(57)【要約】【課題】流体処理、特に、掘削坑環境内の流体サンプルの化学分析に関する技術を提供する。【解決手段】本明細書に説明するのは、最初に表面に流体を移送する必要なくリザーバ流体のサンプルを特徴付けるのに使用可能な可変容積リザーバ（例えば、シリンジポンプ）ベースの処理及びシステムである。可変容積リザーバは、例えば、反応剤の格納、混合比の制御、使用済み薬剤の格納のうちの１つ又はそれよりも多くに使用される。処理及びシステムは、連続混合モード、流れ注入分析、及び滴定のような様々なモードで使用することができる。分光計のような流体質問器を使用して、混合物内の検体を示す混合物の物理特性の変化を検出することができる。少なくとも一部の実施形態では、検体溶液の濃度は、検出した物理特性から判断することができる。【選択図】図１
2013072873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応剤が事前充填され、かつ流体導管に流体連通した開放端を有する第１の可変容積リザーバと、
前記流体導管に流体連通した開放端を有する第２の可変容積リザーバと、
前記第１及び第２の可変容積リザーバの開放端の間の位置で前記流体導管に沿って直列に配置された流体混合器と、
地下層から引かれた流体のサンプルを高圧自噴ラインから受け取るように構成され、前記第１の可変容積リザーバの前記開放端と前記流体混合器の間の位置で前記流体導管に流体連通したサンプルポートと、
を含み、
前記反応剤と前記サンプリングされた流体との選択可能な混合物が、前記第１及び第２の可変容積リザーバの容積を変えることによって取得可能である、
ことを特徴とする坑内流体処理装置。
【請求項２】
前記サンプルポートと前記流体導管の間に配置され、該サンプルポートを該流体導管から選択的に隔離するようになった遮断弁を更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】
前記サンプルポートと前記流体導管の間を流体連通したフィルタを更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】
前記反応剤と前記サンプル流体との前記混合物の物理特性を質問するように位置決めされた流体質問器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記流体質問器は、光学特性、電気特性、化学特性から構成される群から選択された特性を質問するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記流体質問器は、分光計を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記可変容積リザーバの少なくとも１つが、シリンジポンプを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記サンプルポートと前記流体導管の間を流体連通した開放端を有する第３の可変容積リザーバと、
前記第３の可変容積リザーバの前記開放端と前記サンプルポートの間に配置され、該第３の可変容積リザーバと該流体導管の間の流体連通を可能にしながら該第３の可変容積リザーバを該サンプルポートから選択的に隔離するようになった第１の遮断弁と、
前記第３の可変容積リザーバの前記開放端と前記流体導管の間に配置され、該第３の可変容積リザーバと前記サンプルポートの間の流体連通を可能にしながら該第３の可変容積リザーバを該流体導管から選択的に隔離するようになった第２の遮断弁と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１、第２、第３の可変容積リザーバのうちの少なくとも１つが、前記自噴ラインに流体連通した圧力平衡ポートを含み、該圧力平衡ポートは、自噴ライン圧力に露出された該第１、第２、第３の可変容積リザーバのうちの該少なくとも１つの容積変動を自噴ライン圧力に打ち勝つ必要なく可能にすることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の可変容積リザーバの少なくとも一方が、前記自噴ラインに流体連通した圧力平衡ポートを含み、該圧力平衡ポートは、自噴ライン圧力に露出された該第１及び第２の可変容積リザーバの該少なくとも一方の容積変動を自噴ライン圧力に打ち勝つ必要なく可能にすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記流体導管は、マイクロ流体チャンネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
掘削坑内の流体サンプルを分析する方法であって、
反応剤が事前装填され、かつ流体導管に露出された開放端を有する第１のリザーバの容積を変える段階と、
同じく前記流体導管に露出された開放端を有する第２のリザーバの容積を変える段階と、
前記第１及び第２のリザーバの開放端の間の前記流体導管の領域を地下層から得られた高圧流体の高圧流に露出する段階と、
前記第１及び第２のリザーバの容積の相対変動に応答して流体サンプルを前記高圧流体の流れから抽出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２のリザーバの容積の相対変動に応答して前記反応剤の少なくとも一部分と前記抽出した流体サンプルの少なくとも一部分とを互いに選択的に混合する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
選択的に混合する段階は、前記反応剤の少なくとも一部分及び前記抽出された流体サンプルの少なくとも一部分の組合せを攪拌する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記試薬−サンプル混合物の物理特性を検出する段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記検出する行為は、光学特性、電気特性、化学特性から構成される群から選択された前記試薬−サンプル混合物の物理特性を検出する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
選択的に混合する段階は、前記検出された特性の最大反応が得られるように前記反応剤の十分な部分を注入する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
選択的に混合する段階は、そうでなければ前記検出された特性の最大反応をもたらすであろう前記反応剤の十分な部分よりも少ないものを注入する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記サンプル及び前記試薬のうちの少なくとも一方の基準物理特性を検出する段階と、
前記検出された基準に応答して前記試薬−サンプル混合物の前記検出された物理特性を調節する段階と、
を更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】
前記試薬−サンプル混合物の少なくとも一部分を回収し、それによって局所環境への露出を回避する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記回収する行為は、前記試薬−サンプル混合物の少なくとも一部分を前記高圧流体の高圧流に注入する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のリザーバの前記容積を低減し、一方、所定の時間にわたって前記第２のリザーバの前記容積を同等に増大させ、それによって前記流体導管を前記試薬の少なくとも一部分で事前充填する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
掘削坑内の流体サンプルを分析する方法であって、
掘削坑内に反応剤を供給する段階と、
容積比に従って前記反応剤の少なくとも一部分を地下層から得られた流体のサンプルと前記掘削坑内で混合する段階であって、該混合物が、該容積比に応答する物理特性を有する前記混合する段階と、
前記物理特性の指示を前記掘削坑内で検出する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記反応剤は、既知の濃度を有する溶液で供給され、
方法が、前記反応剤溶液の増加する容積を検体の未知の濃度を有する累層流体の前記サンプルと繰返し混合する段階と、該得られた混合物の前記物理特性の実質的な変化を判断する段階とを更に含む、
ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記得られた混合物の前記物理特性の前記実質的な変化が観測された容積比に応答して、前記累層流体のサンプル内に存在する前記検体の濃度を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記得られた混合物の前記物理特性の前記実質的な変化が観測された検出された物理特性に応答して、前記累層流体のサンプル内に存在する前記検体の濃度を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記物理特性は、光学特性、電気特性、化学特性、及びその組合せから構成された群から選択されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
物理特性は、光学的吸収率であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記試薬−サンプル混合物の廃棄物部分を回収し、それによって局所環境への露出を回避する段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
