(57)【要約】この発明は、単純かつ頑強で、多用途に使用することができ、ダウンホール内での使用に適した高分解能分光計を提供する。回転し、振動し、又は階動する光学干渉フィルター（１０９）であって、ダウンホール調査において、サンプル（１０５）を通過後に、光りが通過する角度を変えることのできるフィルター（１０９）を組み込んだ方法及び装置が提供される。各フィルターが傾くと、フィルターを通過した光の色又は波長は変化する。黒色板（１１１）はフィルター間に配置され、各フィルターの光ダイオード（１１３）を隔離する。分光計は、ワイヤーライン地層試験機と共に使用されるのに適している。この発明は、掘削環境中の監視における使用に適している。高分解能分光計が提供され、この高分解能分光計によって、原油中の芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の割合を定量し、ガスオイル比を評価することが可能になる。原油サンプルにおけるオイルベース泥水のろ液汚染物の割合を評価することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンホール流体の特性を決定する装置であって、
前記ダウンホール流体に関連付けられた光の周波数を走査し、前記光に対するフィルターの角度が変化する干渉フィルターと、
回転干渉フィルターによって走査された光を検出する光検出装置と、
前記ダウンホール流体の前記特性を決定するための、前記光における走査された周波数の少なくとも１つからなるスペクトル要素を決定する処理装置とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を決定する装置。
【請求項２】
走査された前記光を受光するレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記干渉フィルターを回転させる、ステッパーモーター及びＤＣサーボモータの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記フィルターは複数のフィルターを含み、かつ、前記検出器は複数の検出器を含む請求項１に記載の装置であって、フィルターと検出器との組を隣接するフィルターと検出器との組から光学的に分離するバッフルをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
前記フィルターの回転に関連付けられた光線オフセットにもかかわらず、前記干渉フィルターから出射する光を補足するのに十分な大きさを有するレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
回転中に少なくとも１つの干渉フィルターを支持するホルダーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
作動中における１７５℃、５ｇの振動と、航行中における２０ｇの衝撃に絶え得る能力を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記干渉フィルターは、前記光が前記流体に入射する前に前記干渉フィルターによってろ過されるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記検出器は、前記光が検出される前に前記流体を通過するように、配置されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記光が検出される前に前記流体から反射するように、配置されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記フィルターは、前記光が前記流体に入射した後にろ過されるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出器は、前記光が前記流体を通過した後に検出されるように、配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出器は、前記光が前記流体から反射した後に検出されるように、配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ガスに関連付けられたスペクトル要素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ダウンホール流体の特性を評価する方法であって、
前記流体を光に曝露する工程と、
前記光を回転干渉フィルターに通過させる工程と、
前記流体に関連付けられた前記光の強度を検出する工程と、
測定された前記強度及び前記フィルターの角度から特性を評価する工程とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を評価する方法。
【請求項１６】
前記検出する工程は、前記光を集光する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記回転干渉フィルターの回転角度を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
フィルターと検出器との組を隣接するフィルターと検出器との組から光学的に分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記光を集光するレンズを使用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記光が前記流体に入射する前に前記光をろ過する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記光が前記流体を通過した後に前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記流体から反射された前記光を検出する工程をさらに含ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記光が前記流体に入射した後に前記光をろ過する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記光が前記流体を通過した後に前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記流体から反射された前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記フィルターの回転角度をから走査された光の波長を得る工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記流体を透過した前記光及び前記流体から反射された前記光の少なくとも１つの光で、複数の回転角度で測定することによって、流体スペクトルを走査する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
±θに等しい入射角及び±（θ＋１８０）°の角度でフィルターを３６０°回転させた状態で４つのスペクトルを走査する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
４つのスペクトル走査を開閉し、１つの走査及び少なくとも２つのスペクトル走査の平均を選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記干渉フィルターを回転軸を中心にして自由に回転させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３１】
