(57)【要約】  油田用途における磁気光学センサであって、センサ（１，１’，１０１，１０１’）は、入射ビームＩＢ，ＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤを受けるとともに、決定された状態の偏光ビームを供給するための偏光素子（３，１０３）と、変更された偏光状態を有する応答ビームを供給するためのファラデー回転子（４，１０４）とを備えている。センサは、ファラデー回転子（４，１０４）に加えられ且つ掘削穴ケーシングＣＣ，ＣＲの特定の特徴を表わす外部磁場に応じた強度を有する応答ビーム（ＲＢ，ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を供給する。
2008523401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油田用途における磁気光学センサであって、前記センサ（１，１’，１０１，１０１’）は、入射ビーム（ＩＢ，ＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤ）を受けるとともに、決定された状態の偏光ビームを供給するための偏光素子（３，１０３）と、変更された偏光状態を有する応答ビームを供給するためのファラデー回転子（４，１０４）とを備え、前記センサ（１，１’，１０１，１０１’）は、前記ファラデー回転子（４，１０４）に加えられ且つ掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を表わす外部磁場に応じた強度を有する応答ビーム（ＲＢ，ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を供給する、磁気光学センサ。
【請求項２】
前記センサは、偏光素子（３，１０３）への入射ビームを成形するための少なくとも１つのビーム成形素子（２，１０２）を更に備え、前記ビーム成形素子がコリメータ、合焦器、レンズまたは光ファイバの特定の先端である、請求項１に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項３】
前記センサは、ファラデー回転子（４，１０４）を一定の磁場に晒すための決定磁場発生器（６，１０６）を更に備えている、請求項１または２に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項４】
前記センサは、ファラデー回転子（４，１０４）を決定された他の磁場に晒すための決定磁場発生器（６，１０６）を更に備えている、請求項１または２に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項５】
−  前記センサ（１，１’，１０１，１０１’）が電子ユニット（１２，１２’）に対して結合され、
−  前記電子ユニットは、入射ビーム（ＩＢ，ＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤ）を前記センサに対して供給する少なくとも１つの光源（１４）と、前記センサから応答ビーム（ＲＢ，ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を受ける少なくとも１つの検出器（１５，１１５）とを備えている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項６】
−  前記センサ（１，１０１）は、少なくとも１つの光ファイバ（９，１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄ）によって電子ユニット（１２）に対して結合され、
−  前記電子ユニットは、光ファイバ（９，１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄ）によってセンサ（１，１０１）へ伝えられる少なくとも１つの入射ビーム（ＩＢ，ＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤ）を供給する少なくとも１つの光源（１４）と、センサから光ファイバによって伝えられる少なくとも１つの応答ビーム（ＲＢ，ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を受ける少なくとも１つの検出器（１５）とを備え、前記検出器（１５）がカプラ（１３）によって光ファイバに結合され、
−  前記センサは、応答ビームを光ファイバ（９，１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄ）へ反射するための反射素子（５，１０５）を備えている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項７】
前記反射素子（５，１０５）がコーナーキューブリフレクタである、請求項６に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項８】
−  前記センサ（１’）が解析素子（７）を更に備え、
−  前記センサ（１’）が第１の光ファイバ（１０）および第２の光ファイバ（１１）によって電子ユニット（１２）に結合され、
−  前記電子ユニットは、第１の光ファイバ（１０）によってセンサへ伝えられる入射ビーム（ＩＢ）を供給する少なくとも１つの光源（１４）と、センサから第２の光ファイバ（１１）によって伝えられる応答ビームを受ける少なくとも１つの検出器（１５）とを備えている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項９】
−  前記センサ（１０１’）が少なくとも２つの光ファイバ（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ）によって電子ユニットに結合され、
−  前記電子ユニットは、少なくとも２つの光ファイバ（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ）によってセンサ（１０１’）へ伝えられる少なくとも２つの入射ビーム（ＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤ）をそれぞれ供給する少なくとも１つの光源を備え、
−  前記センサ（１０１’）は、ファラデー回転子（１０４）に局所的に加えられ且つ掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を表わす外部磁場に応じた強度を有する少なくとも２つの応答ビーム（ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を供給する
−  前記センサ（１０１’）は、応答ビーム（ＲＢＡ，ＲＢＢ，ＲＢＣ，ＲＢＤ）を受ける少なくとも１つの検出器（１１５）を備えている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項１０】
前記センサ（１，１’）は、掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を表わす外部磁場が測定される高さで掘削穴主軸とかなり平行に位置される主軸を有している、請求項１から９のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項１１】
前記センサ（１０１，１０１’）は、掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を表わす外部磁場が測定される高さで掘削穴主軸とかなり垂直に位置される主軸を有している、請求項１から９のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項１２】