掘削坑内に別の反応剤を供給する段階と、
容積比に従って他方の反応剤の少なくとも一部分を前記反応剤と累層流体との前記混合物と前記掘削坑内で混合する段階であって、該混合物が、該容積比に応答した物理特性を有する前記混合する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
反応剤及び前記累層流体のうちの一方の基準物理特性を前記掘削坑内で検出する段階と、
前記検出された基準物理特性に応答して前記混合物の前記検出された物理特性を調節する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記反応剤は、染料を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記判断された物理特性は、前記容積比を示すことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般的に流体処理に関する。より具体的には、本出願は、掘削坑環境内の流体サンプルの化学分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学分析は、炭化水素鉱床の評価における極めて重要な段階である。流体／気体組成は、リザーバの経済価値に大きな影響を与える。更に、流体／気体組成によって坑井完了及び生成戦略が決まる。従来、サンプルは、現地で取られ、研究所に送られ、多くの場合にリザーバ条件に再構成され、その後に分析される。
【０００３】
多くの成分は、サンプリングの結果として変化するので坑内で分析すべきである。例えば、水サンプルのｐＨは、二酸化炭素（ＣＯ2）又は硫化水素（Ｈ2Ｓ）のガス抜けのために変化する可能性がある。気体又は油における硫化水素は、金属部分又はサンプル瓶により除去される可能性があり、水中のバリウムは、サンプルが取られる前に硫酸バリウムとし沈殿することさえある。
【０００４】
分光技術は、全く準備なしで油／気体中の一部の成分を判断することができる。これを示す例は、テキサス州シュガーランド所在の「Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から市販の工具一式である「モジュール式累層動力学試験器（ＭＤＴ）」の「組成流体分析器（ＣＦＡ）」モジュールのような分析器によって行われるような組成分析である。しかし、分光技術により直接に判断することができる成分の数には限界がある。流体の１つの成分を判断するために溶液に着色剤（染料）を添加することは、成功するｐＨの判断方法（例えば、生流体分析器、ＭＤＴのＬＦＡ−ｐＨモジュールを使用）であることが証明されている。
【０００５】
ある一定の限界内で、染料濃度は、一般的にｐＨ測定の場合には殆ど又は全く重要ではない。しかし、ｐＨ測定は、例外であり、殆どの他の測定では、試薬とサンプルの公知の混合比率が必要である。一例は、金属イオンとの比色反応により油、気体、又は水中の硫化水素濃度を判断する新開発の方法である。
【０００６】
滴定は、溶液中のターゲット成分の濃度を判断する一般的な方法である。滴定において、突然のイベント（例えば、色変化、沈殿、又は他の観測可能な変化）が起こるまで、１つの試薬が、ターゲット成分のサンプル溶液にゆっくりと添加される（又はその逆）。別の成分（ターゲット）の溶液に１つの成分（試薬）をゆっくりと添加することは、２つの成分の混合比がゆっくりと変動することに等しい。しかし、ターゲット成分の濃度を判断するためには、最終混合比が既知でなければならない。一例は、溶液（サンプル）のアルカリ度を判断することに関連している。サンプルは、ｐＨ感応染料の存在下で、滴定サンプルのｐＨに反応してｐＨ感応染料のために色変化が起こるまで酸でゆっくりと滴定される。
【０００７】
化学分析の一般的な手法は、「流れ注入分析（ＦＩＡ）」の使用である。ＦＩＡは、特に化学センサがあまり安定していない場合があり、少量のみが利用可能であり、又は反応生成物を原位置で測定すべきである時の状況に役に立つ技術である。ＦＩＡ技術を使用して、基準反応を有する試薬の注入に対する混合物の反応を比較することができる。ＦＩＡ測定は、検出器のドリフト又は比色反応の場合には試薬の背景色調変化に対して補償することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特に炭化水素鉱床の評価における化学分析は、「環境にやさしく」ない場合がある益々多くの薬剤を使用する可能性が非常に高いことになる。少なくとも１つのこのような例は、金属イオンとの反応が適切な感知技術として示唆される油及び気体中の硫化水素の存在を検出するためのサンプルの分析に関連する。このような状況に使用される適切な金属は、発がん性であることが公知のカドミウムを含む可能性がある。すなわち、このような化学反応の廃棄物の回収は、善良な市民の例として望ましいであろう。更に、一部の環境的に影響を受けやすい地域（例えば、アラスカ）では、油井の試験及び生成中に薬剤が後に残らないことが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
坑内流体分析は、リザーバ特性付けにおいて重要な役割を果たす。この分野の開発を続けるために、坑内化学反応を含むより複雑な化学分析を行わなければならない。ミニ及びマイクロ流体力学のようなこのような坑内分析に向けて適応されたデバイス及び処理は、この開発において重要な役割を果たすことができる。本明細書に説明するのは、最初に表面に流体を移送する必要がなくリザーバ流体のサンプルを特徴付けるのに使用することができる可変容積リザーバ（例えば、プランジャ）ベースのシステムである。リザーバは、例えば、反応剤を格納し、混合比を制御し、かつ使用済み薬剤の格納することのうちの１つ又はそれよりも多くに使用することができる。システムは、流れ注入に対して及び滴定に対して連続モードで使用することができる。
【００１０】
一態様では、本明細書に説明する少なくとも１つの実施形態は、反応剤で事前充填された第１の可変容積リザーバを含む坑内流体処理デバイスを提供する。第１のリザーバは、流体導管と流体連通した開放端を有する。デバイスはまた、同じく流体導管と流体連通した開放端を有する第２の可変容積リザーバを含む。一部の実施形態では、第１及び第２の可変容積リザーバの１つ又はそれよりも多くは、シリンジポンプを含む。流体混合器は、第１及び第２の可変容積リザーバの開放端の間の位置で流体導管に沿って直列に配置される。流体混合器は、受動混合器及び能動混合器のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。デバイスは、高圧自噴ラインから地下層から引かれた流体のサンプルを受け取るように構成されたサンプルポートを更に含む。サンプルポートは、第１の可変容積リザーバの開放端と流体混合器の間の位置で流体導管と流体連通している。反応剤及びサンプリングされた流体の選択可能な混合物は、第１及び第２の可変容積リザーバの容積を変えることによって取得可能である。
【００１１】
一部の実施形態では、デバイスは、サンプルポートと流体導管の間に配置された遮断弁及びサンプルポートと流体連通したフィルタのうちの１つ又はそれよりも多くを含む。窓付き流体導管は、混合器と第２の可変容積リザーバの開放端との間で流体導管と直列に流体連通させて設けることができる。照明源及び検出器は、照明源−検出器組合せが反応剤及びサンプリングされた流体の混合物の光学特性の観測を可能にするように窓付き流体導管の視野に配置することができる。
【００１２】
一部の実施形態では、デバイスは、サンプルポートと流体導管の間で流体連通した開放端を有する第３の可変容積リザーバを含む。第１の遮断弁は、第３の可変容積リザーバの開放端とサンプルポートの間に配置される。第１の遮断弁は、第３の可変容積リザーバと流体導管の間の流体連通を可能にしながら、第３の可変容積リザーバをサンプルポートから選択的に隔離するようになっている。第２の遮断弁も設けられ、第３の可変容積リザーバの開放端と流体導管の間に配置される。第２の遮断弁は、第３の可変容積リザーバとサンプルポートの間の流体連通を可能にしながら、第３の可変容積リザーバを流体導管から選択的に隔離するようになっている。
【００１３】
少なくとも一部の実施形態では、第１、第２、及び第３の可変容積リザーバのうちの１つ又はそれよりも多くは、自噴ラインと流体連通した圧力平衡ポートを含むことができる。このような圧力平衡ポートは、自噴ライン圧力に露出されたその開放端を有するそれぞれの可変容積リザーバの容積変動を自噴ライン圧力に打ち勝つ必要なく可能にする。
【００１４】
別の態様では、本明細書に説明する少なくとも１つの実施形態は、掘削坑内の流体サンプルを分析するための処理を提供する。処理は、反応剤が予め装填されて流体導管に露出された開放端を有する第１のリザーバの容積を変える段階を含む。第２のリザーバの容積も変えられ、第２のリザーバは、同様に流体導管に露出された開放端を有する。第１及び第２のリザーバの開放端の間の流体導管の領域は、地下層から引かれた高圧流体の高圧流に露出される。流体サンプルは、第１及び第２のリザーバの容積の相対変動に応答して高圧流体の流れから抽出される。
【００１５】
少なくとも一部の実施形態では、処理は、第１のリザーバの容積を最初に低減する段階と、所定の時間にわたって第２のリザーバの容積を同等に増大させ、それによって試薬の少なくとも一部分で流体導管を事前充填する段階を含む。反応剤の少なくとも一部分と抽出流体サンプルの少なくとも一部分を選択的に互いに混合する行為は、第１及び第２のリザーバの容積の相対変動に応答することができる。選択的に混合する段階は、反応剤の少なくとも一部分及び抽出流体サンプルの少なくとも一部分の組合せを攪拌する段階を含むことができる。処理は、更に、試薬−サンプル混合物の物理特性を検出する段階、例えば、試薬−サンプル混合物の光学特性、電気特性、及び化学特性のうちの少なくとも１つを検出する段階を含むことができる。