前記干渉フィルターを中心角度に関して角度を持って振動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３２】
オンピーク波長に対するオフピーク波長を得るために、前記干渉フィルターの角度回転を２つの位置間で階動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３３】
前記フィルターの回転中心に暗部が形成されないように、前記フィルターの端部によって、前記干渉フィルターを保持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３４】
前記流体内のメタンの割合を評価することによって、ガスオイル比を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３５】
前記流体中における芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の少なくとも１つの割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３６】
前記流体の特性、及び、トレイニングセットと前記流体の前記特性との関係によって策定された等式から汚染物質の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３７】
前記流体中の天然ガスに含まれるＣＯ２の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３８】
スペクトルと、前記流体の密度、粘度、圧力、体積及び温度からなる群の１つとの関係から、前記流体の物理的特性を評価する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
サンプルクリーンアップを監視するための高分解能スペクトルダウンホールを使用して汚染物質の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項４０】
サンプルクリーンアップを監視するため芳香族化合物の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項４１】
ダウンホール流体の特性を決定するシステムであって、
前記ダウンホール流体に関連付けられた光の周波数を走査する回転干渉フィルターを含むダウンホールツールと、
前記ダウンホールツール内に設けられ、前記回転干渉フィルターによって走査された光を検出する光検出装置と、
前記ダウンホール流体の前記特性を決定するための、前記光における走査された周波数の少なくとも１つからなるスペクトル要素を決定する処理装置とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を決定するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に、ダウンホールでの使用に適した高分解能ダウンホール走査型分光計に関し、特に、より高い分解能での測定を可能にするために、通過する光の角度を変えることのできる、回転し、振動し、又は、階動する１又はそれ以上の光学干渉フィルターを使用するダウンホール分光計に関する。
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
【０００２】
石油会社は、地層からサンプルを採取し、地層の特性を決定する。これらのサンプルは、通常、地層からポンプでくみ上げられ、くみ上げ初期のサンプルにはその地層に侵入したウェルボア（坑井）流体等の汚染物質が含有されている。地層を形成する炭化水素の特性を決定しようとするときに、汚染物質を含有するサンプルからは、根拠のない結果しか得られない。したがって、石油会社は、地層からサンプル流体をくみ上げ、純粋な地層流体サンプルを採取タンクに合理的に分流するタイミングを決定することができるように、サンプルの汚染割合をリアルタイムでかつ高い精度で測定する方法を望んでいる。石油会社は、不必要に長くサンプルをくみ上げることも、非常に高価な経費を要する掘削時間を浪費することも望んでいない。一方、石油会社は、非常に少量のサンプルをくみ上げることも、使用することのできないサンプルを収集することも望んでいない。汚染度が約１０％を超えると、サンプルは使用することができなくなることがある。
【０００３】
このような場合には、この過度の汚染によって、研究室で測定されたＰＶＴ特性は実際の貯留槽条件に反映して訂正されることはできない。したがって、サンプルの汚染度、及び、ダウンホールサンプルに由来する地層特性に関する情報の関連した利点を評価することを目的として、ダウンホールの測定を行うことが必要不可欠である。調査の１つの方法は、流体サンプルが採取装置からくみ上げられ、次いで、ダウンホール環境下で採取されたときに、流体サンプルの光学測定を実施する光学計を使用する工程を含んでいる。
【０００４】
ダウンホール分光測定は種々の要素に影響される。ダウンホール環境においては、光検出器は、高い周囲温度で利用され、作動しなければならず、その結果、ノイズが多く、シグナルは非常に小さくなる。さらに、砂粒子又は気泡等の散乱体を含有する原油の流れから採取された汚泥サンプル又は汚染されたサンプルは、前記システムにノイズを追加発生させる傾向にある。これらの散乱体がサンプルセルを通過するときに、より暗い部分が出現するので、これらの散乱体によって光学スペクトルは一瞬はね上がる。散乱体の濃度が高いと、これらの散乱体によって、測定されたスペクトルは繰り返してはね上がり又は立ち上がる。一次的スペクトルにおいては、散乱効果は単なる瞬間的なベースラインオフセットである。ベースラインオフセットを消去し、ダウンホール分光計におけるシグナル−ノイズ比を大きく向上させる方法は、波長に対するスペクトルの導関数を取得することである。光の波長を調節し、ロックイン増幅器を使用することによって、微分スペクトルを得ることができる。
【０００５】
一般的には、分光計は白色光をその構成する色に分散させる。得られた多種多用の色は、サンプルを通過して固定配列された光検出器に投射されることができる。または、分散素子（すなわち、格子、プリズム）を回転することによって、多種多用の色は、１回に１色ずつ、１つの光検出器を通過して機械的に走査されることができる。いずれにせよ、操作者は、サンプルにおける、暗さ対波長、換言すると、そのスペクトルを得ることができる。
【０００６】
光検出器及びその増幅器は、通常、幾つかの熱的ノイズとドリフトをほとんど有し、これらの熱的ノイズとドリフトとはスペクトルの読み込み精度を制限する。操作温度が高くはればなるほど、光検出器のシグナルが非常に弱くなると同時にノイズ及びドリフトは劇的に高まる。ある中心波長（センターウェイブレングス）について光の波長（色）を振動させると、前記振動数に集中する電子式帯域通過フィルターを使用することによって、光検出器及び増幅器のほとんどのノイズとドリフトを消去することができる。位相敏感（ロックイン）増幅器を使用すれば、ノイズをさらに除去することができる。この増幅器は、不適切な周波数を有するシグナルに加えて正確な周波数を有するシグナルも除去してしまうが、しかし、波長振動に対する固定された位相関係（ノイズの指標）を有していない。このロックイン増幅器は、ノイズに対するシグナル比を１００ｄｂも向上させることができる。１００ｄｂは１０１００ｄｂ／１０倍又は１００億倍である。
【０００７】