特定の特徴は、第１のケーシングジョイント（ＣＪ１）を第２のケーシングジョイント（ＣＪ２）に対して結合するケーシングカラー（ＣＣ１）である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項１３】
特定の特徴が腐食したケーシングジョイント（ＣＲ）である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の油田用途における磁気光学センサ。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の磁気光学センサが取り付けられたハウジングを備えるケーシングカラー探知器であって、磁気光学センサがケーシングジョイントに沿って位置されるときに磁気光学センサが第１の応答信号を供給し、磁気光学センサがケーシングカラーの近傍に位置されるときに磁気光学センサが第２の応答信号を供給するケーシングカラー探知器。
【請求項１５】
請求項１から１１または１３のいずれか一項に記載の磁気光学センサが取り付けられたハウジングを備える腐食探知器であって、磁気光学センサが通常状態のケーシングジョイントに沿って位置されるときに磁気光学センサが第１の応答信号を供給し、磁気光学センサが腐食状態のケーシングジョイントの近傍に位置されるときに磁気光学センサが第２の応答信号を供給する腐食探知器。
【請求項１６】
ライン（ＬＮ）によって表面ユニット（ＳＵ）に結合され且つ掘削穴（ＷＢ）内に配置されるようになっているツール（ＴＬ）を備えるロギング装置であって、前記ツールは、請求項１４に記載の少なくとも１つのケーシングカラー探知器または請求項１５に記載の少なくとも１つの腐食探知器を備えている、ロギング装置。
【請求項１７】
掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を決定するためのロギング方法であって、ライン（ＬＮ）によって表面ユニット（ＳＵ）に結合されたツール（ＴＬ）を備えるロギング装置を掘削穴（ＷＢ）内に配置するステップを含み、請求項１４に記載の少なくとも１つのケーシングカラー探知器または請求項１５に記載の少なくとも１つの腐食探知器によって掘削穴ケーシング（ＣＣ，ＣＲ）の特定の特徴を検出するステップを更に含む、ロギング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油田産業における用途のために構成された磁気光学センサに関する。特に、本発明は、そのような磁気光学センサを備えるケーシングカラー探知器および腐食探知器に関する。また、本発明は、そのようなケーシングカラー探知器及び／又は腐食探知器を備えるロギングツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、掘削作業が行なわれた後であって、ケーシングストリングＣＳが延設されてアニュラス（ａｎｎｕｌｕｓ）ＣＡ（すなわち、掘削穴ＥＢとケーシングストリングＣＳとの間の空間）をシールするためにセメンチング作業が行なわれた後における、一般的な陸上炭化水素杭井場所と、炭化水素地層ＧＦの上側にある表面機器ＳＥとを概略的に示している。
【０００３】
一般に、ケーシングストリングＣＳは複数のケーシングジョイントＣＪを備えており、２つのケーシングジョイントがケーシングカラーＣＣによって互いに結合される。ケーシングストリング機能は掘削穴を安定化させることである。
【０００４】
ケーシングジョイントＣＪは、一般に約１３ｍすなわち４０ｆｔの所定長のスチールパイプであり、外側で螺合される（雄ネジ形式）接続部を各端部に有している。ケーシングジョイントが組み立てられることにより、ケーシングストリングが設置される掘削穴にとって正しい長さおよび仕様のケーシングストリングが形成される。
【０００５】
ケーシングカラーＣＣは、２つのケーシングジョイントを接続するために使用される内側で螺合される（雌ネジ形式）短い長さのパイプである。結果として得られる接続は、ケーシングストリングを延在させて所定位置にセメント固定できる適切な機械的強度を与えなければならない。また、ケーシングカラーは、内外圧状態および流体特性によって決定される設計条件下で十分な液圧隔離を行なわなければならない。
【０００６】
ケーシングは、崩壊、爆発、引張破壊などの様々な力および化学的侵攻性の流体に耐えるように普通炭素鋼、ステンレス鋼または他の材料から成っている場合がある。それにもかかわらず、厳しい環境において、ケーシングは、その機能に影響を及ぼす虞がある腐食に晒される場合がある。
【０００７】
この段階で、ボーリング検層作業が行なわれても良い。ボーリング検層作業は、炭化水素杭井地層の様々なパラメータ（例えば、異なる深さでの抵抗、空隙率など）および掘削穴内の様々なパラメータ（例えば、異なる深さでの温度、圧力、流体タイプ、流体流速など）を測定するのに役立つ。そのような測定はロギングツールＴＬによって行なわれる。一般に、ロギングツールは、少なくとも１つのセンサ（例えば、抵抗ゾンデ、機械ゾンデ、ガンマ線中性子ゾンデ、加速度計、圧力センサ、温度センサなど）を備えており、少なくとも１つのパラメータを測定する。ロギングツールは、１つ以上のパラメータに感度が良い複数の同じ又は異なるセンサを含んでいても良い。ロギングツールは、ケーブルＬＮを用いて様々なパラメータに関するデータを集めるためにボーリング穴内を上下に移動される。ケーブルは、機械的なケーブル、電気的なケーブル、または、掘削穴内に存在する想定し得る厳しい環境に対して保護されるファイバラインを備える電気光学的なケーブルであっても良い。機械的、電気的または電気光学的なケーブルは、ロギングツールから表面ユニットへ電気信号または光信号を送信する。
【０００８】
ロギングツールは、車両ＳＵを含んでも良い適合された表面機器ＳＥと例えばドリリングリグ（掘削装置）ＤＲ等の適合された配置システムとによって掘削穴の内側に配置されても良い。炭化水素地層ＧＦまたは掘削穴ＷＢに関連し且つロギングツールＴＬによって集められたデータは、表面へと、例えば適切なデータ収集・解析コンピュータおよびソフトウェアが設けられた車両へとリアルタイムで送信されても良い。
【０００９】
特に、ロギングツールＴＬはケーシングカラー探知器ツールを備えていても良い。そのような探知器は、ケーシングストリング上の既知の基準点を使用することにより深さを確かめる或いは相関するために使用される。既知のケーシングカラー探知器は、相関目的で設置されるパップジョイントなどの既知のケーシング特徴を検出する（磁石の存在下でのスプール両端間の電圧の測定）電気ロギングツールである。ケーシングカラー探知器は、特定のパップジョイントの位置などのケーシングストリング特徴の相対位置を対象のリザーバまたは地層と関連付けるために一般にガンマ線ログを組み込むケーシングカラーログを備えている。そのような探知器は、特に、重要な直径を有するケーシングにおいて感度を欠いている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの目的は、油田産業における用途のために構成された磁気光学センサ、特に、従来技術の探知器よりも感度が良好なケーシングカラー探知器および腐食探知器を提案することである。
【００１１】
本発明の第２の他の目的は、従来技術の探知器よりも良好な分解能を有する油田産業における用途のために構成された磁気光学センサを提案することである。
【００１２】
本発明の第３の他の目的は、厳しい掘り下げ穴環境（例えば、高温、高圧）内で信頼性がある油田産業における用途のために構成された磁気光学センサを提案することである。