【００１６】
少なくとも一部の実施形態では、処理は、更に、試薬−サンプル混合物の廃棄物部分を回収し、それによって局所環境への露出を回避する段階を含む。試薬−サンプル混合物を回収する段階は、例えば、試薬−サンプル混合物の少なくとも一部分を高圧流体の流れに注入する段階を含むことができる。
【００１７】
更に別の態様では、本明細書に説明する少なくとも１つの実施形態は、掘削坑内の流体サンプルを分析するための処理を提供する。処理は、掘削坑内に反応剤を供給する段階を含む。掘削坑内の温度及び圧力の各々は、掘削坑表面での対応する温度及び圧力よりも実質的に大きい。反応剤の少なくとも一部分は、容積比に従って掘削坑内で累層流体のサンプルと混合される。得られる混合物は、容積比に応答する物理特性を有する。混合物の物理特性が判断される。少なくとも一部の実施形態では、判断された物理特性は、混合物の容積割り当て量を示している。
【００１８】
反応剤が既知の濃度で溶液内に供給される少なくとも一部の実施形態では、処理は、更に、反応剤溶液の増加部分を累層流体のサンプルと繰返し混合する段階を含む。サンプリングされた累層流体は、検体の未知の濃度を有する。得られる混合物の物理特性の実質的な変化が検出される。累層流体のサンプル内に存在する検体の濃度は、容積比及び得られる混合物の物理特性の実質的な変化が観測された検出物理特性のうちの少なくとも一方に応答して判断することができる。
【００１９】
同様の参照番号が図面のいくつかの図を通して類似の部分を表す本発明の例示的な実施形態の非限定的な例による上述の複数の図面を参照して、本発明を以下の詳細説明で更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】坑内条件の下でサンプルを試薬と混合するためのデバイスの実施形態のブロック図である。
【図２】様々な混合比で得られた例示的な混合物に対して測定された光吸収率を示す図である。
【図３】図２の光吸収率の平均対理論的混合物濃度を示す図である。
【図４】混合比の関数としてブロモクレゾールグリーンの例示的な混合物に対するアルカリピーク及び酸ピークでの光吸収率を示す図である。
【図５】染料濃度から判断した混合割り当て量対ポンプ速度から判断した混合比を示す図である。
【図６】染料ベースの混合比の関数としての例示的な混合物のピーク比（酸性ピーク／アルカリピーク）を示す図である。
【図７】別のプランジャを押すよりも高い速度でプランジャを引くことによって注入後に得られた測定吸光率を示す図である。
【図８】硫化ナトリウム溶液の反復注入後に例示的な混合物に関して得られた生吸収データを示す図である。
【図９】カドミウム含有試薬内への硫化ナトリウム溶液の５回の注入に従って取得した例示的な混合物に関する補正後の吸収応答を示す図である。
【図１０】カドミウム含有試薬内への異なる容積の硫化ナトリウム溶液の反復注入後に例示的な混合物に関して取得した測定吸収応答を示す図である。
【図１１】サンプルの相対容積に従って基準チャンネルを減算した後に取得したピーク吸収高さを示す図である。
【図１２】例示的な混合物の計算濃度に従って吸収ピーク下と判断された区域を示す図である。
【図１３】例示的な混合物に関する吸収ピーク高さ対注入時間を示す図である。
【図１４】坑内条件下でサンプルを試薬と混合するための３プランジャデバイスの実施形態のブロック図である。
【図１５】坑内条件下でサンプルを試薬と混合するためのデバイスの別の実施形態のブロック図である。
【図１６】圧力平衡形ポンプを含む坑内条件下でサンプルを試薬と混合するためのデバイスの実施形態のブロック図である。
【図１７】坑内条件下でサンプルを試薬と混合するための処理の実施形態を示す図である。
【図１８】坑内条件下でサンプルを試薬と混合するための別の処理の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい実施形態の以下の詳細説明において、本明細書の一部を形成し、かつ本発明を実施することができる特定的な実施形態を例示的に示す添付図面を参照する。他の実施形態を利用することができ、かつ本発明の範囲から逸脱することなく構造上の変更を行うことができることは理解されるものとする。
【００２２】
本明細書に示す詳細は、一例としてかつ本発明の実施形態を例示的に説明することを目的とするにすぎず、本発明の原理及び概念上の特徴の最も有用で容易に理解される説明であると思われるものを示すために示している。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要である以上に本発明の詳細を示そうとはしておらず、図面と共に行う説明は、本発明のいくつかの形態を実際に具現化することができる方法を当業者に明らかにするものである。更に、様々な図面内の同様の参照番号及び名称は、同様の要素を示している。
【００２３】
坑内条件下で検体溶液を含有する流体サンプルを試薬と混合するためのデバイス及び処理を示す。例えば、試薬による検体溶液のこのような混合を達成し、例えば、流体サンプル内の検体の存在及び濃度のうちの１つ又はそれよりも多くを検出することができる。少なくとも一部の実施形態では、試薬及び検体溶液の混合比は、望ましい精度で確立することができる。このような手法を使用して、例えば、（ｉ）少なくとも２つの流体を簡単に混合して化学検体に対して混合物からデータを取得するか、（ｉｉ）滴定を達成するか、又は（ｉｉｉ）流れ注入分析を行うことができる。少なくとも一部の実施形態では、このような手法は、坑内条件下のシステムの自己較正の可能性を含む。
【００２４】
掘削坑内の坑内位置での温度及び圧力は、掘削坑の表面での温度及び圧力と異なることを認めるべきである。累層流体が抽出される場合がある掘削坑深さに対して、このような温度及び圧力は、表面でよりも実質的に大きい可能性がある。例えば、坑内温度は、１００℃、１５０℃、又は２００℃まで又はそれよりも高い範囲である可能性がある。同様に、坑内圧力は、５００ｐｓｉ、１，０００ｐｓｉ、１０，０００ｐｓｉ、更には３０，０００ｐｓｉ、及びそれよりも高い範囲である可能性がある。地下層から得られた流体サンプルを評価する時に、流体が地下層に存在する状態に最も密接に似ている状態でサンプリングされた流体にこのような評価を行うことが望ましいことが多い。少なくとも１つのこのような手法は、流体がサンプリングされた位置にできるだけ接近した地下の位置（すなわち、坑内）でサンプリングされた流体を評価する段階を含む。最低限でも、サンプリングされた流体の物質の状態（すなわち、固体、液体、気体）は、累層内（例えば、炭化水素鉱床内）の流体の物質の状態に最も密接に似ていると考えられる。
【００２５】
一例として、坑内条件下で流体サンプルを試薬と混合するシステム１００の実施形態を図１に示している。システム１００は、流体導管１０６に流体連通した開放端１０４を有する第１の流体リザーバ１０２から構成される。流体導管１０６に流体連通した開放端１１４を有する第２の流体リザーバ１１２も設けられる。流体混合器１１６は、第１及び第２の可変容積リザーバ１０２、１１２の開放端の間の位置で流体導管に沿って直列に配置される。システム１００は、高圧自噴ライン１２６から流体のサンプルを受け取るように構成されたサンプルポート１２０も含む。少なくとも一部の実施形態では、高圧自噴ライン１２６内に流れているのはｍ炭化水素鉱床のような地下層から引かれた流体である。従って、サンプリングされた流体は、液体、気体、及び懸濁固形分のうちの１つ又はそれよりも多くの組合せを含有する場合がある。
【００２６】
サンプルポート１２０も、第１の可変容積リザーバの開放端１０４と流体混合器１１６の間の位置で流体導管１０６と流体連通している。サンプリング流体導管１２８は、サンプルポート１２０と流体導管１０６の間に配置され、その上の流体の流れを可能にする。少なくとも一部の実施形態では、サンプリング流体導管１２８は、流れ抵抗及び死容積を低減するためにできるだけ短いく構成される。１つ又はそれよりも多くのフィルタ１３０を設けて、自噴ライン１２６からサンプルポート１２０を通ってかつ流体導管１０６に向けて流れる流体を濾過することができる。このようなフィルタ１３０を使用して、除去しなければシステムを塞ぐか又は測定値のオフセットの原因になりかねない流体サンプルからの粒子を除去することができる。
【００２７】
少なくとも一部の実施形態では、弁１３２は、サンプルポート１２０と流体導管１０６の間に設けられる。例えば、遮断弁１３２は、サンプリング流体導管１２８に沿って位置する。遮断弁１３２は、サンプルポート１２０と流体導管１０６の間の流体の流れを選択的に可能にするか又はそうでなければ遮断するように構成される。そのように位置決めされると、遮断弁１３２は、第１の流体リザーバ１０２、第２の流体リザーバ１１２、及び流体混合器１１６の間の流体の流れを妨げない。弁１３２は、任意的であるが、含めて、例えば、移送中に及びシステム１００を掘削坑内に設けている間に試薬（例えば、第１及び第２のリザーバ１０２、１１２の１つ又はそれよりも多くに格納）の漏れを防止することができる。弁１３２の閉鎖状態を利用して、作業期間中に自噴ライン１２６内で遭遇する可能性がある突然の圧力降下及び圧力スパイクにシステム１００の残りが露出されるのを防止することができる。
【００２８】
システム１００は、流体の物理特性を判断するように構成された流体質問器１４０を用いて構成することができる。例示的な実施形態では、流体質問器１４０は、流体混合器１１６と第２の流体リザーバ１１２との間の位置で流体に質問するように位置決めされる。１つのこのような流体質問器１４０は、吸光率とも呼ばれる光学密度のような流体の光学特性を判断するように構成される。吸光率は、物体（すなわち、流体）に入射する放射束に対する物体により吸収される放射束の比である。吸収分光法は、サンプルとの相互作用ために周波数又は波長の関数として放射線の吸収を測定する分光技術を指す。例えば、吸収分光法を分析化学ツールとして使用して、サンプルにおいて特定の物質の存在を判断し、多くの場合に、存在する物質の量を定量化することができる。
