專利名稱：用于井下光學流體分析儀的高壓光學單元的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明 一般涉及在諸如油井或天然氣井的產(chǎn)碳氫化合物井的勘探和開 發(fā)中進行的地下地層評估和測試。更特別地，本發(fā)明涉及制造高壓光學單元
(optical cell)的方法和裝置，該高壓光學單元用于井下光學流體分析儀， 該井下光學流體分析儀用于分析在這類井中產(chǎn)生的流體。
背景技術(shù)：
為了評估井眼周圍的地下地層的特性，通常期望的是獲得并分析來自井 眼中的各種特殊位置處的地層流體樣品。這些年來，已經(jīng)開發(fā)了各種工具和 步驟以促進該地層流體評估工藝。這樣的工具的例子可在美國專利 No.6476384 ("384專利，，)中找到，其整個內(nèi)容在此引入以作參考。
如"384專利"中所述，斯倫貝謝的重復式地層測試儀(repeat formation tester) ( RFT)禾口模塊式地層動態(tài)測試儀(modular formation dynamics tester) (MDT)工具就是采樣工具的具體例子。特別地，MDT工具包括流體分析 模塊，用于分析由此工具采樣的流體。圖1示出了這樣的井下工具10的示 意性^L圖，該井下工具用于測試泥土地層(earth formation )并分析來自地層 的流體的組成。井下工具IO從測井電纜15懸掛在井眼12內(nèi)，測井電纜15 以傳統(tǒng)的方式連接到地面系統(tǒng)18。地面系統(tǒng)18結(jié)合有合適的電子儀器和處 理系統(tǒng)，該電子儀器和處理系統(tǒng)用于控制井下工具IO并分析從井下工具10 接收的信號。
井下工具10包括細長主體19,其封閉工具控制系統(tǒng)16的井下部分。細 長主體19還承載可選擇性伸長的流體接納/抽回組件20 (例如，如美國專利 No.3780575、美國專利No.3859851和美國專利No.4860581中所顯示和描述， 其全部內(nèi)容在此引入以作參考)和可選擇性伸長的錨定件21。流體接納/抽 回組件20和錨定件21分別設置在細長主體19的相對側(cè)上。流體接納/抽回 組件20被裝備用于選擇性地密封或隔離井眼12的壁部的一部分，使得與鄰 近的泥土地層建立起壓力或流體連通。流體分析模塊25也包括在細長主體19內(nèi)，獲得的流體穿過該細長主體而流動。然后獲得的流體可通過端口 (未示出)被排出返回到井眼12中，或被送至一個或多個樣品室22、 23用于在 地表處回收。流體接納/抽回組件20、流體分析沖莫塊25和到樣品室23、 23 的流動路徑的控制都由電動控制系統(tǒng)16、 18所維持。這些年來，已經(jīng)開發(fā)了各種流體分析模塊，連同諸如MDT工具的采樣 工具一起使用，以識別和表征由采樣工具抽取的地層流體的樣品。例如，美 國專利No.4994671 (于此引入以作參考)描述了示例性的流體分析模塊，其 包括測試室、光源、光譜探測器、數(shù)據(jù)庫和處理器。通過流體接納組件從地層抽:取到測試單元的流體被分析以測定地層流體的特性，該分析通過引導光到流體，檢測透射和/或反向散射光的光譜，再處理信息(基于數(shù)據(jù)庫中涉及不同光譜的信息)而進行。美國專利No.5167149和美國專利No.5201220(兩 者都在此引入以作參考)也描述了從窗/流體流界面在某一特定角度的反射 光，以確定流體流中的氣體的存在。此外，如美國專利No.5331156所述， 其通過以確定的預定能量采取流體流的光學密度(OD)測量，兩相流體流 的油和水的分數(shù)可被量化。隨著用于測量和檢定地層流體特性的技術(shù)變得更 加先進，對更高精度的地層流體分析工具的需求也日益增加。