【００１３】
本発明によれば、入射ビームを受ける油田用途における磁気光学センサは、決定された状態の偏光ビームを供給するための偏光素子と、変更された偏光状態を有する応答ビームを供給するためのファラデー回転子とを備えている。ファラデー回転子は、ファラデー回転子に加えられる外部磁場に応じた変更された偏光状態を有する応答ビームを供給し、前記外部磁場は掘削穴ケーシングの特定の特徴を表わしている。応答ビーム強度は、掘削穴ケーシングの特定の特徴に関連して変更される。
【００１４】
特定の特徴は、第１のケーシングジョイントを第２のケーシングジョイントに対して結合するケーシングカラーまたは腐食したケーシングジョイントであっても良い。
【００１５】
センサは、ファラデー回転子を一定の或いは決定された可変磁場に晒すための決定磁場発生器を更に備えていても良い。決定磁場発生器は永久磁石または送信コイルであっても良い。
【００１６】
センサは、偏光素子への入射ビームを成形するための少なくとも１つのビーム成形素子を更に備えていても良い。ビーム成形素子は、コリメータ、合焦器、レンズまたは光ファイバの特定の先端であっても良い。
【００１７】
油田用途における磁気光学センサは電子ユニットに対して結合されており、電子ユニットは入射ビームをセンサに対して供給する光源を備えている。また、電子ユニットは、センサから応答ビームを受ける検出器を備えていても良い。あるいは、検出器をセンサ内に直接に位置させることができる。
【００１８】
第１の態様において、油田用途における磁気光学センサは光ファイバによって電子ユニットに対して結合される。電子ユニットは、光ファイバによってセンサへ伝えられる入射ビームを供給する光源と、センサから光ファイバによって伝えられる応答ビームを受ける検出器とを備え、光源および検出器がカプラによって光ファイバに結合される。センサは、応答ビームを光ファイバへ反射するための反射素子を更に備えている（例えば、反射素子はコーナーキューブリフレクタである）。
【００１９】
本発明の第２の態様において、油田用途における磁気光学センサは、解析素子を備えるとともに、第１および第２の光ファイバによって電子ユニットに結合されている。電子ユニットは、第１の光ファイバによってセンサへ伝えられる入射ビームを供給する光源と、センサから第２の光ファイバによって伝えられる応答ビームを受ける検出器とを備えている。
【００２０】
本発明の第３および第４の態様において、油田用途における磁気光学センサは少なくとも２つの光ファイバによって電子ユニットに結合され、電子ユニットは、少なくとも２つの光ファイバによってセンサへ伝えられる少なくとも２つの入射ビームをそれぞれ供給する少なくとも１つの光源を備えている。センサは、ファラデー回転子に局所的に加えられ且つ掘削穴ケーシングの特定の特徴を表わす外部磁場に応じた強度を有する少なくとも２つの応答ビームを供給する。
【００２１】
第３の実施形態において、磁気光学センサは、応答ビームを光ファイバへ反射させるための反射素子を更に備えている。
【００２２】
第４の実施形態によれば、磁気光学センサが解析素子を更に備え、応答ビームを受ける少なくとも１つの検出器がセンサ内に位置される。
【００２３】
第３および第４の実施形態において、センサは、掘削穴ケーシングの特定の特徴を表わす外部磁場が測定される高さで掘削穴主軸とかなり垂直に位置される主軸を有していると有益である。
【００２４】
また、本発明は、本発明の磁気光学センサが取り付けられたハウジングを備えるケーシングカラー探知器に関し、磁気光学センサは、それがケーシングジョイントに沿って位置されるときに第１の応答信号を供給し、ケーシングカラーの近傍に位置されるときに第２の応答信号を供給する。
【００２５】
また、本発明は、本発明の磁気光学センサが取り付けられたハウジングを備える腐食探知器に関し、磁気光学センサは、それが通常状態のケーシングジョイントに沿って位置されるときに第１の応答信号を供給し、腐食状態のケーシングジョイントの近傍に位置されるときに第２の応答信号を供給する。
【００２６】
また、本発明は、ラインによって表面ユニットに結合され且つ掘削穴内に配置されるようになっているツールを備えるロギング装置に関し、ツールは、本発明に係る少なくとも１つのケーシングカラー探知器または本発明に係る少なくとも１つの腐食探知器を備えている。
【００２７】
最後に、また、本発明は、掘削穴ケーシングの特定の特徴を決定するためのロギング方法に関し、当該方法は、ラインによって表面ユニットに結合されたツールを備えるロギング装置を掘削穴内に配置するステップを含んでいる。また、方法は、本発明に係る少なくとも１つのケーシングカラー探知器または本発明に係る少なくとも１つの腐食探知器によって掘削穴ケーシングの特定の特徴を検出するステップを更に含んでいる。
【００２８】
本発明の磁気光学センサは有利に小型化することができ、したがって、油田掘り下げ穴用途にうまく適合される。特に、センサは、サイズの小さいハウジング内に収容することができ、キャリッパ、芯出し器またはツールのアーム内に組み込むことができるとともに、ケーシング壁の近傍に位置させることができ、そのため、測定感度が高められる。また、磁気光学センサは、電気センサよりも高い空間分解能によって特徴付けられる。
【００２９】
また、光ファイバを介してセンサを遠隔的に制御できるように本発明の磁気光学センサを制御する電子ユニットを移送することもできる。したがって、本発明の磁気光学センサは、信頼性が高く、通常の電子部品機能が影響を受ける厳しい環境でうまく測定を行なえるようになっている。
【００３０】
本発明の磁気光学センサは、永久的な監視およびロギング用途の両方に適している。
【００３１】
本発明を一例として説明するが、本発明は添付図面に限定されない。図面中、同様の参照符号は同様の要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図２Ａは、ツールＴＬが本発明に係るケーシングカラー探知器ＣＣＬを備えている、図１のケース状掘削穴の一部の拡大図を概略的に示している。ケーシングカラー探知器は、ケーシングストリングＣＳの第１のケーシングジョイントＣＪ１と第２のケーシングジョイントＣＪ２との間のケーシングカラーＣＣ１の存在を検出する。また、ケーシングカラー探知器は第２のケーシングジョイントＣＪ２の存在も検出する。ケーシングカラー探知器ＣＣＬは以下で詳しく説明する磁気光学センサを備えている。これらの検出をツールＴＬによって行なわれる他の測定と関連付けることにより、更なる地層測定及び／又は開拓作業のために対象の地層ＧＦの位置をケーシングジョイントＣＪ１，ＣＪ２の位置（したがって、深さの位置）と関連付けることができる。ツールＴＬは、接続ラインＬＮを介して表面機器に対して測定値を与える。表面機器のコンピュータおよびソフトウェアは、ツールの他のセンサによって行なわれた様々な測定を様々なケーシングジョイントの位置に関連付ける記録（ログ）をオペレータに対して与える。
【００３３】
図２Ｂは、ツールＴＬが本発明に係るケーシングカラー探知器ＣＣＬを備えている、図１のケース状掘削穴の一部の拡大図を概略的に示している。アームＣＡによってツールに結合されたパッドＰＡ内には腐食探知器が取り付けられても良い。そのような腐食探知器は、ケーシングと近接した状態となるように配置することができる。腐食探知器は、ケーシングジョイントＣＪ３に影響を及ぼす腐食領域ＣＲの位置、形状、寸法を検出することができる。腐食探知器ＣＲＬは、以下で詳しく説明する磁気光学センサを備えている。ツールＴＬは、接続ラインＬＮを介して表面機器に対して測定値を与える。この検出をツールＴＬによって行なわれる深さ測定と関連付けることにより、腐食したケーシングジョイントＣＪ３を強固にする適切な処理（例えば、化学処理等）を行なうための適切なツール掘り下げ穴を突き通すことができる。