【００２９】
例示的な質問器１４０は、光源１４２及び光検出器１４４（分光用途のための波長依存検出器）を含む。質問される流体の少なくとも一部は、光源１４２と光検出器１４４の間を通過する。光源１４２により行われた照明の少なくとも一部は、検出器１４４の方向に誘導されて流体を通過する。少なくとも一部の実施形態では、窓１４６ａ、１４６ｂは、その中で流れる流体のこのような光学的な質問を可能にするように流体導管１０６に沿って適切に位置決めされる。掘削坑内の坑内使用のために構成されたこのような工具の大規模な例は、テキサス州シュガーランド所在のＳｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒによって提供される商業サービスに利用可能である工具一式である「モジュール式累層力学試験器（ＭＤＴ）」の「生流体分析器（ＬＦＡ）」モジュール又は「組成流体分析器（ＣＦＡ）」モジュールを含む。
【００３０】
少なくとも一部の実施形態では、光学質問器１４０は、他の流体質問器により置換されるか、又はそうでなければ補足することができることが理解される。例えば、このような質問器の例には、例えば流体に電気的に質問して電気的応答（例えば、塩分の指標としての導電率）を判断する電気化学検出器、例えば流体によってもたらされた周波数シフトを判断する圧電質問器、及び例えば流体の磁化率の変化のような磁気特性を判断する磁気質問器がある。
【００３１】
作動面では、第１の流体リザーバ１０２は、例えば、反応剤（例えば、試薬）で事前充填することができる。試薬及び自噴ライン１２６から得られた検体溶液の流体サンプルの混合物が１つ又はそれよりも多くの流体質問器１４０により検出することができる流体の物理特性の検出可能な変化を生成することになるように、分析されている特定の検体溶液に従って試薬を選択することができる。
【００３２】
例示的な実施形態では、第１及び第２の流体リザーバ１０２、１１２の各々は、可変容積リザーバである。例えば、流体リザーバ１０２、１１２の各々は、それぞれの再位置決め可能なプランジャ１５２、１６２を含むことができる。リザーバ１０２、１１２のいずれかの内部のプランジャ１５２、１６２を位置決めし直すことにより、対応してそれぞれのリザーバ１０２、１１２の容積Ｖ１、Ｖ２が変化する。従って、例示的な実施形態の２つのプランジャ１５２、１６２を使用して、流体導管１０６内を流れる１つ又はそれよりも多くの流体を操作することができる。例えば、第１のポンプ１５４を使用して、例えば、第１のプランジャ１５２を位置決めし直す、例えば、それを開放端１０４に向けて前進させて、リザーバ１０２から流体導管１０６に実質的に試薬を押し進めることができる。同様に、第２のポンプ１６４を使用して、第２のプランジャ１６２を開放端１１４から押し離し、流体導管１０６から第２のリザーバｌ１２に流体を実質的に引き込むことができる。同様に、第１及び第２のプランジャ１５２、１６２の再位置決めの様々な組合せを用いて、流体導管１０６内、特に流体質問器１４０に露出された流体導管１０６の領域内の試薬及びリザーバ流体の比を調節することができる。
【００３３】
第２のプランジャ１６２を使用して、自噴ライン１２６からリザーバ流体の１つ又はそれよりも多くを第１のリザーバ１０２から流体導管１０６を通って試薬から引くことができる。試薬を収容する第１のリザーバ１０２の第１のプランジャ１５２を前進させると、リザーバ１０２から出て流体導管１０６を通るように試薬を押し進めることができる。第２のプランジャ１６２のみが移動中である状況では、弁１３２が開いていると仮定して、自噴ライン１２６からサンプルポート１２０を通って流体導管１０６内にリザーバ流体を選択的に引くことができる。代替的に、２つのリザーバ１０２、１１２の間の容積の同等の変化を達成するために、第２のプランジャ１６２を使用して同時に第２のリザーバ１１２に流体を引き込みながら第１のプランジャ１５２を使用して第１のリザーバ１０２から試薬を押し進めることにより、流体導管１０６にサンプル流体を引き込むことなく試薬を流体チャンネルに選択的に引き込む流体の流れの制御を達成することができる。この結果は、弁１３２が存在した場合にたとえ開いているとしても達成することができる。
【００３４】
より具体的には、第１及び第２のプランジャ１５２及び１６２が、逆の意味で（すなわち、（ｄＶ1／ｄｔ）＝（−ｄＶ2／ｄｔ））各それぞれのリザーバ１０２、１１２の容積の同等の変化率をもたらすように移動する時に、サンプリング流体導管１２８からの流体は、弁１３２が開いているにも関わらず流体導管に入ることが防止される。従って、流体導管１０６が自噴ライン１２６からの流体の加圧流に露出されたにも関わらず、流体導管１０６を通じて試薬だけを引くことができる。第１のプランジャ１５２（すなわち、試薬プランジャ）の再位置決めによって達成される第１のリザーバの容積の変化率が、第２のプランジャ１６２の場合よりも僅かにより低いことは（すなわち、｜ｄＶ1／ｄｔ｜＜｜−ｄＶ2／ｄｔ｜）、サンプリング流体導管１２８から流体導管１０６内へのリザーバ流体の制御された流れをもたらす。２つのリザーバ１０２、１１２の容積の相対的な変化率を制御することにより、既知の混合比を流体導管１０６内で取得することができる。この混合比は、例えば、センサの作動範囲を拡張するために第１のリザーバ１０２の容積の変化率を変えることによって変えることができる。
【００３５】
少なくとも一部の実施形態では、少なくとも第１及び第２のポンプ１５４、１６４の作動を制御するためにコントローラ１７０が設けられる。シリンジポンプのようなポンプは、プランジャ（ｘ）の位置を利用して関連のリザーバの容積（Ｖ）を判断することができるように較正することができる。同様に、プランジャ位置変化率（ｄｘ／ｄｔ）を利用してリザーバ容積の変化率（ｄＶ／ｄｔ）を判断することができる。このようなプロセッサ１７０は、それぞれのリザーバ１０２、１１２の容積の変化を引き起こすためにポンプ１５４、１６４の１つ又はそれよりも多くと電気通信することができる。代替的に又は追加的に、コントローラ１７０は、流体のあらゆる質問された物理特性に関してステータスを受信するために流体質問器１４０と電気通信することができる。このようなプロセッサは、例えば、１組の予めプログラムされた命令を実行する１つ又はそれよりも多くのマイクロプロセッサを含むことができる。このような予めプログラムされた命令は、１つ又はそれよりも多くの分析プロトコルを実行するために準備することができる。少なくとも一部の実施形態では、コントローラ１７０を使用して弁１３２の作動を制御することができるように考えられている。少なくとも一部の実施形態では、コントローラ１７０は、持続時間及びシーケンスとしてのタイミング及び流体が移動する速度のうちの１つ又はそれよりも多くを制御するのに使用可能なタイミング基準を含む。
【００３６】
少なくとも一部の実施形態では、システム１００（例えば、コントローラ１７０）は、分析結果を記録するか又はそうでなければ文書化するように構成されたユーザインタフェース及び／又はデータレコーダを含む。コントローラ、ユーザインタフェース、及びデータレコーダのうちの１つ又はそれよりも多くは、例えば、坑内の表面位置に位置付けられ、遠隔測定を通じて又は分散型構成でシステム１００の様々な要素に結合することができ、一部の要素は坑内に位置し、他のものは、１つ又はそれよりも多くの表面位置に位置付けられる。表面構成要素の一部は、掘削坑の直近に位置することができ、一方、他の表面構成要素は、遠隔に位置することができることも考えられている。あらゆるこのような遠隔表面構成要素間の通信は、電気通信のようなあらゆる適切な手段で及び「インターネット」を通じて達成することができる。
【００３７】
サンプリングされたリザーバ流体及び試薬の各々が別々に流れることが許容される場合、システム１００の遠隔（例えば、坑内）較正を達成することができる。このような方法によるシステム１００の較正により、リザーバ流体又は試薬による光吸収のような質問された物理特性のいずれも補正が可能である。例えば、較正中に、質問器１４０により質問されるのに十分なほど流体導管１０６を通るように所定の比の流体（例えば、純粋な試薬）を前進させることができる。流体質問器１４０により判断された物理特性は、例えば、コントローラ１７０により、類似の状況下で予想された又はそうでなければ予め測定された結果と比較することができる。流体質問器１４０によって得られた測定値と予想結果のあらゆる変動を使用して、システム１００及び／又はシステム作動中に使用される流体の１つ又はそれよりも多くの要素を特徴付けることができる。例えば、較正を利用して、１つよりも多い測定を行う場合に光学窓１４６ａ、１４６ｂの汚れを検出及び／又は補正することができる。代替的に又は追加的に、較正を利用して、光源１４２の経年変化のような短期及び長期の効果を検出することができる。較正係数は、基準からオフセットまでの変動に基づいて判断するか、又はそうでなければ測定結果を較正することができる。
【００３８】
流体サンプル（検体溶液）及び試薬の容積混合比が高度な特異性で既知である時に、例えば、検体溶液の存在及び／又は濃度を識別する際の精度増加が予想される。非常に正確なプランジャの動きによって得られるような例えば非常に正確な体積変化率を用いることによってこのような結果を達成することができる。別の方法は、試薬に鈍感な着色剤の追加を含む。着色剤は、検体染料組合せと異なる波長で吸収するように選択される。このような着色剤の良好な例は、市販の食品着色料である。
【００３９】