如本領域中所公知的，在傳統(tǒng)流體分析模塊中采用的光學硬件可能由于 在井下環(huán)境中經(jīng)受高壓而產(chǎn)生不利影響。例如，與生產(chǎn)的流體相接的光學窗 不能夠在極其高的壓力下保持密封。因而，對在某些深井中產(chǎn)生的流體不能 夠進行井下光學分析。與光學流體分析相關(guān)聯(lián)的電子儀器必須與井下狀況流 體地隔離，并且現(xiàn)有的窗不能夠承受在一些井中存在的高壓。因而，存在對于允許在高壓地下環(huán)境中進行光學流體分析的裝置和方法 的需求。更具體地，存在對于能夠承受高至30kpsi以及更高的壓力的高壓光 學單元的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了大量的實施例，這些實施例專注于改善或至少減小 一個或 多個上述問題的影響。根據(jù)至少一個實施例， 一種用于分析地下地層流體的 裝置包括井下工具、設置在井下工具內(nèi)的流體分析模塊、穿過流體分析模 塊的地層流體流動路徑、設置在流體分析模塊內(nèi)的第一空腔和第二空腔、以 及分別設置在流體分析模塊的第一空腔和第二空腔內(nèi)的第一窗和第二窗。第一窗和第二窗每個都包括拋光的外密封表面。在一些實施例中，該拋光的外密封表面包括諸如0.15a鏡面拋光的鏡面拋光。在某些實施例中，O型密封圈和備用密封件設置在空腔和窗之間的環(huán) 內(nèi)。備用密封件可以是PEEK備用圈，其設置在空腔內(nèi)并鄰近第一窗和第二 窗中的每一個。第一 O型圈和第二 O型圈可分別繞第一窗和第二窗的拋光 外密封表面設置。第一窗和第二窗的每一個都與它們各自的O型密封圈協(xié) 作，以承受30kpsi或更高的壓力。根據(jù)一些實施例，窗包括藍寶石圓柱體。此外， 一些實施例包括分別封 閉第一窗和第二窗的第一凸緣和第二凸緣。第一凸緣包括接收第一光通訊光 纖的輸入通道，并且第二凸緣包括接收第二光通訊光纖的輸出通道。該裝置的一些實施例包括設置在地層流體流動路徑中的第一內(nèi)流線插 入物(flowline insert)。該第一內(nèi)流線插入物保持第一窗和第二窗，并且該 第 一 內(nèi)流線插入物包括相接第 一窗和第二窗的流體通道。該裝置的某些實施例包括設置在第三空腔內(nèi)的第三窗，該第三空腔與第 一空腔和第二空腔軸向隔開。第三窗包括用于氣體檢測的角棱鏡。該第三窗 包括拋光的外密封表面。第三窗的拋光外密封表面可包括諸如0.15a鏡面拋 光的鏡面拋光。該裝置可還包括繞第三窗設置的O型密封圈和PEEK備用密 封圈。該第三窗與O型密封圏和PEEK備用密封圈協(xié)作以承受至少30kpsi。 該裝置可還包括第二內(nèi)流線插入物，其設置在地層流體流動路徑中鄰近第三 窗。該第二內(nèi)流線插入物可包括朝向第三窗敞開的總體上V型的流動槽。該裝置的一個實施例包括氣體探測器，該氣體探測器包括第三窗和角 棱鏡、鄰近角棱鏡的透鏡和LED、監(jiān)控光電二極管、以及探測器陣列，該探 測器陣列用于檢測來自LED并在第三窗和流過第二內(nèi)流線的流體之間的界 面處反射的光。光纖陣列板可接合在探測器陣列和角棱鏡之間。在某些實施例中，第三窗包括鄰近角棱鏡部的總體上長的圓形部。第三 凸緣可封閉第三窗。另外的實施例也提供了用于分析地下地層流體的裝置。該裝置包括井 下工具、設置在井下工具內(nèi)的流體分析模塊，該流體分析模塊包括光學單元 光譜儀和氣體檢測單元。光學單元光譜儀包括穿過流體分析才莫塊的地層流體 流動路徑、設置在流體分析模塊內(nèi)的第一空腔和第二空腔、以及分別設置在 流體分析模塊的第一空腔和第二空腔內(nèi)的第一窗和第二窗。第一窗和第二窗每個都包括拋光的外密封表面。