【００３４】
あるいは、ケーシングカラー探知器または腐食探知器は、掘削穴壁と接触するように放射状に配置できるツールの１つのアーム内に取り付けられていても良い。ツールは、ツールに接続された複数の機械的なアームを備えていても良く、また、複数のケーシングカラー探知器または腐食探知器を備えていても良い。この場合、磁気光学センサをケーシングストリングに対して非常に近接して位置させることができ、したがって、周囲磁場の任意の変化に対する磁気光学センサの感度が高められる。
【００３５】
図３，４，５，６は、本発明の様々な実施形態に係るケーシングカラー探知器ＣＣＬおよび腐食探知器ＣＲＬの磁気光学センサの動作原理を概略的に示している。磁気光学センサの動作原理を説明するため、また、明確にするため、これらの図では、異なる要素、特に一方側のセンサおよび他方側のケーシングの一部が同じスケールにしたがって示されていないことに留意すべきである（特に、センサ要素スケールはケーシング要素スケールに対して誇張されている）。本発明の磁気光学センサは、既知のファラデー効果、すなわち、外部磁場の影響下でファラデー回転子を通じて伝わる入射光ビームの偏光面の回転に基づいている。入射光ビームの偏光面の回転を測定することにより外部磁場を決定できる。ファラデー効果は以下の関係によって表わされる。
θ＝Ｂ×Ｖ×ｌ
ここで、θは偏光回転の角度、Ｂは磁場（テスラ）、Ｖはファラデー回転子材料におけるベルデ定数、ｌは磁場を受ける材料の有効長である。
【００３６】
図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。第１の実施形態は反射状態で作用する磁気光学センサに関する。
【００３７】
磁気光学センサ１は、光ファイバ９に結合されており、入射ビームＩＢを受ける。磁気光学センサ１は、偏光素子３と、ファラデー回転子４と、反射素子５とを備えている。磁気光学センサは、ビーム成形素子２、例えばコリメータ、合焦器、レンズまたは光ファイバの特定の端部を備えていても良い。また、磁気光学素子は、決定磁場発生器６、例えば永久磁石を備えていても良い。
【００３８】
ビーム成形素子２は、入射ビームに対して特定の形状を与えるために使用される。例えば、コリメータの形態を成すビーム成形素子２は、特にファラデー回転子４上および偏光子３上で入射ビームを平行にする（視準する）。好ましくは、ビーム成形素子２は入射ビームを僅かに収束するビームへと変換すべきである。
【００３９】
偏光素子３は偏光子であっても良い。偏光子３は、決定される偏光状態を入射ビームＩＢに帰する。なお、光ファイバが決定された偏光状態を有するビームを伝える偏光保持型の光ファイバである場合には、磁気光学センサ１が偏光素子を何ら備えていなくても良い。
【００４０】
ファラデー回転子４は入射ビームの偏光状態を変える。結果として得られる偏光状態は、掘削穴ケーシングの特定の特徴および決定磁場発生器６によって印加される決定磁場を表わすファラデー回転子上に加えられる外部磁場によって決まる。図３の例において、掘削穴ケーシングの特定の特徴はケーシングカラーＣＣ１，ＣＣ２である。ファラデー回転子は、一般に、結晶材料、例えばビスマス等の様々な置換元素を有するＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）またはＴＧＧ（テルビウム・ガリウム・ガーネット）などのガーネット族から成る。一般に、油田用途において使用されるガーネット型結晶は約１〜２ｍｍ２の表面積および約１００μｍの厚さを有している。ドープガラス（例えば、テルビウムドープガラス）、アモルファス材料またはファラデー回転ファイバなどの他の材料も、これらの材料が外部磁場に応じて入射ビームＩＢの偏光面を非可逆的に回転させる特性を有している場合には使用されても良い。
【００４１】
決定磁場発生器６は、ファラデー回転子を一定の磁場に晒して、外部磁場に対するファラデー回転子の感度を高めるために使用できる（後述する図６および図７を参照）。例えば、決定磁場発生器６は、ファラデー回転子を取り囲む２つの中空円筒磁石を備える永久磁石アセンブリである。磁石アセンブリは例えばサマリウムコバルト材料で形成することができる。あるいは、磁石アセンブリが他の形態を成していても良い。あるいは、磁場発生器６は、適切なアリメンテーション回路（ａｌｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を有するスプール装置であっても良い。
【００４２】
磁場発生器６は、センサ応答曲線（図６参照）の直線部分上にセンサ動作点を設定するように構成することができ、それにより、センサ感度が最適化される。また、磁石は、センサがケーシングジョイントＣＪ１，ＣＪ２の近くに位置されるときにセンサによって供給される応答ビームがゼロ信号に対応し且つセンサがケーシングカラーＣＣ１，ＣＣ２の近くに位置されるときにセンサによって供給される応答ビームが非ゼロ信号に対応するように構成することができる。
【００４３】
反射素子５は、ファラデー回転子によって与えられる応答ビームを元の光ファイバ９に対して反射する。反射素子５は平面鏡であっても良い。あるいは、反射素子５はコーナーキューブリフレクタであっても良い。コーナーキューブリフレクタは、磁気光学センサの個々の構成要素のアライメント角度に影響を与える任意の変化とは無関係に、入射方向と平行な光を反射させる特性を有している。したがって、アライメント問題を最小にするのに有益である。
【００４４】
前述した個々の構成要素は、機械的な技術または接着技術によって適切なハウジング内に位置されて固定される。第１の実施形態に係る磁気光学センサは以下のように動作する。
【００４５】
光ファイバ９により供給される入射ビームＩＢはビーム成形素子２によって平行にされる。入射ビームＩＢは偏光子３を通過して進行し、結果として得られるビームは直線偏光される。その後、入射ビームＩＢは、ビームの偏光を回転させるファラデー回転子４を通過して進行する。
【００４６】
図３Ａによれば、磁気光学センサ１は、２つのケーシングカラーＣＣ１，ＣＣ２間のケーシングジョイントＣＪ２に沿って位置される。ファラデー回転子４は、ファラデー回転子に加えられる永久磁場Ｂに応じて偏光が回転角θだけ回転されるビームを供給する。結果として得られるビームは、反射素子５で反射され、ビームの偏光を再び回転させるファラデー回転子の２度目の通過を果たして伝わる。ファラデー回転子を２度通過して進むことにより得られるビームは、回転角２θだけ回転された偏光状態を有している。その後、前記ビームは、その偏光角度に対応する偏光成分だけを伝える偏光素子３を通過して進む。センサによって与えられる応答ビームＲＢの強度Ｉｒは、ファラデー回転子に加えられる磁場に関連して変更される。
【００４７】
図３Ｂによれば、磁気光学センサ１はケーシングカラーＣＣ１に近接して位置される。ケーシングカラーＣＣ１の比較的高い質量によって引き起こされる磁気異常は、決定磁場Ｂを乱して、ファラデー回転子に加えられる異なる磁場Ｂ’をもたらす（約１ガウス〜数ガウスの変化を伴う）。ファラデー回転子４は、偏光が異なる回転角θ’だけ回転されるビームを供給する。結果として得られるビームは、反射素子５で反射され、ビームの偏光を再び回転させるファラデー回転子の２度目の通過を果たして伝わる。ファラデー回転子を２度通過して進むことにより得られるビームは、回転角２θ’だけ回転された偏光状態を有している。偏光素子３を通過して進行した後、応答ビームＲＢの偏光成分は変更された強度Ｉｒ’を有している。その結果、磁気光学センサ１に対するケーシングカラーの近接性を、応答ビームの反射強度の変化として検出することができる。