流体混合器１１６は、導管１０６を通る流体の流れと流体接触するように設けられたニシン骨構造のような受動混合器とすることができる。ニシン骨又は類似の構造により、例えば、流れが２つ又はそれよりも多くの成分を含む時に、結果として混合作用が得られる流れ中の流体の乱流が発生する。あらゆるタイプの受動混合、例えば、蛇行線を用いることができることが理解される。代替的に又は追加的に、流体混合器１１６は、圧電デバイス、機械式撹拌器、又は両方の何らかの組合せのような能動混合器を含むことができる。
【００４０】
第１のリザーバ１０２は、サンプリングされた流体の意図する分析を行うのに少なくとも十分な容積の試薬を収容するように寸法決めされる。同様に、第２のリザーバ１１２は、意図する分析に使用される少なくともその容積のサンプリングされた流体及び試薬を収容するのに十分に寸法決めされる。少なくとも一部の実施形態では、リザーバ１０２、１１２の１つ又はそれよりも多く及びプランジャ１５２、１６２の利用可能な変位は、１つよりも多い測定を行うことができるように十分に大きく選択される。
【００４１】
サンプリングされた流体及び試薬の混合物を含む試薬への局所環境の露出を回避することが一般的に望ましい。例示的な実施形態では、第１及び第２のリザーバ１０２、１１２は、サンプルポート１２０を通じて以外、周囲の環境から隔離される。プランジャ１４２、１６２の１つ又はそれよりも多く及び存在する時に遮断弁１３２の作動は、リザーバ１０２、１１２、流体導管１０６、及び流体混合器１１６のいずれかからサンプルポート１２０を通って自噴ライン１２６の方向への流体の流れを防止するように制御することができる。更に、第２のリザーバ１１２及びプランジャ１６２は、十分にシステム１００により処理した全ての流体を回収し、従って、分析中に使用されるあらゆる薬剤への環境の露出を防止するのに十分なように寸法決めすることができる。少なくとも一部の実施形態では、第２のプランジャ１６２は、同時に廃棄物を回収しながら、混合器１１６を通って流体質問器１４０の質問領域内に試薬及びサンプリングされた流体の１つ又はそれよりも多くを引き込むように作動される。
【００４２】
システム１００の１つ又はそれよりも多くの構成要素は、一般的にマイクロ流体、ミニ流体、又はマイクロ流体及びミニ流体の組合せであると理解される技術及び構成要素に従って実施することができる。マイクロ流体システムは、一般的に数百マイクロメートル又は一部の場合にそれ未満の程度の流体チャンネルから構成されると理解される。マイクロ流体システムにおいて、関連の容積は、比較的小さく、比較的小さいモータを用いてプランジャ１５２、１６２及びポンプ１５４、１６４の小型化が可能になる。マイクロ流体システム又はシステム構成要素の短所は、汚れにより影響を受けやすく、かつ比較的小さい流体導管内の流れ抵抗及び粘性が混合比に影響を与える可能性があるという点である。「ミニ流体」への言及は、本明細書で使用する時に約０．５ミリメートルから約２ミリメートルまでの直径を有する流体導管又は流体チャンネルを指す。このようなミニ流体システムは、比較的より大きなモータを有するより大きいプランジャ１５２、１６２及びポンプ１５４、１６４を一般的に必要とすることになる。しかし、利点は、目詰まり及び流れ抵抗にさほど影響を受けないことであろう。
【００４３】
連続混合
図１に示すシステム１００のような様々な流体分析システムのいずれも、様々な作動モードで作動させることができる。例えば、第１の作動モードは、連続混合と本明細書で呼ぶものである。連続混合モードに関する連続とは、高圧自噴ライン１２６からサンプリングされた累層流体及び試薬が、システム１００が安定した信号を流体質問器１４０から取得することができる平衡状態に到達することを可能にするのに十分な持続時間にわたってシステム１００内で流れていることを示唆している。例えば、流量、容積、及び死空間のような特徴に基づいて、平衡に到達するのに必要とされる時間は、数分まで又はそれよりも多く掛かる場合がある。
【００４４】
連続混合モードは、掘削坑環境（すなわち、坑内）において流体サンプルの化学分析中に様々な方法で使用することができる。例えば、連続混合をシステム１００の坑内較正に用いることができる。坑内較正を達成して、試薬の呈色又は光源及び検出器の経年変化、又は基準の変化を引き起こすことがあり得る他のいずれかの影響に関して検査することができる。自噴ライン内の流体の呈色でさえも、サンプリングされた累層流体のみを用いた第２の測定値を使用することによって検出することができる。このような較正測定値に従って混合比を調節し、流体質問結果を最適化し、それによって測定範囲を拡大することができる。
【００４５】
本明細書に説明する混合及び質問技術に従って流体サンプル内の硫化物のような検体の濃度を判断するのに１回の測定で十分とすることができることが一般的に理解される。しかし、様々な混合でのこのような測定の繰返しを行って精度を改善することができることも認められる。例えば、このような反復測定値の平均を使用して硫化物濃度を計算することができる。代替的に又は追加的に、曲線当て嵌め（例えば、最良直線当て嵌め）のような推定値を測定値点を通じて計算することができる。後者の方法は、反復測定におけるオフセットが補正されるという点で利点を提供する。
【００４６】
図２は、室温及び大気圧で硫化物検出のために構成された流体質問器を使用して得られた例示的な吸光率測定値を示している。光学質問器を使用して、約４００ｎｍでピーク吸光率を有する流体サンプル試薬混合物の吸光率を検出した。吸光率１８０は、測定値の数に対してプロットされている。硫化物は、硫化ナトリウムの形態で添加され、２％ポリ（酢酸）（ＰＡＡ）水溶液中に供給されたカドミウムと反応させた。混合比を変えて、同じサンプルの複数の混合比１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃ、１８２ｄ、１８２ｅ、１８２ｆ（全体的に１８２）での測定値を取得した。各ピーク領域１８２は（例えば、ほぼ１５０回、３００回、５００回、６５０回、８５０回、及び１，０５０回の測定での）、それぞれの混合物の反復質問に関連する。混合比が連続サンプルで増大する時に、それぞれの吸光率は、図示のように増加する。各ピーク領域１８２はまた、実質的に同じ混合比での複数の測定値（例えば、３０〜４０回の測定値）も表している。
【００４７】
ピーク領域間にある谷又はトラフ１８４ａ、１８４ｂ（全体的に１８４）は、試薬のみが流れる時に取った測定値に対応する。例示的な例において観測することができるように、トラフ１８４の各々は、ほぼ同じ比較的低い吸光率を有する。トラフを通るように引かれた破線１８６は、試薬だけの基準測定値を示している。図示のように、基準１８６は、実質的に水平であり、実験での反復測定に対して殆ど変化が発生しなかったことを示唆している。しかし、一部の状況では、１つ又はそれよりも多くのファクタにより、例えば、試薬染料の呈色、流体が質問される窓の汚れ、又は流体質問器１４０の性能変動などである変化がもたらされる場合がある（図１）。存在してこのような測定に従って検出された時のこのような変動により、基準トラフ測定値のシフトがもたらされる。他の全てが等しい状態で、このような変動の量を使用して、混合物が検出された期間中の吸光率測定値１８２を補正し、その他の方法で変動に対処し、事実上測定値を較正することができる。
【００４８】
混合物が検出された各領域１８２内で、反復測定値の平均を取ることによって平均吸収値を各ピーク領域に関連付けられた複数の（例えば、３０〜４０回）測定値から計算することができる。例えば、図２の結果に対してこのようにして取得した平均吸収値を図３に示している。理論的な硫化物濃度に対して、各ピーク領域及びその関連のポンプ速度の平均吸収値を座標軸上にプロットしている。例えば、試薬及び検体溶液の正確な容積を知り、次に、試薬と検体の間に内在する化学反応の容積分析を実行することによって理論的な濃度を判断することができる。図示のようにかつプロットした平均値に適合した直線によって示すように、線形結果が得られている。本明細書に図示して説明するように、このような容積測定システム内の化学反応を達成した時に、吸光率の物理特性を検体濃度の指標として使用することができる。例えば、直線関係を利用して異なる測定吸光率での濃度を予想することができる。
【００４９】
混合器をゴム管により光学系及びプランジャに接続した状態で、プラスチックチップを使用して上述の結果を取得した。このような流体分析システムを通るように流体を引けば、その結果、圧力降下が発生し、気泡の形成がもたらされるように考えられている。流体中の成分、例えば、油中のメタン又は水中の二酸化炭素により、気泡の層を発生することがあり得る。気泡のこのような層を防止するために、ポンプ１５４、１６４の作動中にもたらされる圧力降下を最小にすべきである。流量を低減し及び／又は流れ抵抗を低減することによってこのような望ましい結果を達成することができる。例えば、流れ抵抗は、経路長の短縮及び／又はチャンネルの相対的な拡幅により低減することができる。
【００５０】
滴定
本明細書に説明する様々な流体分析システムの別の作動モードは、滴定である。滴定は、終点に到達するまで既知の濃度を有する試液の添加により、検体溶液の未知の濃度の判断を可能にすると一般的に理解される。終点は、色変化、沈殿、又はそうでなければ観測可能な変化のようなあらゆる検出可能な手段によって示すことができる。検体溶液の未知のサンプルの初期濃度は、終点で存在するサンプル及び試薬の量（すなわち、容積）から計算することができる。滴定は、アルカリ度、塩化物濃度、及びバリウム濃度を含め多くの検体の判断に使用される。判断した混合比と共に、内在する化学反応又は測定物理特性間の所定の関係を理解して検体の濃度を判断することができる。
【００５１】