氣體檢測單元包括設置在第三空腔內(nèi)的第三 窗，該第三空腔與第一空腔和第二空腔軸向隔開。第三窗包括用于氣體檢測 的角棱鏡。該第三窗也包括拋光的外密封表面。根據(jù)一些實施例，第一窗、第二窗和第三窗的拋光外密封表面包括大約0.15a鏡面拋光。此外，該裝置可包括在空腔內(nèi)鄰近第一窗、第二窗和第三 窗中的每一個設置的O型密封圈和PEEK備用密封件。第一窗、第二窗和第 三窗中的每一個的O型密封圈和PEEK備用密封件都能夠隔離30kpsi的壓 力。本發(fā)明的另 一方面提供了 一種制造用于分析地下地層流體的裝置的方 法。該方法包括提供井下工具、提供具有多個窗腔(windowcavity)的流體 分析模塊、將多個窗拋光成鏡面拋光、將多個窗插入到窗腔中、以及密封窗 腔中的多個窗。拋光可包括拋光到0.15a鏡面拋光。密封可包括提供用于多 個窗中的每一個的O型圈，將O型圈插入在多個窗中的每一個和多個窗腔 中的每一個之間，以及將備用PEEK圈插入在多個窗中的每一個和多個窗腔 中的每一個之間。根據(jù)本發(fā)明，來自任何上述實施例的特征可與彼此結(jié)合而被使用。結(jié)合 附圖和權(quán)利要求閱讀下面的詳細描述，這些和其它實施例、特征和優(yōu)點就將 更加充分地被理解。


附圖示出了本發(fā)明的示例性的實施例，并且是說明書的一部分。附圖與 下面的描述一起示出并解釋了本發(fā)明的原理，其中圖1示出了示例性的井下工具，在該井下工具中根據(jù)本發(fā)明原理的流體 分析單元可被實施；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于分析提取的地層流體樣品的 示例性流體分析模塊的裝配圖。圖3是圖2中的流體分析模塊的一部分的截面圖，示出了光學單元光譜儀。圖4A是未拋光流體分析窗的透視圖。圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的拋光流體分析窗的透視圖。 圖5A是未拋光氣體單元窗的透視圖。圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的拋光氣體單元窗的透視圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2中的氣體單元的側(cè)截面圖。 圖7是圖2中的流體分析模塊的俯視圖，其中凸緣沒有處于原位。 圖8是圖2中的流體分析模塊的氣體檢測單元的俯視圖，其中凸緣沒有 處于原位。圖9是沿圖7的9-9線剖切的流體分析模塊的截面圖。 圖IO是沿圖7的10-10線剖切的流體分析模塊的截面圖。 圖11是圖2中的流體分析模塊的側(cè)視圖，其中凸緣處于光學窗上方。 圖12是圖2中的流體分析模塊的俯視圖，其中凸緣處于光學窗上方。 貫穿于附圖中，同樣的參考標號和描述表明類似但不是必須相同的部 件。雖然本發(fā)明可以具有各種修改和替換形式，但是具體的實施例已經(jīng)在附 圖中以舉例的方式示出了，并將在本文中被詳細描述。然而，本領域技術(shù)人 員將理解，本發(fā)明不是限制于公開的特定形式。相反地，本發(fā)明覆蓋落入由 所附的權(quán)利要求所限定本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等同特征和替換。
具體實施方式
