
【請求項４１】
さらに、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを含む光学分析器を備えた請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
さらに、前記流体の二次特性を評価する圧電共振子を備えた請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記プロセッサは、前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成された請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
抗内流体の初期特性を評価するシステムであって、
抗内で前記流体を収容するチャンバを含む坑内工具と電磁放射線源とを備え、前記チャンバは前記チャンバの外部から前記流体への前記電磁放射線の通過を可能にするシステム。
【請求項４５】
さらに、前記流体と電磁的に通信する光学分析器を備えた請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記チャンバは、サファイアである請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
前記光学分析器は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを備えた請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
さらに、前記流体の二次特性を評価する圧電共振子を備えた請求項４４に記載のシステム。
【請求項４９】
さらに、前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成されたプロセッサを備えた請求項４４に記載のシステム。
【請求項５０】
前記チャンバは、電磁エネルギーの透過を可能にする材料から作製される請求項４４に記載のシステム。
【請求項５１】
流体の特性を評価するシステムであって、
流体試料を収容するチャンバを有する坑内工具と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記センサの読み取りに基づいて前記流体の特性を評価するプロセスとを備えたシステム。
【請求項５２】
坑内で流体の初期特性を評価する方法あって、
チャンバ内に坑内流体を収容する工程と、
前記チャンバの外側から前記流体に電磁エネルギーを通過させる工程と、
前記流体からの電磁放射線を測定し、初期特性を評価する工程とを含む方法。
【請求項５３】
前記チャンバは、サファイアである請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記分析工程は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを用いて、前記流体からの電磁放射線のスペクトルを分析する工程を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記分析工程は、前記光学分析チャンバの壁を貫通する光を分析する工程を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記分析工程は、さらに、圧電共振子を用いて、前記流体の二次特性を評価する工程を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
さらに、ソフトモデリング技術によって前記流体の前記初期特性を評価し、前記流体の二次特性を評価する工程を含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記チャンバは、電磁エネルギーの透過を可能にする材料から作製される請求項５２に記載の方法。
【請求項５９】
流体の初期特性を評価する方法あって、
流体試料をチャンバ内に収容する工程と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源から前記流体内に電磁放射線を導入させる工程と、
前記流体から前記チャンバ内の電磁放射線を検知し、前記初期特性を測定する工程とを含む方法。
【請求項６０】
前記分析工程は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを用いて、前記流体からの前記電磁放射線のスペクトルを分析する工程を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
さらに、圧電共振子を用いて、前記流体の二次特性を評価する工程を含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
さらに、ソフトモデリング技術によって前記流体の前記初期特性を評価し、前記流体の二次特性を評価する工程を含む請求項５９に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑内流体の初期特性を評価する装置であって、
前記流体を収容するチャンバと電磁放射線源とを備え、前記チャンバは前記チャンバの外部から前記流体への前記電磁放射線の通過を可能にする装置。
【請求項２】
前記流体と電磁的に通信し、前記チャンバと関連する光学分析器をさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記チャンバは、サファイアである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学分析器は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の１つである請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記チャンバは、閉鎖チャンバと開口チャンバとからなる１組を少なくとも１つ備えた請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記流体の二次特性を評価する圧電共振子をさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成されたプロセッサをさらに備えた請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記チャンバは、電磁エネルギーが透過する材料から作製される請求項１に記載の装置。
【請求項９】
抗内流体の特性を評価する装置であって、
前記流体を収容するチャンバと、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記センサの読み取りに基づいて前記特性を評価するプロセッサとを備えた装置。
【請求項１０】
光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを含む光学分析器をさらに備えた請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記流体の二次特性を評価する圧電共振子をさらに備えた請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成された請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
抗内流体の初期特性を評価するシステムであって、
抗内で前記流体を収容するチャンバを含む坑内工具と電磁放射線源とを備え、前記チャンバは前記チャンバの外部から前記流体への前記電磁放射線の通過を可能にするシステム。
【請求項１４】
前記流体と電磁的に通信する光学分析器をさらに備えた請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記チャンバは、サファイアである請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記光学分析器は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを備えた請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記流体の二次特性を評価する圧電共振子をさらに備えた請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記流体の前記初期特性から前記流体の二次特性を評価するソフトモデリング技術を実行するように構成されたプロセッサをさらに備えた請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記チャンバは、電磁エネルギーが透過する材料から作製される請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
流体の特性を評価するシステムであって、
流体試料を収容するチャンバを有する坑内工具と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線センサと、
前記センサの読み取りによって前記流体の特性を評価するプロセスとを備えたシステム。
【請求項２１】
坑内流体の初期特性を評価する方法あって、
チャンバ内に坑内流体を収容する工程と、
前記チャンバの外側から前記流体に電磁エネルギーを通過させる工程と、
前記流体からの電磁放射線を測定し、初期特性を評価する工程とを含む方法。
【請求項２２】
前記チャンバは、サファイアである請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記分析工程は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを用いて、前記流体からの電磁放射線のスペクトルを分析する工程を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記分析工程は、前記光学分析チャンバの壁を貫通する光を分析する工程を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記分析工程は、圧電共振子を用いて、前記流体の二次特性を評価する工程をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
ソフトモデリング技術によって前記流体の前記初期特性を評価し、前記流体の二次特性を評価する工程をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記チャンバは、電磁エネルギーが透過する材料から作製される請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
流体の初期特性を評価する方法あって、
流体試料をチャンバ内に収容する工程と、
前記チャンバの内側に配置された電磁放射線源から前記流体内に電磁放射線を導入させる工程と、
前記流体から前記チャンバ内の電磁放射線を検知し、前記初期特性を測定する工程とを含む方法。
【請求項２９】
前記分析工程は、光学分光計、吸収分光計及びラマン分光計からなる群の少なくとも１つを用いて、前記流体からの前記電磁放射線のスペクトルを分析する工程を含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
圧電共振子を用いて、前記流体の二次特性を評価する工程をさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
ソフトモデリング技術によって前記流体の前記初期特性を評価し、前記流体の二次特性を評価する工程をさらに含む請求項２８に記載の方法。
【国際調査報告】
2007535655.tif 000015
2007535655.tif 000016
2007535655.tif 000017