マイクロ流体滴定において、混合比を変えて終点を判断する。混合比は、段階的変化、連続的、又は段階的及び連続的の何らかの組合せで変えることができる。混合比の段階的変動は、混合比が全ての測定値で異なるいくつかの測定を行うことに比するものである。いずれかの特定の混合割り当ての測定を繰返して、例えば、関連の混合比の指標として平均化することができることが理解される。正に通常滴定のように、終点は、例えば、色変化、沈殿、又は他の検出可能な特性（例えば、ｐＨの変化、塩分）のような終点指標の達成により判断することができる、
【００５２】
このような手法に使用される容積測定段階サイズは、比較的小さいものであるべきであり、その理由は、終点は、典型的には、２つの隣接した段階の間に一般的に発生する観測物理特性の突発的かつ劇的な変化により観測されるからである。少なくとも一部の実施形態では、終点に関連付けられた混合物は、終点指標が観測される混合物比の近似値と考えられる。少なくとも一部の他の実施形態では、終点指標が観測される前後に、終点に関連付けられた混合物は、１つ又はそれよりも多くの観測の間で補間される。代替的に又は追加的に、比較的粗い段階サイズを用いて、２つの隣接した段階の間に発生する終点を最初に隔離することができる。処理は、次に、第２のより細かい段階サイズで特定された段階の間で繰返して、終点に関連付けられた混合物の位置をより正確に識別することができる。処理は、更により細かい段階サイズに対して必要に応じて繰り返すことができる。
【００５３】
連続的に変化する混合比の方が、一般的に処理しにくい。流量は、両方の流体が一緒になる点（例えば、接合点１７２（図１））と流体質問器１４０間の移動時間が既知であるように、非常に正確に知っておく必要がある。
【００５４】
別の滴定手法は、混合比の指標として染料濃度に依存するものである。この手法は、試薬に添加されるその染料又は終点を示す染料において比較的影響を受けないとすることができる。しかし、後者の場合には、終点に到達する前後に光学吸光度を示す染料が必要である。多くのｐＨ感応染料は、この挙動を示している。
【００５５】
図４を次に参照すると、室温及び大気圧で溶液のアルカリ度を判断する実験の結果が示されている。一例として、５ｍＭＮａＯＨ溶液を０．０１８２Ｎ硫酸で滴定する。酸は、０．０９５２ｍＭのｐＨ感応染料であるブロモクレゾールグリーンを含む。染料を光学質問器によって得られた混合物の吸光率スペクトルで識別することができるように染料のモル吸収係数を実験の前に判断した。試薬及び検体溶液の混合比を変えてポンプ速度（又は容積変化）に従って追跡する時に、吸光率を酸及びアルカリに対して測定する。酸及びアルカリの１つ又はそれよりも多くの吸光率の突発的変化が約０．２２５の混合比で観測されるまで、混合物は、滴定中に変化させられる。混合比変化の段階的増加を図示のように継続した。例えば、このような処理は、本明細書に説明する流体分析システムのいずれかを使用して掘削坑環境内で達成することができる。
【００５６】
有用なことに、酸（４００ｎｍ）とアルカリ（５７０ｎｍ）の混合比は、染料濃度から判断可能にすることができる。このような混合比は、相対ポンプ速度から判断した混合比と比較することができる。例示的な実施例において、図５に示すように、混合比は、線形であり、ポンプ速度から判断されるような混合比と良好に一致する。図５は、光吸収率から計算した混合比対ポンプ速度から計算した染料濃度を示している。
【００５７】
図６は、アルカリピークに対する酸性ピークの割り当て量（酸ピーク／アルカリピーク）として判断されたピーク比対ポンプ比から判断された混合比を示している。酸ピーク及びアルカリピークの各々は、図４の結果から判断され、次に、図５にプロットした比として公式化することができる。酸ピーク（４００ｎｍ）：アルカリピーク（５７０ｎｍ）の比が混合比の関数としてどのように変わるかを明確に見ることができる。理論的な終点は、約０．２２０の混合比であるように計算される。この終点は、染料濃度を混合比判断の有効な指標とすることができることを示すピーク比が増加し始める点である。
【００５８】
流れ注入分析
本明細書に説明する様々な流体分析システムの別の作動モードは、「流れ注入分析」と呼ばれる。流れ注入分析において、溶液（例えば、サンプリングされた形成流体）の小さいサンプルは、流れ中の試薬に「注入」される。一部の実施形態では、試薬を流れ中のサンプルに注入することができる。図１に示すシステム１００を参照すると、このような注入流れは、第１の速度（ｄｘ1／ｄｔ）で前進して第１の容積測定変化率（ｄＶ1／ｄｔ）に従って第１のリザーバ１０２の容積を低減する第１のプランジャ１５２を有することによって達成することができる。第２のプランジャ１６２は、それぞれの速度（ｄｘ2／ｄｔ）で引いてそれぞれの容積変化率（ｄＶ2／ｄｔ）に従って第２のリザーバ１１２の容積を増大させることができる。弁１３２が開状態で相対的な容積変化率を使用し、試薬（第１のリザーバ１０２から）の相対流量を制御して、上述のように累層流体（自噴ライン１２６から）のサンプルを選択的かつ独立してサンプリングすることができる。
【００５９】
例えば、プランジャ１５２、１６２を前進させる／引いて同等の容積変化率（−ｄＶ1／ｄｔ＝ｄＶ2／ｄｔ）を達成することができる。自噴ライン１２６内を流れる形成流体がサンプリング流体導管１２８を通って（すなわち、弁１３２が開）流体導管１０６に露出されると仮定して、接合部１７２での圧力の均衡は、流体質問器１４０を過ぎて試薬の実質的に純粋な流れをもたらす。自噴ライン１２６からのサンプリングされた形成流体を導入し、相対的な容積変化率を変えることによって試薬と結合することができる。例えば、より速い速度で短い瞬間に第２のプランジャ１６２を選択的に引く（ｄｘ2／ｄｔを増大させる）ことにより、第２のリザーバ１１２の容積変化率（ｄＶ2／ｄｔ）を増大させる。第１及び第２のリザーバ１０２、１１２の間の容積の変化の差（例えば、第１のリザーバが崩壊するよりも迅速に拡張する第２のリザーバ）は、サンプリング流体導管１２８からのサンプリングされた形成流体の流れによって取り上げられる。結果は、試薬及び流体質問器１４０を過ぎて引かれた流体サンプルの混合物である。
【００６０】
例えば、純粋な試薬から試薬及びサンプリングされた形成流体の混合物への混合物内の得られる変動により、結果として流体の検出物理特性の対応する変動が発生する。光学流体質問器（例えば、分光計）を使用して、試薬／混合物の吸光率の変動を観測することができる。サンプリングされた形成流体内の選択的検体を示す吸光率ピーク（対応する波長）を追跡する時に、吸光率の短いピーク対時間（サンプル番号）が、検出器１４４により検出される。このようなピークが結果として発生する吸光率の変化は、サンプリングされた流体と、光学流体質問器１４０の質問領域を通過する試薬との混合物を提供する。ポンプ速度の変動と、サンプリングされた流体が試薬に導入される接合部１７２と質問ゾーンの間の流体移動時間から生じる吸光率変化の検出との間に恐らく何らかの遅延があると考えられる。例えば、ピーク高さ（すなわち、最大吸光率）に従って又は吸光率ピーク下の領域を積分することによってピーク変動を分析することができる。
【００６１】
流れ注入分析の少なくとも１つの利点は、連続基準測定が、本来、試薬及び検体の混合物が検出される期間の間の時間で発生する実質的に純粋な試薬の流れ（サンプル）により行われることである。このような基準を利用して、システム１００及び試薬の１つ又はそれよりも多くの変動を検出し、少なくとも一部の例において、このような基準を利用して測定値を較正し、基準内で観測されたあらゆるオフセットを考慮することができる。更に、流れ注入分析は、比較的速くかつ混合の期間中に注入される比較的少量のような限られた量の流体サンプルを使用する。流れ注入分析により、連続混合モードで行われる場合があるような終点又は平衡に到達するのに十分なサンプル及び試薬を使用する必要性が軽減される。代替的に、結果として質問した特性（例えば、吸光率）の検出可能な変動が得られることを条件として少量のサンプルを使用することができる。少量のみを使用することによってサンプリングされた形成流体を分析することができる点は、特に、金属イオンとの硫化物の反応の場合と同様に、析出の発生が可能である状況に有用である。
【００６２】
実施例では、２つのシリンジポンプ（１５４、１６４）、スネーク混合器（１１６）、及び光学セル（質問器１４０）を使用して図１に関連して説明するシステム１００を模倣した。一方の注射器１０２にはＣｄ−ＰＡＡ−水溶液（例えば、試薬）を満たし、押し進めるように構成されたものであり、他方の注射器１１２は、引くように構成されたものであった。自噴ライン（１２６）は、硫化ナトリウム溶液（例えば、サンプリングされた形成流体）を満したエルレンマイヤーフラスコにより模倣した。ポンプ１５４、１６４は、約０．５ｍｌ／ｍｉｎの速度で押す／引くように構成されたものであった。引き速度を約１５秒間約０．７ｍｌ／ｍｉｎに上げ、次に、もう一度、約０．５ｍｌ／ｍｉｎに落とした。高い方の引き速度により、エルレンマイヤーフラスコからの硫化物を第１のシリンジポンプ１５４からの試薬流において注入することができた。この構成を使用して光学セルにより測定された光学応答を記録して図７に示している。図は、注入前領域、次に、注入に対応する実質的なピーク、次に、注入後の期間中のピークの後縁に関連して一般的な流れ−注入−分析応答を示している。ピーク吸光率は、少なくとも部分的にリザーバ１０２、１１２と質問器１４０間の移動時間のために注入のタイミングに対して僅かな遅延後に発生する。測定吸光率は、いわゆる注入後の期間におけるいくつかの更に別の小さなピークを含む。これらのピークは、システム構成のアーチファクトから生じたものである。すなわち、小さなピークは、シリンジポンプ１５４、１６４の想定外の不均一な押し及び引きによるものであった。２つのシリンジポンプ１５４、１６４の相対的な容積変化率間の小さな変動により、少量の硫化物が、非注入期間中に試薬流に入った。想定外の硫化物により、結果として小さな検出可能な変動が発生した。この影響は、注入容積が小さいほど及び／又は短いほど一般的により深いものである。このような想定外の結果は、より正確なポンプ１５４、１６４を使用することによって回避することができる。しかし、比較的小さいピークは、例えば、閾値、例えば、注入を示す０．１よりも大きい吸光率を確立することによって区別することができることに注意すべきである。