下面描述了示例性的實施例和方面。從此公開中受益的本領域的技術(shù)人 員將意識到在任何這樣的實施例的開發(fā)中，必須做出大量的與具體實施相關(guān) (implementation-specific)的決定，以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，例如符合體 制相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的限制，其從一種實施到另一種實施變化。盡管該開發(fā)工 作可能是復雜和費時的，然而對于從此公開受益的那些本領域普通技術(shù)人員 而言不過是常規(guī)工作。圖2示出了用于分析提取的地層流體樣品的示例性流體分析模塊100的 局部裝配圖。如本領域那些技術(shù)人員將意識到的，示例性的流體分析模塊100 可適合用于各種環(huán)境中，和/或可被包括在大量不同的工具中。例如，流體分 析模塊100可形成為容納在如圖1所示的井下工具10內(nèi)的流體分析模塊25 的一部分。根據(jù)至少一個實施例，示例性的流體分析模塊100包括容納提取 的地層流體樣品104 (圖3)的地層流體流動路徑102 (圖3)。地層流體樣 品104 (圖3)可以以任意本領域技術(shù)人員已知的方式被提取、抽回或接納 進入流線102 (圖3 )。例如，樣品104 (圖3 )可通過諸如圖1所示的流體 接納/抽回組件20這樣的流體接納/抽回組件而祐J妻納進入流線102 (圖3 )。如上面的詳細描述，流體接納/抽回組件20可通過選擇性地密封或隔離井眼 12 (圖1 )的壁面的一部分而接納流體樣品。在一些實施例中，流體分析模塊100包括光學單元光譜儀部106和氣體 檢測部108。光學單元光譜儀部106通常用于液體分析，并且氣體檢測部108 通常用于4企測氣體。光學單元光譜儀部106包括第一空腔IIO和與第一空腔 IIO相對設置的第二空腔112。第二空腔112可與第一空腔110共軸且鄰近， 因而如圖2所示，第一空腔110和第二空腔112可構(gòu)成穿過光學單元光譜4義 部106的單一空腔。第一空腔110和第二空腔112中的每一個可容納窗。例如，第一窗114 可設置在第一空腔110內(nèi)，并且第二窗116可設置在第二空腔112內(nèi)。第一 窗114和第二窗116可大致相同，并且每一個可包括光學級藍寶石或其它光 學級材料的圓柱體。如背景技術(shù)中所提及， 一般的光學流體分析儀中的窗不能夠承受與 一些 礦井相關(guān)的高壓。實際上井下光學流體分析儀中的標準窗可承受不超過 22Kpsi的壓力。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一窗114和第二窗116 ^皮拋光并密封在空腔110、 112內(nèi)，并且能夠隔離30至33kpsi或更大的壓力 差。圖4示出了具有未拋光的外密封表面118的第一窗114。圖4A中的未 拋光的密封表面118不能夠與密封件協(xié)作以隔離30至33kpsi的壓力差。然 而，如圖4B所示，第一窗114 (以及同樣的第二窗116)的外密封表面118 被拋光成鏡面拋光(specular polish)。例如，外密封表面118可包括0.15a鏡面拋光。返回到圖2,第一窗114和第二窗116的外密封表面118 (圖4B)可與 一個或多個密封件協(xié)作，以便于30至33Kpsi或更大的壓力隔離。例如，第 一O型圈120可設置在第一空腔IIO和第一窗114之間的環(huán)122 (圖3)內(nèi)。 除了第一O型圈120之外，裝置可包括第一備用密封件124,該第一備用密 封件位于第一空腔IIO和第一窗114之間的環(huán)122 (圖3)內(nèi)。第一備用密 封件124可包括PEEK (聚醚醚酮)，其甚至可以在非常高的壓力(包括至少 30kpsi的壓力)下防止變形。同樣地，第二O型圈126可設置在第二空腔112和第二窗116之間的環(huán) 128(圖3)內(nèi)。此外，除了第二O型圈126之外，裝置可包括第二備用密封件130，其位于第二空腔112和第二窗116之間的環(huán)128 (圖3)內(nèi)。第二 備用密封件130也可包括PEEK (聚醚醚酮)。