【００４８】
第１の例として、センサ応答曲線（図７参照）の直線部分上にセンサ動作点が設定されるようにファラデー回転子及び／又はファラデー回転子に加えられる決定磁場Ｂが選択され、それにより、センサ感度が最適化されても良い。
【００４９】
第２の例として、ファラデー回転子及び／又はファラデー回転子に加えられる決定磁場Ｂは、磁気光学センサ１がケーシングジョイントに沿って位置されるときにゼロ応答ビームをもたらすように選択されても良い。この場合、ファラデー回転子および偏光子は、応答ビームＲＢが全吸光（ｔｏｔａｌ  ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ）に晒されるように偏光を回転させても良い。磁気光学センサ１がケーシングカラーＣＣ１に近接して位置されると、ファラデー回転子に加えられる磁場の摂動がビーム偏光の異なる回転を形成する。その結果、応答ビームＲＢ’が全吸光に晒されない。
【００５０】
図３Ｃは、磁気光学センサをその関連する電子ユニットと共に概略的に示している。センサ１は、光ファイバ９によって電子ユニット１２に結合されている。電子ユニットは、光ファイバ９によってセンサ１へと伝えられる入射ビームＩＢを供給する光源１４を備えている。また、電子ユニットは、センサから光ファイバ９によって伝えられる応答ビームＲＢを受ける検出器１５も備えている。検出器１５は、受けた応答ビームを、電流に変換するとともに、応答ビームの強度に比例するデータへ変換する。この例では、入射ビームＩＢおよび応答ビームＲＢが同じ光ファイバ９によって伝えられる場合、光源および検出器がカプラ１３により光ファイバに対して結合される。光源および検出器は、（例えば車両の）適切なデータ収集・解析コンピュータおよびソフトウェアに対して結合されている。
【００５１】
図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは本発明の第２の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。第２の実施形態は、透過状態で作用する磁気光学センサに関する。
【００５２】
磁気光学センサ１’は、第１の光ファイバ１０に結合されて入射ビームＩＢを受ける。磁気光学センサ１’は、偏光素子３と、ファラデー回転子４と、解析素子７とを備えている。磁気光学センサ１’は第１のビーム成形素子２および第２のビーム成形素子８を備えていても良い。また、磁気光学センサ１’は、決定磁場発生器６、例えば永久磁石も備えていても良い。磁気光学センサ１’は、第２の光ファイバ１１に結合されるとともに、この第２の光ファイバ１１に対して応答ビームＲＢを供給する。
【００５３】
第１のビーム成形素子２、偏光素子３、ファラデー回転子４および決定磁場発生器６は、本発明の第１の実施形態に関連して説明したものと類似しており、そのため、これ以上説明しない。
【００５４】
解析素子７は他の偏光素子である。例えば、解析素子は解析器である。あるいは、解析素子は偏光保持型光ファイバによって構成されても良い。ファラデー回転子は、ファラデー回転子に加えられる磁場に関連してビームの偏光状態を変える。解析素子７がその偏光角度に対応する偏光成分だけを伝えると、ファラデー回転子に印加される外部磁場と関連して応答ビーム強度が変えられる。
【００５５】
第２のビーム成形素子８は、第２の光ファイバ１１による更なる伝送のために応答ビームを適合させるべく使用される。例えば、第２のビーム成形素子８は、応答ビームＲＢを第２の光ファイバ１１の先端に合焦させるために使用されるコリメータであっても良い。
【００５６】
前述した個々の構成要素は、既知の機械的な技術または接着技術により適当なハウジング内に位置されて固定される。
【００５７】
第２の実施形態に係る磁気光学センサは以下のように動作する。第１の光ファイバ１０によって供給された入射ビームＩＢは第１のビーム成形素子２によって成形される。入射ビームＩＢは偏光素子３を介して伝わって直線偏光される。その後、入射ビームＩＢは、入射ビームＩＢの偏光を回転させるファラデー回転子４を通過して進行する。
【００５８】
図４Ａによれば、磁気光学センサ１’は、２つのケーシングカラーＣＣ１，ＣＣ２間のケーシングジョイントＣＪ２に沿って位置される。ファラデー回転子４は、ファラデー回転子に加えられる永久磁場Ｂに応じて偏光が回転角θだけ回転されるビームを供給する。その後、前記ビームは、その偏光角度に対応する偏光成分だけを伝える解析素子７を通過して進む。結果として得られる応答ビームＲＢは、ファラデー回転子に加えられる磁場に関連して変えられる強度Ｉｒを有している。結果として得られる応答ビームＲＢは第２の成形素子８によって成形される。センサ１’は、応答ビームＲＢを第２の光ファイバ１１に対して供給する。
【００５９】
図４Ｂによれば、磁気光学センサ１’はケーシングカラーＣＣ１に近接して位置される。ケーシングカラーＣＣ１の比較的高い質量によって引き起こされる磁気異常は、決定磁場Ｂを乱して、ファラデー回転子に加えられる異なる磁場Ｂ’をもたらす（約１ガウス〜数ガウスの変化を伴う）。ファラデー回転子４は、偏光が異なる回転角θ’だけ回転されるビームを供給する。結果として得られるビームは解析要素７を通過して進行し、異なる強度Ｉｒ’の偏光成分が伝えられる。その結果、磁気光学センサ１’に対するケーシングカラーの近接性を、応答ビームの透過強度の変化として検出することができる。
【００６０】
第１の例として、センサ応答曲線（図７参照）の直線部分上にセンサ動作点を設定するようにファラデー回転子及び／又はファラデー回転子に加えられる決定磁場Ｂ及び／又は解析素子の位置が選択され、それにより、センサ感度が最適化されても良い。
【００６１】
第２の例として、ファラデー回転子及び／又はファラデー回転子に加えられる決定磁場Ｂ及び／又は解析素子の位置は、磁気光学センサ１’がケーシングジョイントに沿って位置されるときにゼロ強度を有する応答ビームをもたらすように選択されても良い。この場合、応答ビームは、ファラデー回転子を介して進行した後、全吸光（ｔｏｔａｌ  ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ）に晒される。磁気光学センサ１’がケーシングカラーＣＣ１に近接して位置されると、ファラデー回転子に加えられる磁場の変化は、応答ビームＲＢ’が全吸光に晒されないように偏光の回転を形成する。
【００６２】
図４Ｃは、磁気光学センサをその関連する電子ユニットと共に概略的に示している。センサ１’は、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ１１によって電子ユニット１２’に結合されている。電子ユニットは、第１の光ファイバ１０によってセンサ１’へと伝えられる入射ビームＩＢを供給する光源１４を備えている。また、電子ユニットは、センサから第２の光ファイバ１１によって伝えられる応答ビームＲＢを受ける検出器１５も備えている。検出器１５は、受けた応答ビームを、電流に変換するとともに、応答ビームの強度に比例するデータへ変換する。光源および検出器は、（例えば車両の）適切なデータ収集・解析コンピュータおよびソフトウェアに対して結合されている。
【００６３】
第１および第２の実施形態の電子ユニット１２，１２’は、表面ユニットＳＵ（長距離移送構造）内またはツールＴＬ自体（短距離移送構造）内へ位置させることがきる。ファラデー回転子の感度は波長に依存している（波長が減少するにつれて感度が高まる）ため、入射ビーム波長の選択は選択された構造に依存する。
【００６４】