この手順を使用したロックイン増幅器の出力は、全シグナルの一部における平方自乗平均（ＲＭＳ）振幅に比例し、この一部は、同じ周波数であり、かつ、前述した光学周波数に関連する固定された位相関係をしている。サンプルの暗さが色と共に暗くなればなるほど、操作者によってこのＲＭＳ値がより一層重要になる。換言すると、振動する波長入力装置を備えたシステムに使用されるロックイン増幅器の出力は、振動の中心波長における（波長に関する）微分スペクトルに比例する。
【０００８】
バトンらによる、米国特許第３，８７７，８１８号、「食用肉における脂肪含有量測定用光−光学方法（Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｆａｔ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  ｉｎ  Ｍｅａｔ）」（１９７５年４月１５日発行）には、光がレンズを通過して肉片の表面に反射し、振動ミラーに突き当る装置が開示されている。このミラーに反射した光の反射角は、ミラーの振動に伴って変化する。このミラーから反射した光は、静止干渉フィルターに突き当り、光検出器に入射する。前記干渉フィルターを通過した色は、それに突き当った光線の入射角に伴ってわずかに変化する。その結果、前記フィルターを通過する放射線の波長は、食用肉の脂肪吸収用波長に関する狭い範囲を超えて振動し、そして、食用肉の脂肪含有量を測定するのに用いられる。バトンらによれば、完全回転又は角度偏差の制御は実現可能となってはいない。
【０００９】
現存するダウンホール用「分光計（例えば、シュランベルジェの光学流体分析器（Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ’ｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  （ＯＦＡ）及びベイカー  アトラスのサンプルビューＳＭ（Ｂａｋｅｒ  Ａｔｌａｓ’  ＳａｍｐｌｅＶｉｅｗＳＭ）））」は、別個のフィルター光度計を使用している。各光チャンネルは、光チャンネルに対応する色の光学フィルターを通過する個々のチャンネル用の光をフィルターにかけることによって、実現される。それ故、このような別個の光度計の波長補償範囲は連続ではなく不連続である。不連続なスペクトルには、１つのある光学フィルターにおける中心波長から次の光学フィルターにおける中心波長へと変化するときの切れ目が現れる。これらの切れ目は、波長補償範囲において、１００〜２００ｎｍ又はそれ以上に大きくなることもある。このような装置のチャンネルは幅広い。現存するダウンホール分光計において、炭化水素に由来するすべてのピークは、３２ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を持ち、１７４０ｎｍに中心を持つ１つの幅広いチャンネルとしてまとめられている。
【００１０】
センサーを作動させるのにダウンホール環境は厳しい。その理由は、装置の圧力筐体内における高温度の限られた空間にあり、また、衝撃と振動とに耐える必要があることにある。掘削具（ロギングツール）におけるモーター、干渉フィルター及び光ダイオード等の構成部品は、すでに作製され、ダウンホール環境における温度、衝撃及び振動に対する抵抗に有効である。したがって、現存する「サンプルビューＳＭ」モジュール内の空間に装填するために、この分光計を十分小さな筐体に作り上げることは可能である。
【００１１】
対照用に、多くの実験室用分光計は、それを構成する色に光を分散させるための格子を使用している。しかし、ほとんどすべての格子は、格子原体のガラスエポキシ（ｅｐｏｘｙ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）複製品である。これらのエポキシ複製品は、柔らかく高温で変形するから、変形によってスペクトルに歪が発生し、光強度が低下する。さらに、純ガラス（ａｌｌ−ｇｌａｓｓ）格子原体（＄５０−１００Ｋ）の価格は極めて高い。
【００１２】
公知の実験室用分光計としては、ダウンホールへの利用に適していないフーリエ変換（ＦＴ）分光計が通常用いられる。ＦＴ分光計は、大きく（長さ２〜３フィート、幅１〜２フィート）、重く（重さ２００〜３００ポンド）、機械的であり、そのうえ、電子的にも複雑であり、適切に稼動するには、すべての光学部品が所定の位置に配列されている必要がある。それ故、これらの光学部品は、極めて硬質の筐体内に通常設置されている。したがって、ダウンホール環境での作動を目的として、十分に小さく頑強な、高分解能分光計が求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、単純かつ頑強で、多用途に使用することができ、ダウンホール内での使用に適した高分解能分光計を提供することを目的とする。この発明は、回転し、振動し、又は階動（ステップ）する光学干渉フィルターであって、ダウンホール調査において、サンプルを通過後に、光りが通過する角度を変えることのできるフィルターを組み込んだ方法及び装置を提供することを目的とする。各フィルターが傾くと、フィルターを通過した光の色又は波長は変化する。黒色板（ｂｌａｃｋ  ｐｌａｔｅ）はフィルター間に配置され、各フィルターの光ダイオードを隔離する。この発明に係る分光計は、ベイカー  アトラス  リザベイション  キャラクタライゼイション  インストゥルメント等のワイヤーライン地層試験機（ｗｉｒｅ  ｌｉｎｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔｅｒ）等と共に使用されるのに適し、追加分析とサンプルクリーンアップ（ｓａｍｐｌｅ  ｃｌｅａｎ  ｕｐ）の監視を提供することを目的とする。この発明はまた、掘削環境中の監視における使用に適している。この発明は、原油における芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の割合を数量化することによってサンプルのガスオイル比（ＧＯＲ）を評価可能にする高分解能分光計を提供することを目的とする。また、ＣＯ２等のガスが検出可能である。適切なトレイニングセット（ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｓｅｔ）及び計量化学（ケモメトリック）、ニューラルネットワーク（ｎｅｕｒａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）、又は、相関法の他の形式を使用するこの発明によって、原油サンプルにおけるオイルベース泥水のろ液汚染物の割合を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には、ボアホール（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）内に配置されたこの発明の一態様が示されている。この発明は、ワイヤーライン（ｗｉｒｅ  ｌｉｎｅ）、スリックライン（ｓｋｉｃｋ  ｌｉｎｅ）又は掘削環境中の監視のいずれにおける配備にも適している。図１は、掘削作業中の監視に配置されたこの発明の一態様を示している。
【００１５】