【００６３】
図８〜図１３は、室温及び大気圧で取得した硫化物検出に関する測定吸光率の結果を示している。図８〜図１３に示す結果を取得する際に使用した実験的な構成は、開放出口を用いて押し進められる２つの注射器を含むものであった。本明細書に説明するシステム及び技術のいずれかを使用して、類似の結果は、試薬及びサンプリングされた形成流体の混合、次に、掘削坑内の混合物の質問によって達成することができる。注入を模擬するために、両方ともシステムを通るように流体（試薬及び硫化物溶液）を押し進める２つのシリンジポンプを使用した。硫化物は、１．７５％ＰＡＡ水溶液中でカドミウム（例えば、２ｍＭのＣｄＳＯ4）と反応する。図８は、硫化ナトリウム溶液（Ｎａ２Ｓ）への１０ｍＭのうち１００μｌの反復注入の生データを示している。１００μｌ硫化ナトリウム溶液を６００μｌ／ｍｉｎの速度で注入する。各注入は、４００ｎｍで得られる混合物の吸光率の実質的な増加により観測可能である。試薬の流量は、約１ｍｌ／ｍｉｎである。９５０μｍで取得した混合物の基準吸光率を図８の生データにも示されている。４００ｎｍでの被補正吸光率は、４００ｎｍでの吸光率から９５０ｎｍでの吸光率を減算することによって取得することができる。図８のデータに適用されたこのような補正の結果を図９に示している。
【００６４】
少なくとも一部の実施形態では、例えば、注入前の最後の１０個の測定値の平均を減算してあらゆる基準オフセットを補正することによって最大吸光率を計算することができる。例示的な実施例において、６個の測定値の平均吸光率は、００８の標準偏差で約０．２５５であり、従って、良好な反復性が示されている。
【００６５】
図１０は、カドミウム含有試薬（３．５ｍＭ−ＣｄＳＯ４、水中での１．７５％のＰＡＡ溶液）内への１６．７ｍＭ硫化ナトリウム溶液（Ｎａ２Ｓ）の５回の注入の結果を示している。注入時間は、１５秒であり、注入容積を１２μｌずつ上げた（図示の５つのこのような段階に関する結果）。試薬流量は、１．０ｍｌ／ｍｎであり、５つの増加中の注入流量は、４８μｌ／ｍｉｎ、９６μｌ／ｍｉｎ、１４４μｌ／ｍｉｎ、１９２μｌ／ｍｉｎ、及び２４０μｌ／ｍｉｎであった。
【００６６】
グラフは、他の基準波長（すなわち、７００ｎｍ及び９５０ｎｍ）での４００μｍ吸光率応答及び限られた応答のみにおける各注入期間中の明確な増加を示している。単一の注入後の吸光率は、サンプル中の硫化物濃度を判断するのに十分であることが明らかである。同じく観測することができるように、基準チャンネルの減算後のピーク高さは、サンプルの相対容積に対して線形に変化する。線形の関係は、図１１の方が良好に観測され、図１１では、ピーク補正吸光率値が、サンプル及び試薬の容積比に対してプロットされている。図示のように、測定値は、直線に沿って実質的に下降している。ここでもまた、線形の関係に従って試薬サンプル混合物のピーク測定光吸収率をサンプル割合容積比に関する指標として使用することができることが明らかである。
【００６７】
注入時間の関数としての吸光率の別の関係を図１２に示している。この例において、４００ｎｍ注入ピークの各々の下の区域は、別々に積分される。５つの注入期間の各々の得られる区域は、試薬−サンプルのサンプル割合に対してプロットされている。同様に、測定値は、図示のように直線に沿って実質的に下降している。ピークの下の表面積も、計算濃度との良好な関係を示すことが、同じく明らかである。表面積方法は、ピーク拡張に対しても受ける影響は小さい。更に、表面積は、注入点及び検出器が十分に遠く離れた方向にある場合は注入速度とは独立している。検出器（質問器）までの移動時間は、注入時間よりも長いものであるべきである。時には、ピークの正しい終点の判断は、この手法を使用しても困難である可能性がある。
【００６８】
測定値の精度を改善するために、単一の測定値の代わりに、異なるサンプル容積によるいくつかの測定を行うことができる。サンプル割合と吸光率の間のこのようにして取得した線形の勾配は、硫化物濃度に直接に関連するが、より正確な結果が得られる。
【００６９】
流れ注入分析において、単一の注入後の吸光率は、サンプル中の硫化物濃度を判断するのに十分である。しかし、このピーク高さは、流量及び注入時間に強く依存する。従って、流量及び注入時間（容積）の正確な制御を行うことが必要である。更に、少なくとも一部の実施形態では、測定に使用されるように較正曲線を流量及び容積条件下で取得することが望ましい。このような較正曲線において、流れ注入分析における濃度の変化に対する吸光率の感度（勾配）は、連続混合よりも小さい。連続混合においては、平衡状態に到達し、一方、流れ注入分析においては、このような平衡状態に必ずしも到達するというわけではない。図１３は、最大吸光率ピーク高さが２０秒に近い注入時間で得られることを示している。これらの２０秒は、連続混合作動モードに説明するように、連続混合に関する最小時間の一例として見ることができる。
【００７０】
２つよりも多いプランジャを有する方式
より複雑な流体処理シナリオを可能にする流体分析器の他の実施形態が考えられている。例えば、１つ又はそれよりも多くの付加的な可変容積リザーバ及び対応するプランジャの追加により、多くの新しい機会が生まれる。一例として、図１４は、第１のプランジャ２５２ａと第１のポンプ２５４ａとを有する第１の流体リザーバ２０２ａと、第２のプランジャ２６２と第２のポンプ２６４とを有する第２の流体リザーバ２１２とを含むという点において図１のシステム１００と類似のシステム２００の図を示している。第１及び第２のリザーバ２０２ａ、２１２の開放端２０４ａ、２１４は、同様に流体導管２０６ａのそれぞれの端部に結合され、流体サンプルポート２２０は、流体導管２０６ａに沿って連続的に配置された第１の流体リザーバ２０２ａ及び流体混合器２１６の間の位置で流体導管２０６ａと流体連通している。質問器２４０は、流体混合器２０４と第２のリザーバ２１２の間に流体の光学特性からのデータを取得するように同様に構成される。上述の場合のように、例示的な実施形態では、流体質問器２４０は、窓２４６ａ、２４６ｂ、光源２４２、及び流体の吸光率を測定するように構成された検出器２４４を含む。
【００７１】
システム２００は、第３のプランジャ２５２ｂと第３のポンプ２５４ｂとを有する第３の流体リザーバ２０２ｂにより前の実施例から区別される。第２の弁２３２ｂが、第３の流体リザーバ２０２ｂの開放端とサンプルポート２２０の間に設けられる。第２の弁２３２ｂを操作して、第３のリザーバ２０２ｂを含むサンプル導管２２８を高圧ライン２２６からサンプルポート２２０を通る形成流体の流れから選択的に隔離するか又はその流れに露出することができる。
【００７２】
弁２３２ａ、２３２ｂを有する第３のプランジャ２５２ｂを使用して、自噴ライン２２６から選択的に形成流体をサンプリングし、次に、システム２００を通るようにサンプルを押し進めることができる。例えば、第２の弁２３２ｂにより、システム２００は、自噴ライン２２６から流体サンプルを取得することができる。例えば、第３のプランジャ２５２ｂを引いて第３のリザーバ２０２ｂの容積を拡張することができる。第１の弁２３２ａが閉状態かつ第２の弁２３２ｂが開状態で、このような作用により、第３のリザーバ２０２ｂ内で自噴ライン２２６からサンプルを回収し、一方、第２の弁２３２ｂは開状態、かつ第１の弁２３２ａは閉状態である。第１の弁２３２ａを開き、第２の弁２３２ｂを閉じた後に、第３のプランジャ２５２ｂの前進により（すなわち、リザーバ容積の崩壊）、流体サンプルが押し進められて第３のリザーバ２０２ｂからシステム２００の残りを通り、流体サンプルが接合部２７２を通り、かつ混合器２１６の方向に前進する。第１及び第２のポンプ２５４ａ、２６４を操作して、同様に、望ましい比で第１のリザーバ２０２ａからの試薬を混合し、かつ第２のリザーバ２１２内の廃棄物を回収することができる。
【００７３】
少なくとも一部の実施形態では、試薬をサンプルと混合する前に流体サンプルの背景測定を行うことができる。プランジャ２５２ａ、２５２ｂが押し進む速度により、混合比が決まる。少なくとも一部の実施形態では、プランジャ２５２ａ、２５２ｂ、２６２の１つ又はそれよりも多くは、制御方式でリザーバ２０２ａ、２０２ｂ、２１２の容積を変えるように受動プランジャの作動が他の２つのプランジャの変形によって達成されるように受動とすることができる。ポンプ２５４ａ、２５４ｂ、２６４がそれぞれのプランジャ２５２ａ、２６２、２５２ｂを駆動するエンジンを有する範囲で、少なくとも一部の実施形態では、プランジャの１つは、プランジャの１つに対してエンジンが必要とされないように、他のプランジャの１つ又はそれよりも多くの圧力変動により作動させることが可能である。このシステム構成２００は、流れ注入測定が行われる時に特に有用である。
【００７４】
このシステム２００の少なくとも１つの利点は、形成流体のサンプルの注入の期間中でさえも、第２の弁２３２ｂを使用して完全にシステム２００を自噴ライン２２６から隔離することができることである。これを達成することができるのは、その後の化学分析を予想して、サンプルは、得られた状態で第３のリザーバ２０２ｂ内に格納することができるからである。このような機能により、マイクロ流体システムのようなシステム２００の影響を受けやすい実施形態が、作動期間中に及び非作動期間中に自噴ライン力学の変動に不要に露出される可能性が取り除かれる。実際には、自噴ライン２２６にシステム２００が露出されることは、形成流体のサンプルが自噴ライン２２６から得られて第３のリザーバ２１２内の格納される短い期間に限定することができる。  