長距離移送構造を選択する場合には、表面ユニットから全光学的に且つ遠隔的に磁気光学センサに対して問い合わせを行なうことができる。光ファイバ減衰が低いため、入射ビームは赤外線ＩＲ領域の波長を有していることが好ましい。
【００６５】
短距離移送構造を選択する場合、電子ユニットは、既知の遠隔計測システムによって処理されて表面へと送ることができる電気信号を供給する。その場合、入射ビームは可視領域の波長を有していても良い。磁気光学センサは感度が更に良く、また、外部磁場の僅かな変化さえも検出することができ、有益である。
【００６６】
図７は一般に応答信号ＲＳと深さＤＰとの間の関係を示しており、応答信号は本発明の第１または第２の実施形態に係る磁気光学センサを備えるケーシングカラー探知器によって供給される。この特定の実施例において、ケーシングカラー探知器によって供給される応答信号は、ケーシングカラー探知器がケーシングジョイントに沿って位置されているときには変化を示さず、ケーシングカラー探知器がケーシングカラーの近傍に位置されているときには０．８ｄＢの変化を示す。したがって、ケーシングカラーの位置を正確に決定することができる。
【００６７】
以上、ケーシングカラー探知器で実施される磁気光学センサに焦点を絞って図３および図４を説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、同じ磁気光学センサを腐食探知器でも実施できる。したがって、本発明の磁気光学センサの様々な実施形態は、腐食したケーシングジョイントにより形成される磁気異常を検出するために同じ態様で作用するため、これ以上説明しない。
【００６８】
図５Ａおよび図５Ｂは本発明の第３の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。第３の実施形態は、複数の光ファイバに結合された反射状態で作用する磁気光学センサに関するものである。
【００６９】
磁気光学センサ１０１は、第１の光ファイバ１０９Ａ、第２の光ファイバ１０９Ｂ、第３の光ファイバ１０９Ｃ、第４の光ファイバ１０９Ｄに対して結合されるとともに、第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤをそれぞれ受ける。磁気光学センサ１０１は、偏光素子１０３（例えば、偏光子）と、ファラデー回転子１０４と、反射素子１０５とを備えている。磁気光学センサは、それぞれの光ファイバ１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄに結合された複数のビーム成形素子１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを備えていても良い。ビーム成形素子は、例えば、コリメータ、合焦器、レンズ、または、それぞれの光ファイバ１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄの特定の先端であっても良い。例えば、ビーム成形素子は、それぞれの入射ビームをファラデー回転子上へ合焦するように構成されていても良い。また、センサは、決定磁場発生器１０６、例えば送信コイルを備えていても良い。
【００７０】
センサ１０１は、光ファイバ１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄによって電子ユニット（図示せず）に対して結合されている。電子ユニットは、図３Ｃに関連して説明した電子ユニットにかなり類似しており、光ファイバ１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄによってセンサ１０１へと伝えられる入射ビームＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤを供給する少なくとも１つの光源を備えている。また、電子ユニットは、センサから光ファイバ１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄによって伝えられる応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤを受ける検出器も備えている。検出器は、局所的な磁場を表わす「画像」を示すために処理され得る信号を供給する。検出器は、１つの電荷結合素子ＣＣＤ、または、それぞれが１つの光ファイバに関連付けられる複数の検出器であっても良い。
【００７１】
偏光素子１０３、ファラデー回転子１０４、決定磁場発生基１０６、反射素子１０５は、本発明の第１の実施形態に関連して説明したものと類似しているため、これ以上説明しない。
【００７２】
前述した個々の構成要素は、既知の機械的な技術または接着技術によって適当なハウジング内に位置されて固定される。
【００７３】
第３の実施形態に係る磁気光学センサは以下のように動作する。
第１の光ファイバ１０９Ａ、第２の光ファイバ１０９Ｂ、第３の光ファイバ１０９Ｃ、第４の光ファイバ１０９Ｄによってそれぞれ供給される第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、ビーム成形素子１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄによってそれぞれ成形される。第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、偏光素子１０３を通じて伝わって直線偏光される。その後、第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤの偏光を回転させるファラデー回転子を通じて伝わる。
【００７４】
図５Ａにおいては、磁気光学センサ１０１がケーシングジョイントＣＪ３に沿って位置されている。ファラデー回転子１０４は、ファラデー回転子に加えられる永久磁場Ｂに応じて偏光が回転角θだけ回転される複数のビームを供給する。その後、前記ビームは、反射素子１０５で反射されるとともに、ビームの偏光状態を再び回転させるファラデー回転子の２度目の通過を果たして伝わる。ファラデー回転子を２度通過して進むことにより得られるビームは、回転角２θだけ回転された偏光状態を有している。最後に、前記ビームは、その偏光角度に対応する偏光成分だけを伝える偏光素子１０３を通過して進む。結果として得られる第１の応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤはそれぞれ、ファラデー回転子に局所的に加えられる磁場に関連して変えられる強度ＩｒＡ，ＩｒＢ，ＩｒＣ，ＩｒＤを有している。第１の応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤはそれぞれの光ファイバによって検出器へと伝えられる。一般に、通常のケーシングの場合には、検出器がケーシングの均一な「画像」を示しても良い。
【００７５】
図５Ｂにおいては、磁気光学センサ１０１が腐食領域ＣＲの近傍に位置されている。腐食領域ＣＲによって引き起こされる磁気異常は、決定磁場Ｂを乱して、ファラデー回転子に加えられる異なる磁場Ｂ’をもたらす。局所的に、磁場Ｂ’は、特定の異形、例えばケーシングにおける穴ＨＬにほぼ起因して異なっている場合がある。ファラデー回転子１０４は、ファラデー回転子に加えられる局所的な磁場に応じて偏光が異なる回転角だけ回転される複数のビームを供給する。結果として得られるビームは、反射素子１０５で反射され、ビームの偏光状態を再び回転させるファラデー回転子１０４の２度目の通過を果たして伝わる。偏光素子１０３を通過して進行した後、応答ビームＲＢ’Ａ，ＲＢ’Ｂ，ＲＢ’Ｃ，ＲＢ’Ｄは、変更された強度ＩｒＡ’，ＩｒＢ’，ＩｒＣ’，ＩｒＤ’をそれぞれ有している。その結果、磁気光学センサ１に対する腐食領域の近接性を、応答ビームＲＢ’Ａ，ＲＢ’Ｂ，ＲＢ’Ｃ，ＲＢ’Ｄの送信強度の変化として検出することができる。一般に、腐食したケーシングの場合には、検出器がケーシングの不均一な「画像」を示しても良い。腐食領域ＣＲの位置、形状、寸法は高い精度をもって決定することができ、また、そのような不均一な「画像」解釈に基づいて幾つかの特殊性（例えば穴ＨＬ）が明らかになる場合がある。