図１を参照すると、図１には、この発明の一態様に係る掘削装置が示されている。そこから伸びるボアホール２０４を備えた一般的な掘削装置（ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ｒｉｇ）２０２が示され、この装置は、当業者においてよく理解されている。掘削装置２０２は、作業用ストリング２０６を備え、図１に示された態様において、作業用ストリング２０６はドリルストリングである。ドリルストリング２０６は、ボアホール２０４を掘削するドリル用ビット２０８を備えている。この発明はまた、作業用ストリングの他の態様においても有効であり、ワイヤーライン、有節チューブ（ｊｏｉｎｔｅｄ  ｔｕｂｉｎｇ）、螺旋チューブ、又は、スナッブ管（ｓｎｕｂｂｉｎｇ  ｐｉｐｅ）等の小さな直径の作業用ストリングと共に、有効である。掘削装置２０２は、図示されるように、海底２２０まで延在するライザー（ｒｉｓｅｒ）２２４を備えた掘削船２２２に配置されている。しかし、陸上装置等の掘削装置のいかなる配置もこの発明を実施するのに適している。
【００１６】
妥当であれば、作業用ストリング２０６はダウンホール掘削モーター２１０を備えていてもよい。作業用ストリング２０６に組み込まれたドリル用ビット２０８は、一般的に、検出装置であり、この検出装置は、ボアホールのダウンホール特性を検知する少なくとも１つのセンサー２１４、ビット及び貯留槽を備えている。このセンサーは当業者によく知られている。センサー２１４は、加速度計又は同様の検出器を用いて、作業用ストリング２０６の方角、方位角及び方位を決定するのに、有効活用される。坑底組立体（ＢＨＡ）は後に詳述されるこの発明の地層検出装置２１６をも備えている。テレメトリシステム２１２は、例えば、地層検出装置２１６の上方等の作業用ストリング２０６における適切な位置に配置される。テレメトリシステム２１２は、地表及び地層検出装置２１６間の統御及びデータ通信に使用される。
【００１７】
図２には、この発明の一態様が示されている。光源１０１（例えば、タングステン電球）は光線１０２を発し、この光線は、この発明によって分析されるべきサンプルを含有するサンプル１０５の上流に位置するコリメーティングレンズ１０３に入射し、このコリメーティングレンズ１０３を通過するように、標的が定められている。この態様では、地層流体サンプルは、サンプルチャンバー（簡略化のため図示していない）を流通し、この発明によって純度又はその他の特性が分析される。平行光線は、サンプル１０５に現れ、サンプル１０５を通過して、フィルター組立体に向かって透過する。フィルター組立体は、バッフル１１１間に配置され、回転軸１０７に取り付けられた１つ又はそれ以上の光学フィルター１０９を備えている。図２には、例えば、２つの光学フィルター１０９が３枚のバッフル１１１間に配置された組立体が示されている。回転軸１０７は、サンプルから透過した光の方向に略垂直となる軸を有するように正確に配置され、その軸を中心に回転する。１つ又はそれ以上の光学フィルター１０９はこの回転軸に取り付けられ、その結果、この軸の１つの角度方向において、フィルターの平面がサンプルから透過した光に対して略垂直になっている。回転軸が回転すると、レンズ１０３を通過した後の光１０６は、垂直以外の入射角で、干渉フィルター１０９の平面に突き当る。プロセッサー１１８は、この発明のためのデータ収集と分析とを制御する。
【００１８】
干渉フィルター１０９を透過した光は、光検出器１１３（例えば、ＩｎＧａＡｓ光検出器）に達する。フィルターは、垂直な入射角で透過した光の中心波長に応じて、その仕様が決定される。しかし、垂直でない入射角によって透過した光の中心波長は異なる。単一色の光学干渉フィルターを傾け、その結果、白色光がもはやその表面に対して垂直にフィルターに突き当らなくなると、透過した光の色（すなわち、波長）は、原色からより短波長にシフトされる。垂直な入射角に対する干渉フィルターの傾斜角が大きくなればなるほど、波長のシフト量は大きなる。例えば、黄色（λ＝５９０ｎｍ）干渉フィルターを傾斜させると、透過光は黄色から離れるように転換される。垂直から十分な角度にフィルターを傾けると、”黄色”フィルターを透過した光は緑色（λ＝５２５ｎｍ）にシフトされる。干渉フィルターは所望の用途に応じて選択される。一例として、λ＝１８００ｎｍの波長を有する干渉フィルターを回転すると、このフィルターは、広い範囲の波長にわたって光を透過させ、その結果、波長の範囲は、λ＝１７６０ｎｍ程度に位置する炭化水素吸収ピークを超えて走査する。
【００１９】
筐体の外表面及びスペーサーディスク並びに散乱光バリアーは光学的に黒色にされており、散乱光と測定されるべき光とが干渉することを防止する。１つのエクセプションは、図３に示されている幅の狭い機械的なタイミンググルーブ１１７、及び、筐体の反対側に位置する第２のタイミンググルーブであり、これらのタイミンググルーブによって、１回転当りに２つのタイミングマークが得られると共に、いずれのフィルターを読み込むのか、及び、どちらの面を読み込むのか又は両面を通して読み込んで平均化するのかが選択される。追加のタイミンググルーブは、回転位置を決定するための第２の角変位分解能用に備えられている。光が出現すると、光はタイミンググルーブを照射し、データを得て分析するためにデータ収集電子機器が待機状態にあるときに、タイミンググルーブからの光はタイミング検出ダイオードによって検知される。
【００２０】
この発明によれば、照射された回転中心の回りを回転する間、光学的に分離された各フィルターは十分に照射される。各フィルターは、その端部によって保持され、フィルターの回転中心が遮光されることを回避する。この発明によれば、完全解析と拡張機能とが、各フィルターの所定面のみ、又は、両面の平均値を読み込むことを可能にする。１回転当たり四回のスペクトル走査が行われ、この走査は、どの走査でも独立して選択されることができ、又は、２若しくはそれ以上の走査が平均化されることができるように、選択可能となっている。
【００２１】
干渉フィルターに入射する平行光線において、透過した波長は次の式で示される。
λ＝λ０［１−（ｎ０／ｎ＊）２ｓｉｎ２θ］１／２            （１）
式（１）において、λは、垂直に対する角度θで入射した光における、フィルターの中心波長であり、λ０は、垂直に入射（θ＝０）した光における、フィルターの中心波長であり、ｎ０はフィルターを囲繞する媒体（この発明における例では媒体は空気であるからｎ０＝１である。）の屈折率であり、ｎ＊はフィルターの有効屈折率であり、θは垂直入射に対する角度である（θ＝ωｔ、ここで、ωは各速度であり、ｔは時間である。）。フィルターの波長シフトは、入射光線が垂直入射から回転された角度のみに依存し、回転が正方向であるか負方向であるかにはかかわらない。したがって、オシロスコープディスプレイは各スペクトル中心に対して対称（鏡像）であることが予想される。この中心スペクトルは、フィルターにおける名目上の中心波長、例えば、λ＝１８００ｎｍに対応する。中心スペクトルが左右にずれればずれるほど、波長は短くなる。フィルターは、回転角度が時間に依存するように、その回転軸を中心にして所定の割合で回転するので、波長λは時間の絶対値｜ｔ−ｔ０｜と共に減少する。ここで、ｔ０は、フィルターがその中心波長に一致したときの時間である。
【００２２】
フィルターから透過した光の波長におけるシフト幅は、通常、約１００ｎｍである。回転角度が大きくなるにつれ、フィルターは、実質的に光が通過しない範囲まで、光の入射角に対して傾斜する。その代わりに、光は実に斜鋭角でフィルターに突き当るから、フィルターに入射する実質的にすべての光はフィルターの表面で反射する。十分に大きな回転角度である場合には、入射光はフィルターの端部又はフィルターホルダーの端部に入射する。
【００２３】