【００７５】
少なくとも３つのプランジャシステムの別の変形により、例えば、次々の又は一斉の２つ又はそれよりも多くの異なる試薬の混合が考慮される。これは、２つの薬剤を次々と添加すべきである場合又は２つの薬剤が共に安定していない場合に有用とすることができる。このような手法は、サンプルポート２２０を通じて第３のリザーバ２０２ｂ内に格納された第１の試薬を高圧自噴ライン２２６から得られたサンプルと混合することを可能にするサンプル導管２２８内の第１の接合部２８２を含む。作動面において、第１及び第２の弁２３２ａ、２３２ｂを開くことができ、自噴ライン２２８、２０６ａ及び混合器２１６内で３つ又はそれよりも多くのリザーバ２０２ａ、２０２ｂ、２１２の各々と自噴ライン２２６の間の圧力平衡を可能にすることができる。少なくとも一部の実施形態では、第１のリザーバ２０２ａは、第２の試薬が予め装填される。従って、第１と第３のリザーバ２０２ａ、２０２ｂからの試薬及びサンプリングされた流体の１つ又はそれよりも多くの選択的な混合物を３つの対応するポンプ２５４ａ、２６４、２５４ｂの選択的な作動により取得することができる。３つのリザーバ容積Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3の変化率は、選択的な混合物をもたらす。全てのプランジャの正確な制御は、このような混合物の制御に好ましい。
【００７６】
３つ又はそれよりも多くのプランジャシステムの更に別の変形において、全ての３つ又はそれよりも多くの流れは、１つの共通位置で一緒になる。ここでもまた、これは、２つの薬剤を一緒に格納することができない時に有用である。別の用途は、洗浄にポンプ２５４ａ、２６４、２５４ｂの１つを使用することである。試薬とのサンプルの反応により析出又は光学窓の汚れが発生する可能性がある場合に、ポンプ２５４ａ、２５４ｂの一方を使用して経路を通るように洗浄剤を押し進めることができる。所定の数の洗浄サイクルを達成することができるように十分な洗浄剤をリザーバ２０２ａ、２０２ｂの一方に予め装填することができ、洗浄液は、混合器を通って流体質問器２４０の位置を通過する。
【００７７】
図１５を次に参照すると、上述のシステムの変形が示されており（２００’）、廃棄物ポンプ２６４は、高圧自噴ライン２２６への再度の直結を優先して放棄される。例示的な実施形態では、混合物は、第１と第３のポンプ２５４ａ、２５４ｂのポンプ速度に従って制御される。それぞれの内容物を混合器２１６内に押し進めるためにポンプ２５４ａ、２５４ｂを前進させた時に、混合物は、戻り導管２９６を通ってかつ高圧自噴ライン２２６内の廃棄物ポート２９０に向けて前進する。従って、廃棄物は、掘削坑環境に露出されることなく自噴ライン２２６に戻される。流体圧力は移行の瞬間の間を除き流体導管２２８、２０６ａ、２９６内で全体的に均衡が保たれているので、廃棄物ポート２９０を通じた自噴ライン圧力に露出されても問題にはならない。
【００７８】
別の変形（図示せず）において、システム２００’は、更に、例えば、流れ注入モード作動に対してより広範囲な試験に適合するようになっている。変形システムは、２つのプッシングプランジャ２５２ａ及び２５２ｂと、混合器２１６と、流体質問器２４０とを含み、また、回収リザーバがなく、任意的に第１及び第２の弁２３２ａ、２３２ｂがなくても使用することができる。第１のリザーバ２０２ａは、試薬で満たされ、一方、第３のリザーバ２３２ｂは、サンプルで満たされる。充填前のリザーバ２３２ｂの使用により、通常作動中の第１の段階、すなわち、第１の弁２３２ａが閉状態かつ第２の弁２３２ｂが開状態でリザーバ２３２ｂを充填する段階、次に、第２の弁２３２ｂを閉じ、第１の弁２３２ａを開く段階が排除される。
【００７９】
圧力補償
休止時に本明細書に説明するプランジャ（すなわち、ピストン）に掛かる力は、プランジャの上の圧力差及びプランジャの直径に依存する。作動中に、流体の密度及びプランジャが移動中の速度に依存する付加的な力は、能動的である。非常に小径のプランジャ（例えば、１ｍｍ又はそれ未満）は、プランジャを駆動する通常のポンプ又はエンジンが非常に実現可能であるように、必要とする力は、高圧下でさえも比較的小さい。しかし、多量の試薬が入るように構成されたリザーバに対して、プランジャの直径、従って、プランジャ自体は、より大きくなければならない。力が強いほどプランジャを駆動するのに強いエンジンが必要になることになる。休止中のプランジャに掛かる力は、直径の二乗（すなわち、プランジャの表面積）に比例する。少なくとも一部の実施形態では、比較的大きいプランジャに掛かるこのような過剰な力は、プランジャの上の圧力差を低下させることによって低減することができる。
【００８０】
図１６は、プランジャ３５２の上の圧力差が実質的にゼロであるプランジャ３５２を示している。プランジャ３５２は、可変容積リザーバ３０２の一部を形成する。リザーバ３０２は、プランジャ３５２背後の密封容積に開く自噴ライン３２６への開口部３０５を有する。開口部３０５は、第１の圧力均衡ポート３０５と呼ばれる。第１の圧力均衡ポート３０５は、第２の圧力均衡ポート３０７を通る高圧自噴ライン３２６と流体連通している。第２の流路３０９は、第１及び第２の圧力均衡ポート３０５、３０７間に流体連通している。プランジャ３５２の前方表面上に配置された流体リザーバ３０２のその部分は、導管３０６及びサンプルポート３２０を通じて自噴ライン圧力にも露出される。従って、実質的に同等の圧力がプランジャ３５２の両側に掛かり、プランジャ３５２に作用する得られる力は、対向するものであり、実際上互いに取り消される。
【００８１】
プランジャ３５２の後向き面と高圧自噴ライン３２６とのこのような開放接続の結果として、プランジャ３５２の上の圧力降下は、比較的小さいポンプ（エンジン）を使用してプランジャ３５２を駆動することができるように最小にされる。自噴ライン３２６とプランジャ３５２の間の第２の流体導管３０９が流体リザーバ３０２の容積よりも大きい場合に、第２の流体導管３０９は、プランジャ３５２の汚れを防止する油圧流体で満たすことができる。更に、輸送中又は井戸内に機器を降ろしている時の突然の衝撃の結果としてのプランジャの損傷を防止する弁２３２を追加することができる。他の圧力補償技術も実現可能である。このような圧力補償技術は、本明細書に説明する実施形態のいずれのプランジャの１つ又はそれよりも多くにも適用することができる。
【００８２】
図１７は、坑内条件下でサンプルを試薬と混合するための処理４００の実施形態を示している。処理４００は、反応剤が予め装填され、かつ流体導管に露出された開放端を有する第１のリザーバの容積を変える段階を含む。４１０では、第２のリザーバの容積も変え、第２のリザーバは、同様に流体導管に露出された開放端を有する。４１５では、第１及び第２のリザーバの開放端間の流体導管の領域を地下層から引かれた高圧流体の高圧流に露出する。４２０では、第１及び第２のリザーバの容積の相対変動に応答して流体サンプルが高圧流体の流れから抽出される。
【００８３】
図１８は、坑内条件下でサンプルを試薬と混合する別の処理４５０の実施形態を示している。処理は、４５５で高温度及び高圧力を有する掘削坑内に反応剤を供給する段階を含む。掘削坑内の温度及び圧力の各々は、掘削坑表面での対応する温度及び圧力より実質的に大きい。４６０では、容積比に従って掘削坑内で反応剤の少なくとも一部分を形成流体のサンプルと混合する。得られる混合物は、容積比に応答する物理特性を有する。４６５では、混合物の物理特性を判断する。少なくとも一部の実施形態では、判断された物理特性は、混合物の容積割り当て量を示している。
【００８４】
「生の流体」という用語は、単一相のままである加圧されたリザーバ流体サンプルを指すために一般的に使用される。
【００８５】
以上の説明を読んだ後に本発明の多くの変形及び修正が間違いなく当業者に明らかになるであろうが、例示として図示及び説明した特定的な実施形態は、いかなる点においても制限的と見なすことを意図していないことは理解されるものとする。更に、本発明を特定の好ましい実施形態を参照して説明したが、本発明の精神及び範囲の変形が当業者に想起されるであろう。上述の実施例は、単に説明を目的として示したものであり、いかなる点においても本発明の制限と解釈すべきではないことに注意されたい。
【００８６】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明したが、本明細書で使用した文言は、限定文言よりもむしろ説明及び例示の文言であることが理解される。その態様における本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、現在説明かつ修正されたように、特許請求の範囲内で変更を行うことができる。
【００８７】
本発明を特定の手段、材料、及び実施形態を参照して本明細書に説明したが、本発明は、本明細書で開示する詳細に限定されることを意図したものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲にあるように全ての機能的に同等な構造、方法、及び用途まで拡張される。
【符号の説明】
【００８８】
１００  坑内条件下で流体サンプルを試薬と混合するシステム
１０２  第１の流体リザーバ
１０４  開放端
１０６  流体導管
１１２  第２の流体リザーバ
１１６  流体混合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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