【００７６】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。第４の実施形態は、複数の光ファイバに結合された透過状態で作用する磁気光学センサに関するものである。
【００７７】
磁気光学センサ１０１’は、第１の光ファイバ１１０Ａ、第２の光ファイバ１１０Ｂ、第３の光ファイバ１１０Ｃ、第４の光ファイバ１１０Ｄに対して結合されるとともに、電子ユニット（図示せず）の少なくとも１つの光源によって供給される第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤをそれぞれ受ける。磁気光学センサ１０１’は、偏光素子１０３（例えば、偏光子）と、ファラデー回転子１０４と、解析素子１０７（例えば解析器）とを備えている。磁気光学センサは、それぞれの光ファイバ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄに結合された複数のビーム成形素子１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを備えていても良い。ビーム成形素子は、例えば、コリメータ、合焦器、レンズ、または、それぞれの光ファイバ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの特定の先端であっても良い。例えば、ビーム成形素子は、それぞれの入射ビームを解析器およびファラデー回転子上へ合焦するように構成されていても良い。また、センサは、決定磁場発生器１０６、例えば永久磁石を備えていても良い。磁気光学センサ１０１’は、第１の応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤを検出器１１５に対して供給する。検出器は、１つの電荷結合素子ＣＣＤ型検出器、または、それぞれが１つの光ファイバに関連付けられる複数の検出器であっても良い。検出器１１５は、局所的な磁場を表わす「画像」を示すために処理され得る信号を供給する。検出器１１５は電線１１６によって電子ユニット（図示せず）に結合されている。
【００７８】
偏光素子１０３、ファラデー回転子１０４、決定磁場発生基１０６、解析素子１０７は、本発明の第１の実施形態に関連して説明したものと類似しているため、これ以上説明しない。
【００７９】
前述した個々の構成要素は、既知の機械的な技術または接着技術によって適当なハウジング内に位置されて固定される。
【００８０】
第４の実施形態に係る磁気光学センサは以下のように動作する。
第１の光ファイバ１１０Ａ、第２の光ファイバ１１０Ｂ、第３の光ファイバ１１０Ｃ、第４の光ファイバ１１０Ｄによってそれぞれ供給される第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、ビーム成形素子１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄによってそれぞれ成形される。第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、偏光素子１０３を通じて伝わって直線偏光される。その後、第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤは、第１の入射ビームＩＢＡ、第２の入射ビームＩＢＢ、第３の入射ビームＩＢＣ、第４の入射ビームＩＢＤの偏光を回転させるファラデー回転子を通じて伝わる。
【００８１】
図６Ａにおいては、磁気光学センサ１０１’がケーシングジョイントＣＪ３に沿って位置されている。ファラデー回転子１０４は、ファラデー回転子に加えられる永久磁場Ｂに応じて偏光が所定の回転角だけ回転される複数のビームを供給する。その後、前記ビームは、その偏光角に対応する偏光成分のみを伝える解析素子１０７を通過して進行する。結果として得られる第１の応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤはそれぞれ、ファラデー回転子に局所的に加えられる磁場に関連して変えられる強度ＩｒＡ，ＩｒＢ，ＩｒＣ，ＩｒＤを有している。センサ１０１’は、第１の応答ビームＲＢＡ、第２の応答ビームＲＢＢ、第３の応答ビームＲＢＣ、第４の応答ビームＲＢＤを検出器１１５に対して供給する。一般に、通常のケーシングの場合には、検出器がケーシングの均一な「画像」を示しても良い。
【００８２】
図６Ｂにおいては、磁気光学センサ１０１’が腐食領域ＣＲの近傍に位置されている。腐食領域ＣＲによって引き起こされる磁気異常は、決定磁場Ｂを乱して、ファラデー回転子に加えられる異なる磁場Ｂ’をもたらす。局所的に、磁場Ｂ’は、特定の異形、例えばケーシングにおける穴ＨＬにほぼ起因して異なっている場合がある。ファラデー回転子１０４は、ファラデー回転子に加えられる局所的な磁場に応じて偏光が異なる回転角だけ回転される複数のビームを供給する。結果として得られるビームは解析素子１０７を介して伝わり、異なる強度ＩｒＡ’，ＩｒＢ’，ＩｒＣ’，ＩｒＤ’の偏光成分が伝えられる。その結果、磁気光学センサ１０１’に対する腐食領域の近接性を、応答ビームＲＢ’Ａ，ＲＢ’Ｂ，ＲＢ’Ｃ，ＲＢ’Ｄの送信強度の変化として検出することができる。一般に、腐食したケーシングの場合には、検出器がケーシングの不均一な「画像」を示しても良い。腐食領域ＣＲの位置、形状、寸法は高い精度をもって決定することができ、また、そのような不均一な「画像」解釈に基づいて幾つかの特殊性（例えば穴ＨＬ）が明らかになる場合がある。
【００８３】
以上、第３および第４の実施形態を同じ考えで４つの光ファイバを用いて説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、センサ１０１，１０１’は異なる数の光ファイバに対して結合されても良く、また、ケーシングの表面の「画像」を与えるように光ファイバを位置されることができる。明らかに、光ファイバの数が増大すると、より良好な空間分解能の「画像」を得ることができる。
【００８４】
測定が行なわれる領域の高さで第３および第４の実施形態のセンサの主軸を掘削穴主軸に対してかなり垂直に位置決めすることにより、良好な空間分解能を得ることができる。
【００８５】
以上、腐食探知器で実施される磁気光学センサに焦点を絞って図５および図６を説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、同じ磁気光学センサをケーシングカラー探知器でも実施できる。したがって、本発明の磁気光学センサの第３および第４の実施形態は、ケーシングカラーにより形成される磁気異常を検出するために同じ態様で作用するため、これ以上説明しない。
【００８６】
前述した実施形態に代わる手段として、センサと電子ユニットとの間の光ファイバが省かれても良い。この場合には、電子ユニットがセンサに対して直接に結合され、前記センサにはビーム源により入射ビームが直接に供給され、応答ビームが検出器により直接に検出される。この検出器は電荷結合装置（ＣＣＤ）型検出器であっても良い。
【００８７】