この発明における一態様においては、このような干渉フィルターを回転し、又は振動させることによって、元の中心波長から新たな中心波長までの波長領域を、瞬時にかつ継続的に通過させることができる。この新たな中心波長は、所定のフィルターにおける中心波長よりも約１００ｎｍも短い。この発明によって走査される波長領域を増加させるためには、この発明は、好ましくは、隣接しているが薄い黒色盤（バッフル）１１１で隔てられた複数の干渉フィルター（種々の中心波長を有している）からなる複数のストリップを含む。干渉フィルターからなるこれらのストリップは、図２に概念的に示されるように、共に回転する。薄い黒色盤によって、一対の黒色盤の間に配置された光ダイオードは、隣接するフィルターを透過した光を検知することなく、１つのフィルターを透過した光を観測することができる。
【００２４】
図３には、この発明における態様がより詳細に示されている。図３Ａを参照すると、モーター及び歯車組立体１１０は回転軸１０７に回転力を与え、この回転軸１０７は筐体１２０及びフィルター板１１１を順に回転させる。散在光バリアー１２８は光ダイオード１１３間に備えられ、個々の光ダイオード１１３と関連する情報通信路との間からの漏出を防止する。タイミンググルーブ１１７は、光源１２３によって照射され、筐体及びフィルター１１１の回転及び角度追尾を容易にする。分析すべきサンプルから出現する光１０６は、ライトチューブ１２７を通って可動フィルター１１１に入射する。筐体１２０の側面が図３Ｂに示されている。
【００２５】
この発明における別の一態様において、透過光におけるピーク時に対するオフピーク時の強度差を決定するために、フィルターが振動して、吸収ピーク（例えば、メタンはλ＝１６６７ｎｍ又は二酸化炭素はλ＝１９５７ｎｍ）を超えて走査する。観測されるピーク時に対するオフピーク時の強度差は、一般に、吸収物質の濃度に比例する。
【００２６】
フィルターに対して垂直ではない、ある角度で入射した光に関して、光は、依然として、（垂直な入射によって）入射光に対して平行にフィルターから出現する。しかし、フィルターを通過した光の通路は、非回転フィルターから出現する光の通路から、併進的に置き換えられる（オフセット）。したがって、オフセットされているにもかかわらず、その光を集光するために、十分に大きな凸レンズが設けられ、そして、これによって、この態様におけるこの発明を容易に実行することができる。また、フィルターの光学帯通路は入射角と共に変化する。傾斜したフィルターの光学帯通路は、傾斜していないフィルターの光学帯通路よりも広い。干渉に基づく光学フィルターには、角度に伴うカラーシフトしか発生しないことに注意すべきである。カラーシフトは、本質的に着色されたフィルターには、発生することはない。
【００２７】
この発明によれば、大きなピークの肩部に存在する小さなピークを含むサンプルであっても、スペクトル感度における小さなピーク又は摂動（パータベーション）の検出及び分析が可能になる。例えば、この発明においては、干渉フィルターを階動させ、振動させ又は回転させればよい。ピークが小さな摂動又は別のピークの肩部に存在する場合には、この発明においては、ピーク上にある一方の色とピークから離れている他方の色との２つの色の間を階動させればよい。このようにして、この発明によれば、小さいピーク又は重複したピークを検出することができる。これらのピークは、従来のダウンホール分光技術においては、単一で幅広く、識別不能な炭化水素帯にひとまとめにされていた。例えば、吸光度スペクトルにおいて、メタンのピークは、主な炭化水素ピークのサイドピークになる。この発明によれば、１６６７ｎｍのメタンピークと、例えば、１６００ｎｍのより低いオフピーク色との間を階動することによって、この小さなメタンのピークの検出が可能になる。この発明はステッピングモータを備え、干渉フィルター用の位置又は色の間を階動する。１６６７ｎｍのピークと１６００ｎｍのオフピークとの間を階動することによって、この発明によれば、１６６７ｎｍに存在するメタンの小さなピークを検出することができる。または、この発明によれば、サンプルにおける公知のトレイニングセットのための、この発明によって得られた連続スペクトルに計量化学、ニューラルネットワーク、又は、他のソフトモデリング技術を応用することによって、メタン量を定量することができる。
【００２８】
この発明の高分解能分光計によれば、サンプル中における芳香族化合物、オレフィン化合物、飽和化合物及び汚染物質の割合を決定することができる。この発明の高分解能分光計によれば、公知のダウンホール分光技術では、これまで検出することができなかったピークを検出し分析することができる。公知のダウンホール分光計は、ほとんど第１倍音を有する炭化水素ピークを単一の炭化水素チャンネルに分類し、芳香族化合物、オレフィン化合物、飽和化合物及びろ過汚染物質等の濃度に関する情報を提供することのできる小さく又は重複したピークを後述する炭化水素チャンネル範囲内に分解することはない。ある態様において、この発明によれば、公知サンプルにおけるトレイニングセット用高分解能スペクトルが収集される。これらのスペクトルに計量化学を応用すると、この発明におけるこの態様によって数学モデルが開発され、この数学モデルによって、この発明は、未知サンプルの対応する特性を高分解能スペクトルから直接的に決定することが可能になる。計量化学、ニューラルネットワーク、又は、他のソフトモデリング技術によって、個々のスペクトルピークを化学的に同定する中間工程と、これらのピークが他のピークと共にシフトし又は重複する原因とを省略することができる。すなわち、ソフトモデリング技術によって、この発明は、公知のトレイニングセットにおける高分解能スペクトルを得ることができ、また、関心のある化学的又は物理的特性を直接モデリングすることができる。関心のある特性の１つはろ過汚染物質である。公知のサンプル採取技術では、これまでのところ、地層流体サンプル中におけるろ過汚染物質の割合を直接測定することはできない。
【００２９】
図９には、ろ過汚染物質のフラクションと、（低粘度、中粘度及び高粘度検体を代表する）原油３検体、人工泥水ろ液４検体、及び、原油と泥水ろ液との模擬混合物３６検体のうちのいくつかの超高解像度（２−ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）スペクトルとに見出された相関関係（ｒ２＝０．９９３）が示されている。これらの減衰全反射法（ＡＴＲ）スペクトルは、Ｎｉｃｏｌｔ製の市販されている実験室用分光計でまとめられたものである。これらのスペクトルは、この発明の方法によって得ることができるであろうスペクトルよりも分解能が高い。スペクトルは分子振動の基本周波数にまで及んでいる。
【００３０】
前記相関関係が単一方程式であることに着目して、いずれのろ液がいずれの原油に混合されたかにかかわらず、ろ過汚染物質の割合を定量することができた。ろ液と原油との間には、明らかに根本的な化学的差異が検出され、定量されることができる。ここに、前記相関関係は波数約３０３２まで及ぶ。波数はセンチメートルの逆数である。したがって、波数３０３２は、１センチメートルが１千万ナノメーターであるから、１０７／３０３２＝３２９８ｎｍである。
【００３１】
図９において、ろ過汚染物質のフラクションが下記等式で得られることが分かる。
fc=-2.25-1072.71*A_3037.38cm-1 + 1130.20*A_3027.74cm-1
【００３２】
