ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ

1. Способ обнаружения по меньшей мере одного из аналита или состояния текучей среды в подземном пласте, включающий:
функциональное соединение источника излучения по меньшей мере с одним оптическим волокном, соединенным с датчиком, содержащим оптически чувствительные материалы, содержащие по меньшей мере одно из: хромофоров, флуорофоров, металлических наночастиц или наночастиц оксидов металлов, диспергированных в оптически прозрачном проницаемом матричном материале;
контактирование датчика внутри ствола скважины с текучей средой и пропускание текучей среды через по меньшей мере часть датчика, содержащую оптически чувствительные материалы;
передачу электромагнитного излучения от источника излучения через по меньшей мере одно оптическое волокно к датчику; и
измерение по меньшей мере одного из спектра поглощения, спектра излучения, максимальной интенсивности поглощения или максимальной интенсивности излучения электромагнитного излучения, проходящего через датчик, после контактирования по меньшей мере некоторых из оптически чувствительных материалов с текучей средой.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактирование датчика в стволе скважины с текучей средой и пропускание текучей среды через по меньшей мере часть датчика, содержащую оптически чувствительные материалы, включает одно из физической адсорбции аналита в текучей среде на оптически чувствительных материалах или химического реагирования оптически чувствительных материалов с аналитом.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение по меньшей мере одного из спектра поглощения, спектра излучения, максимальной интенсивности поглощения или максимальной интенсивности излучения электромагнитного излучения, проходящего через датчик, включает в себя измерение длины волны для которой наблюдается максимальная интенсивность поглощения электромагнитного излучения, проходящего через датчик.
4. Способ по п. 3, дополнительно включающий:
выбор оптически чувствительных материалов, содержащих хромофоры; и
химическое реагирование по меньшей мере некоторых хромофоров внутри датчика с аналитом в текучей среде.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий определение концентрации сероводорода в текучей среде на основании по меньшей мере одного из измеренного спектра поглощения, спектра излучения, максимальной интенсивности поглощения или максимальной интенсивности излучения электромагнитного излучения, проходящего через датчик, после контактирования по меньшей мере некоторых из оптически чувствительных материалов с текучей средой.
6. Способ по п. 5, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих: родамин В, хромофорный комплекс меди(II), наночастицы меди, 2,6-дихлорфенолиндофенол, хлорнитробензофуразан или м-бромбиамин.
7. Способ по п. 5, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих наночастицы по меньшей мере одного из: золота, серебра, палладия или платины.
8. Способ по п. 5, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих по меньшей мере одно из: оксида цинка, оксида кадмия, оксида вольфрама или их комбинаций.
9. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор оптически прозрачного проницаемого матричного материала, содержащего пористое стекло.
10. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор оптически прозрачного проницаемого матричного материала, содержащего по меньшей мере одно из: поливинилиденхлорида, простого полиэфира, полиакрилата или полисилоксана.
11. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих наночастицы меди, диспергированные в оптически прозрачном проницаемом матричном материале.
12. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих наночастицы оксидов металлов, диспергированные в оптически прозрачном проницаемом матричном материале.
13. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор наночастиц оксидов металлов, содержащих оксиды железа.
14. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий выбор оптически чувствительных материалов, содержащих материал, выбранный из группы, состоящей из: п-азидофенилаланина, родамина, дансилазида и дицианометиленгидрофурана.
15. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий размещение отражающего материала на стороне датчика.
16. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно включающий:
воздействие на оптически прозрачный матричный материал, по существу не содержащий оптически чувствительных материалов, текучей средой; и
определение степени ослабления электромагнитного излучения в текучей среде с оптически прозрачным матричным материалом.
17. Узел скважинного оптического датчика, содержащий:
датчик, функционально связанный с по меньшей мере одним компонентом скважинного оборудования, причем датчик содержит оптически чувствительные материалы, содержащие одно из хромофоров, флуорофоров, металлических наночастиц или наночастиц оксидов металлов, расположенных в проницаемом оптически прозрачном матричном материале;
источник излучения, соединенный с датчиком через волоконно-оптический кабель, причем источник излучения выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения для передачи через по меньшей мере одно оптическое волокно волоконно-оптического кабеля; и
детектор, соединенный с датчиком через волоконно-оптический кабель, причем детектор выполнен с возможностью измерения по меньшей мере одного из спектра поглощения,спектра излучения, максимальной интенсивности поглощения или максимальной интенсивности излучения электромагнитного излучения, проходящего через датчик.
18. Узел скважинного оптического датчика по п. 17, отличающийся тем, что оптически чувствительные материалы содержат наночастицы по меньшей мере одного из: золота, серебра, палладия, платины или меди.
19. Узел скважинного оптического датчика по п. 17, отличающийся тем, что оптически чувствительные материалы содержат:
по меньшей мере одно из родамина В, хромофорного комплекса меди(II), наночастиц меди, 2,6-дихлорфенолиндофенола, хлорнитробензофуразана или м-бромбиамина; и по меньшей мере одно из золота, серебра, платины, палладия, оксида цинка, оксида кадмия или оксида вольфрама.
20. Узел скважинного оптического датчика по п. 17, отличающийся тем, что датчик содержит по меньшей мере один хромофор, по меньшей мере один флуорофор и по меньшей мере одну металлическую наночастицу.