前述した実施形態の磁気光学センサはサイズが減少された（例えば数ミリメートル）センサとして構成することができ、それにより、例えば展開アームまたは芯出しアーム（図２Ｂ参照）またはキャリパのフィンガによってセンサをケーシング壁に対して非常に近接して位置させることができる。
【００８８】
したがって、磁気光学センサの感度が向上されるとともに、局所的な測定を行なうことができる。
【００８９】
第１〜第４の実施形態の磁気光学センサの個々の構成要素の全ては、高温環境に耐えるように選択されても良く、したがって掘り下げ穴用途にうまく適合できる。また、全ての光学要素は、寄生信号を最小限に抑えるために反射防止コーティングで処理されても良い。
【００９０】
図８は、本発明の磁気光学センサの応答、すなわち、反射強度Ｉｒとファラデー回転子に加えられる磁場Ｂとの間の関係を示すグラフを表わしている。
【００９１】
センサ応答は以下のような数学的関係により表わされる。
Ｉｒ＝Ｉｉ．２．ｃｏｓ２（２θ）＝Ｉｉ．２．ｃｏｓ２（２αＢ）
ここで、Ｉｉは入射ビームＩＢの入射強度、Ｉｒは応答ビームＲＢの反射強度、αはファラデー回転子の感度、Ｂはファラデー回転子に加えられる磁場である。
【００９２】
磁気光学センサ動作点ＯＰは、ファラデー回転子に対して一定の磁場を印加することにより設定できる。この場合、ファラデー回転子の感度を最適化できる。一定の磁場は、決定磁場発生器、例えば永久磁石によって印加される。
【００９３】
図９は、本発明の磁気センサの感度を示すグラフを表わしている。より正確には、ファラデー回転子に加えられる所定の一定磁場において相対強度変化ΔＩｒ／Ｉｒと可変外部磁場Ｂａｃとの間の関係が測定される。測定値ＭＳは理論モデルＴＭと比較される。すなわち、
ΔＩｒ／Ｉｒ＝αＢａｃｔａｎ（２αＢｄｃ）
ここで、Ｉｒは応答ビームＲＢの反射強度、αはファラデー回転子の感度、Ｂｄｃはファラデー回転子に加えられる一定の磁場、Ｂａｃはファラデー回転子に加えられる外部可変磁場である。
【００９４】
本発明の磁気光学センサを用いると、２０％の強度変化が約５ガウスの振幅変調に対応する。また、本発明の磁気光学センサでは測定ヒステリシスが不要である。
【００９５】
また、図８は、決定磁場がファラデー回転子に対して印加されない本発明の前述した実施形態に代わる手段も低い感度で満足な結果（すなわち、ケーシングカラー及び／又は腐食したケーシングジョイントの正確な検出）を与えることを示している。したがって、決定磁場発生器を省くことができる。この場合、ファラデー回転子は外部磁場のみを受ける。
【００９６】
（最後の所見）
本発明の様々な実施形態の以上の説明では、明確のため、センサがケーシングにかなり沿って或いはケーシングに対してかなり垂直に示されていた。しかしながら、当業者であれば分かるように、センサは、掘削穴内で傾けられる場合でも満足な結果を与える。例えば、測定を行なう間、主センサ軸と主掘削穴軸との間に任意の角度が形成されても良い。
【００９７】
前述したセンサは、永久磁場または一定磁場を形成する永久磁石またはコイルの形態を成す決定磁場発生器を備えている。これらのセンサは、外部磁場を測定し、あるいは、カラーまたは腐食ジョイントの存在に起因する磁場の異常を測定する。しかしながら、センサは、他のタイプの決定磁場を受けることができる。この他のタイプの磁場は、送信コイルの形態を成す決定磁場発生器によって形成されても良い。発生器は、センサ内に、センサの近傍に、あるいは、ツール内に位置させることができる。この代わりの手段において、センサは、誘導渦電流に起因する磁場の変化を検出する。また、他のタイプの様々な周波数の決定磁場を用いて掘削穴内の同じ位置で様々な測定を行なうことが有益な場合もある。
【００９８】
また、センサをアームの内側に容易に取り付けることができ、したがって、センサをケーシングに対して押し付けない状態でケーシングの近傍に位置させることができるため、腐食領域の位置、形状、寸法を高い感度で且つ高い空間分解能で決定することができる。
【００９９】
本発明の以上の説明では、１つの磁気光学センサを備えるケーシングカラー探知器または腐食探知器について説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、複数の磁気光学センサを互いに結合することができ、あるいは、磁気光学センサを他のタイプのセンサと結合することができ、また、これらのセンサは少なくとも１つの光ファイバによって１つの電子ユニットに対して結合される。そのような複数センサ構造では、各センサによって供給される様々な応答ビームを制御して区別するために、既知の多重化技術（例えば、波長分割多重化技術、時間領域多重化技術、選択フィルタリング技術、または、選択ミラー技術）が実施される。
【０１００】
本発明の以上の説明では、様々な構成要素を個々の構成要素として説明してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、これらの構成要素は、例えばファラデー回転子クリスタルまたは偏光素子、薄膜磁石、光ファイバを有する導波管または平面シリカ系導波管のハイブリッド集積により、マイクロ光学アセンブリ内に組み込むことができる。また、ファラデー回転子は、互いに積層された薄いファラデー回転子のアセンブリであっても良い。
【０１０１】
油田産業に関する本発明の特定の用途について説明してきた。しかしながら、本発明は、任意の他のタイプのパイプ（送水管、下水管など）内の測定においても適用できる。
【０１０２】
図面およびそれらの前述した説明は、単なる例示であり、本発明を限定するものではない。
【０１０３】
請求項中の任意の参照符号は、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。用語「備える（含む）」は、請求項に記載された要素以外の要素の存在を排除するものではない。要素に先行する用語「１つの（ａ，  ａｎ）」は、そのような要素の複数の存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】一般的な陸上炭化水素杭井場所を概略的に示している。
【図２Ａ】本発明に係るケーシングカラー探知器を概略的に示している。
【図２Ｂ】本発明に係る腐食探知器を概略的に示している。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図４Ａ】本発明の第２の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図４Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図４Ｃ】本発明の第２の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図５Ａ】本発明の第３の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図５Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図６Ａ】本発明の第４の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図６Ｂ】本発明の第４の実施形態に係る磁気光学センサを概略的に示している。
【図７】本発明に係るケーシングカラー探知器によって供給される応答信号を示している。
【図８】本発明の磁気光学センサの応答を示すグラフを表わしている。
【図９】本発明の磁気光学センサの感度を示すグラフを表わしている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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