この相関等式は、互いに近接し、それらの回帰係数はほぼ大きさが等しいが、その符号が逆（−１０７２．７１と１１３０．２０）である２つの波長（３０３７．３８ｃｍ−１と３０２７．７４ｃｍ−１）における吸光度に基づいているから、基本的に、２つの波長の中間点におけるスペクトルの傾きに相関関係を有する。環境上の理由によれば、一般に、人工泥水の元になる油は芳香族化合物を用いずに製造されるので、それはろ液中の芳香族化合物の不存在に関係する可能性がある。非芳香族系Ｃ−Ｈ伸縮ピークは約２９４０〜２８５５ｃｍ−１に現れるのに対して、芳香族系Ｃ−Ｈ伸縮ピークは約３１２５〜３０３０ｃｍ−１に現れる。したがって、芳香族ピークが消失し、非芳香族ピークが出現する領域におけるスペクトルの傾きは、ろ液、原油（この波長領域は可視色又はいかなる電子遷移からかなり離れている）又はこれら一方のいかなる可視色と無関係なろ過汚染物質を直接測定する方法になると思われる。これら基本的な帯域（３１２５−２８５５ｃｍ−１）における倍音（１６００−１８００ｎｍ範囲のいずれかの位置）は、ろ液と原油との根本的な化学的差異に対して、対応する感度を有しているはずであると、予想される。
【００３３】
同様にして、図１０には、解像度を２２−ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒの半値全幅に低減する処理を原スペクトルに施すことによって、原スペクトルから得られた複数の低解像度スペクトルにおいて見出された相関関係（ｒ２＝０．９０８）が示されている。この処理は、実験室用分光計の代わりに、この発明で述べた回転する干渉フィルターを使用して得られるであろうスペクトルをシミュレートするのに、実行された。３１６２波数においては、波数で表される帯域はナノメーターで表される帯域に正確に一致することに、留意するべきである。３０３０波数においては、２２−ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒの帯域は約２０ｎｍ帯域を表す。この発明はまた二酸化炭素の検出にも使用することができる。図１１に示されるように、ＣＯ２は、１４３０ｎｍ、１５７５ｎｍ、１９５７ｎｍ、２００７ｎｍ及び２０５７ｎｍの各近傍にピークバンドを有する。これらのうちのいくつかは、水、炭化水素又は他の吸収ピークと重複している。オンピークに対するオフピークの比を即座に読み込むことのできるこの発明に係る技術等の技術によれば、前記干渉にもかかわらず、ピークの分解及び定量が可能になる。
【００３４】
図４〜７には、実験室において回転フィルター装置で得られたデータの例が示されている。図４には、２ｍｍ長さを有する空のガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイが示されている。このガラスセルの吸光度は、１７００〜１８００ｎｍにわたって一定で、かつ無視することができる。しかし、１０００ｎｍ付近で強度が頂点に達するタングステン光源は、波長が１７００ｎｍから１８００ｎｍに変化すると強度が低下しつづける。実際には、空のガラスセルから得られた生スペクトルにおける中心波長（１８００ｎｍ）の強度は、このスペクトルにおける両端波長（約１７００ｎｍ）の強度よりも小さい。
【００３５】
図５には、２ｍｍ長さを有する水を充填したガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイが示されている。水は１７００〜１８００ｎｍに主なピークを有していない。しかし、図５に示されたこの領域は、１９３０ｎｍある主なピークの終わりの部分である。その結果、水は１７００ｎｍの光よりも１８００ｎｍの光を透過させない。このオシロスコープディスプレイは、水が１７００ｎｍよりも１８００ｎｍの方がわずかに暗いことに起因して生じる、中心に位置したより深いくぼみ部分を除いて、空のセルから得られたスペクトルと同様の生スペクトルを示している。
【００３６】
図６には、２ｍｍ長さを有する原油を充填したガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイが示されている。このスペクトルの中心からいずれかの方向に遠ざかると、炭化水素のスペクトル形成に相当する透過光の強度（吸光ピーク）における特有のくぼみを見ることができる。これらの吸光ピークは１７６０ｎｍ及び１７２５ｎｍ近傍に現れる。
【００３７】
図７には、調査用Ｃｒａｙ  ５００実験室用分光計で測定した、同じサンプル原油の処理スペクトルが示されている。この処理は、種々の波長における光源の強度変動を修正する工程を含んでいる。空セルのスペクトルをまず測定し、続いて、サンプルを充填したこのセルのスペクトルを測定する。空セルにおける光強度に対するサンプル充填セルにおける光強度の比の１０を底とする対数が、セルに充填されたサンプルの「吸光度」であり、ｙ軸にプロットされている。生スペクトルよりもむしろ処理スペクトルを、この発明の装置を用いて測定されたデータから得ることが好ましい。
【００３８】
図６と図７とを対比すると、各オシロスコープディスプレイのｙ軸は、上方向に増加する光の均等目盛りであって、光源の強度変動を波長と共に産出する関係を持たない均等目盛りである。しかし、Ｃｒａｙスペクトルのｙ軸は、上方向に減少する光の対数目盛りであり、光源の強度変動を波長と共に産出する関係を有する均等目盛りである。概念的には、オシロスコープディスプレイの上部と下部を入れ替え、かつｙ軸を圧縮すると、Ｃｒａｙスペクトルと非常によく似た曲線になる。オシロスコープディスプレイのくぼみはＣｒａｙディスプレイのピークに対応する。このようなｙ軸の非類似性にもかかわらず、Ｃｒａｙディスプレイに現れるピークの波長位置は、オシロスコープディスプレイのタイムスケールに波長を割り当てるのに使用することができる。また、回転フィルターの角度（及び、フィルターの垂直入射時における中心波長）を知ることによって、タイムスケールに波長を割り当てることができる。簡単にするために、一定の速度でフィルターを回転させるモーターを準備してもよい。
【００３９】
高分解能分光計の一態様において、波長範囲は連続的であり、波長の刻み幅は回転角度を測定するために可能な限り小さくなるように選択される。十分に狭い帯域を持つ干渉フィルターを使用すると、第一倍音炭化水素帯（１６００〜１８５０ｎｍ）における一部若しくはそれ以上の部分、又は、他の関係するスペクトル特性を高解像度で走査することが可能になる。これらの超高分解スペクトルによって、化学濃度を定量する能力、及び、スペクトル的に関連するいかなる物理特性を定量する能力が改善される。例えば、原油中の芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の割合を定量することができるし、また、約１７００〜１８００ｎｍに現れるより大きな炭化水素ピークの左側に位置し、１６６７ｎｍにピークを有するメタンの割合からガスオイル比（ＧＯＲ）を測定することができる。
【００４０】
この発明に係る分光計は、ワイヤーライン地層試験機（例えば、油層キャラクタリゼーション装置（ＲＣＩ））に連結されて使用される。これは、既存の１７チャンネルダウンホール分光計を補うことができる可能性があり、このダウンホール分光計は、今のところ、即時応答性を有するサンプルクリーンアップを監視する。
【００４１】
高分解能分光計を使用すると、芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の原油中の割合を定量することができ、原油のガスオイル比（ＧＯＲ）を測定することができる。二酸化炭素等のガスが検出可能である。適切なトレイニングセットを使用すると、原油中のオイルベース泥水ろ液汚染物質の割合に関する相関式を策定することができる。
【００４２】
図８を参照すると、図８には、１８００ｎｍのフィルターの帯域通過（透過率における半値全幅）がフィルターの傾きと共にどのように変化するかが示されている。−ｌｏｇ１０（１／２）＝０．３であるから、吸光度０．３に対応する透過率の１／２が増加していることに着目すべきである。図８を参照すると、傾斜角が大きくなればなるほど、より短い波長に対する中心波長シフトは大きくなり、また、帯域通過は新中心波長について広くなる。傾斜が垂直から４０°の場合にはＦＷＨＭ＝２６ｎｍであり、傾斜が垂直から２０°の場合にはＦＷＨＭ＝１６ｎｍであり、そして、傾斜が垂直から０°の場合にはＦＷＨＭ＝１１ｎｍである。図８に示されるように、分解能帯域幅は、サンプルからの光の垂直入射に関する、干渉フィルターの角度変位に比例する。
【００４３】
図１２を参照すると、図１２には、サンプル１０５を光が通過した後に、光１０２がフィルター１０９によって後ろ過されることが示されている。サンプル１０５を透過した（又はサンプル１０５に吸収された）光量は検出器１０３で測定される。図１２Ａには、サンプル１０５を光が通過した後に、光１０２がフィルター１０９によって後ろ過されることが示されている。サンプルを透過した（又はサンプルに吸収された）光量は検出器１１３で測定される。図１２ｃには、サンプル１０５を光が通過する前に、光１０２がフィルター１０９によって前ろ過されることが示されている。サンプル１０５で反射された光量は検出器１１３で測定される。図１２ｄには、サンプル１０５を光が通過した後に、光１０２がフィルター１０９によって後ろ過されることが示されている。サンプルで反射された光量は検出器１０３で測定される。
【００４４】
この発明は、前記態様において、原油装置環境での作動する方法及び装置について説明してきたが、この発明は、コンピュータで読み込み可能な既知又は未知の媒体における一連の命令として具現化することができる。この媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ、フラッシュ又はその他のいかなる読み込み可能な媒体等が挙げられ、読み込まれたときに、コンピュータにこの発明の方法を実行させることができる媒体である。この発明の態様は前記態様によって示されている。しかし、この態様は、単なる例示であって、特許請求の範囲に規定されたこの発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、ボアホール内のダウンホール環境下に配置されたこの発明を示す図である。
【図２】図２は、この発明の一態様を説明する概略図である。
【図３Ａ】図３ａはタイムグルーブを示すこの発明の一態様を説明するより詳細な概略図である。
【図３Ｂ】図３ｂはタイムグルーブを示すこの発明の一態様を説明するより詳細な概略図である。
【図４】図４は、２ｍｍ長さを有する空のガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイを示す図である。
【図５】図５は、２ｍｍ長さを有する水を充填したガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイを示す図である。
【図６】図６は、２ｍｍ長さを有する原油を充填したガラスサンプルセルのオシロスコープディスプレイを示す図である。
【図７】図７は、調査用Ｃｒａｙ５００実験室用分光計で測定した、サンプル原油の処理スペクトルを示す図である。
【図８】図８は、１８００ｎｍのフィルターにおける透過率の半値全幅が傾斜と共にどのように変化するかを示す図である。
【図９】図９は、４３個の２−ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ分解能スペクトルからなるトレイニングセットの２つの波長に対する、ろ液汚染物物質の相関関係（ｒ２＝．９９３）を示す図である。
【図１０】図１０は、４３個の２２−ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ分解能スペクトルからなるトレイニングセットの２つの波長に対する、ろ液汚染物物質の相関関係（ｒ２＝．９０８）を示す図である。
【図１１】図１１は、ガス状二酸化炭素の近赤外吸収帯を水蒸気の近赤外吸収帯と比較する図である。
【図１２Ａ】図１２ａは、吸光度及び反射率スペクトルデータ用の、前ろ過処理及び後ろ過処理を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２ｂは、吸光度及び反射率スペクトルデータ用の、前ろ過処理及び後ろ過処理を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２ｃは、吸光度及び反射率スペクトルデータ用の、前ろ過処理及び後ろ過処理を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２ｄは、吸光度及び反射率スペクトルデータ用の、前ろ過処理及び後ろ過処理を示す図である。
【図１】
2007533999.tif 000003
【図２】
2007533999.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007533999.tif 000013
【図１１】
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【図１２Ａ】
2007533999.tif 000015
【図１２Ｂ】
2007533999.tif 000016
【図１２Ｃ】
2007533999.tif 000017
【図１２Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月21日(2006.12.21)
【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】
ダウンホール流体の特性を決定する装置であって、
前記ダウンホール流体に関連付けられた光の周波数を走査し、前記光に対する前記干渉フィルターの角度が変化する干渉フィルターと、
前記干渉フィルターによって走査された光を検出する検出器と、
前記ダウンホール流体の前記特性を評価するための、前記流体に関連付けられた前記光における走査された周波数の少なくとも１つからなるスペクトル要素を決定する処理装置とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を決定する装置。
【請求項２】
前記干渉フィルターによって走査された前記光を受光するレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記干渉フィルターを、（ｉ）回転し、（ｉｉ）振動し、（ｉｉｉ）階動することによって、前記光に関連付けられた前記干渉フィルターの角度を変化させる少なくとも１つのモーターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記フィルターは複数のフィルターを含み、かつ、前記検出器は複数の検出器を含む請求項１に記載の装置であって、フィルターと検出器との組を隣接するフィルターと検出器との組から光学的に分離するバッフルをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
前記干渉フィルターに関連付けられた光線オフセットにもかかわらず、前記干渉フィルターから出射する光を補足するのに十分なサイズを有するレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記干渉フィルターの角度が変化すると、前記干渉フィルターに関連付けられた波長範囲をスウィープすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
作動中における１７５℃、５ｇの振動と、航行中における２０ｇの衝撃に絶え得る能力を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記干渉フィルターは、前記光が前記流体に入射する前に前記干渉フィルターによってろ過されるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記検出器は、前記光が検出される前に前記流体を通過するように、配置されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記光が検出される前に前記流体から反射するように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記フィルターは、前記光が前記流体に入射した後にろ過されるように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出器は、前記光が前記流体を通過した後に検出されるように、配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出器は、前記光が前記流体から反射した後に検出されるように、配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ガスに関連付けられたスペクトル要素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ダウンホール流体の特性を評価する方法であって、
前記流体を光に曝露する工程と、
前記光に関連付けられて角度が変化する回転干渉フィルターに通過させる工程と、
前記流体に関連付けられた前記光の強度を測定する工程と、
測定された前記強度及び前記干渉フィルターの角度から特性を評価する工程とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を評価する方法。
【請求項１６】
前記強度を測定する前記工程は、前記光を集光する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記回転干渉フィルターの回転角度を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
フィルターと検出器との組を隣接するフィルターと検出器との組から光学的に分離する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記光を集光するレンズを使用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記光が前記流体に入射する前に前記光をろ過する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記光が前記流体を通過した後に前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記流体から反射された前記光を検出する工程をさらに含ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記光が前記流体に入射した後に前記光をろ過する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記光が前記流体を通過した後に前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記流体から反射された前記光を検出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記フィルターの回転角度をから走査された光の波長を得る工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
前記流体を透過した前記光及び前記流体から反射された前記光の少なくとも１つの光で、複数の回転角度で測定することによって、流体スペクトルを走査する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
±θに等しい入射角及び±（θ＋１８０）°の角度でフィルターを３６０°回転させた状態で４つのスペクトルを走査する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
４つのスペクトル走査を開閉し、１つの走査及び少なくとも２つのスペクトル走査の平均を選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記干渉フィルターを回転軸を中心にして自由に回転することによって、前記干渉フィルターの角度を変化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３１】
前記干渉フィルターを中心角度に関して角度を持って振動することによって、前記干渉フィルターの角度を変化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３２】
オンピーク波長に対するオフピーク波長を得るために、前記干渉フィルターの角度回転を２つの位置間で階動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３３】
前記フィルターの回転中心に暗部が形成されないように、前記干渉フィルターを保持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３４】
前記流体内のメタンの割合を評価することによって、ガスオイル比を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３５】
前記流体中における芳香族化合物、オレフィン化合物及び飽和化合物の少なくとも１つの割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３６】
前記流体の特性、及び、トレイニングセットと前記流体の前記特性との関係によって策定された等式から汚染物質の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３７】
前記流体中の天然ガスに含まれるＣＯ２の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３８】
スペクトルと、前記流体の密度、粘度、圧力、体積及び温度からなる群の１つとの関係から、前記流体の物理的特性を評価する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
サンプルクリーンアップを監視するための高分解能スペクトルダウンホールを使用して汚染物質の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項４０】
サンプルクリーンアップを監視するため芳香族化合物の割合を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項４１】
ダウンホール流体の特性を決定するシステムであって、
前記ダウンホール流体に関連付けられた光の周波数を走査する回転干渉フィルターを含むダウンホールツールと、
前記ダウンホールツール内に設けられ、前記回転干渉フィルターによって走査された光を検出する光検出装置と、
前記ダウンホール流体の前記特性を決定するための、前記光における走査された周波数の少なくとも１つからなるスペクトル要素を決定する処理装置とを含むことを特徴とするダウンホール流体の特性を決定するシステム。
【国際調査報告】
2007533999.tif 000019