根據(jù)一些實施例，第一窗114和第二窗116安裝成至少部分處于殼體132 內(nèi)。殼體132在第一空腔110和第二空腔112之間滑動，并且可包括第一內(nèi) 流線插入物134。第一內(nèi)流線插入物134減小了流線102(圖3 )的流過直徑， 并且與第一窗114和第二窗116中的每一個相接，將樣品104 (圖3)提供 到窗114、 116并允許光傳^^穿過窗114、 116。第一內(nèi)流線插入物B4在圖 10中的截面圖中更加清楚地被示出，其將在下面被詳細描述。如圖3所示，第一凸緣136和第二凸緣138封閉殼體132和第一空腔110 及第二空腔112內(nèi)的第一窗114及第二窗116。光學單元光譜儀部106內(nèi)的 配套的第一凹槽140和第二凹槽142 (圖2)接收第一凸緣136和第二凸緣 138。多個螺栓例如四個螺栓144可擰入配套的螺紋凹槽146 (圖2),并且 可將第一凸緣136和第二凸緣138連接到光學單元光鐠儀部106。第一窗114 和第二窗116可分別與第一空腔110和第二空腔112平齊或分別在第一空腔 110和第二空腔112內(nèi)凹進，以保持第一凸緣136和第二凸緣138與相應的 窗114、 116之間的間隙。因而，不管第一凸緣136和第二凸緣138如何緊 密地安裝到光學單元光譜儀部106,也幾乎沒有或沒有機械壓力通過凸緣 136、 138施加到窗114、 116上。第一凸緣136包括穿過該凸緣延伸的輸入通道148。該輸入通道148可 接收第一光通訊光纖或光纖束150。輸入通道148可彎曲約90度，并將第一 光通訊光纖150引導到相對于第一窗114的垂直方向。因而，第一光通訊光 纖150可提供到第一窗114的光源，并且第一窗可使光穿過樣品104。第二凸緣138包括穿過該凸緣延伸的輸出通道152。該輸出通道152可 接收第二光通訊光纖或光纖束154。輸出通道152可彎曲約90度，并將第二 光通訊光纖154引導到相對于第二窗116的垂直方向。因而，第二光通訊光 纖154可收集穿過樣品104并穿過第二窗116的光，并將收集的光提供給光 譜儀用于分析。經(jīng)由第一窗114和第二窗116穿過樣品104的光首先用于液體成分分析。 然而，如圖2所示，流體分析模塊IOO還包括氣體檢測部108。氣體檢測部 108包括第三空腔156。第三空腔156可接收另外的窗。例如，第三窗158 可設置在第三空腔156中。第三窗158可包括鄰近角棱鏡162的總體上長的(elongated)圓柱體或圓形部160。長圓柱體160和角棱鏡162可包括一塊 光學級藍寶石或其它光學級材料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第三窗158被 拋光并密封在第三腔156內(nèi)，并且其能夠隔離30至33kpsi或更大的壓力差。圖5A示出了具有未拋光外密封表面164的第三窗158。圖5A中的未拋 光密封表面164不能夠與密封件協(xié)作以隔離30至33kpsi的壓力差。然而， 如圖5B所示，第三窗158的外密封表面164被拋光至鏡面拋光。例如，外 密封表面164可包括0.15a鏡面拋光。返回到圖2,第三窗158的外密封表面164 (圖5B)可與一個或多個密 封件協(xié)作，以便于隔離30至33Kpsi或更大的壓力。例如，第三(細長)O 型圈166可設置在第三空腔156和第三窗158之間的環(huán)168 (圖6)內(nèi)。此 外，除了第三O型圈166之外，該裝置可包括第三備用密封件(back up seal) 170,位于第三空腔156和第三窗158之間的環(huán)168 (圖6)內(nèi)。第三備用密 封件170可包括PEEK。返回到圖2和6，第三窗158設置成鄰近第二內(nèi)流線插入物172。第二 內(nèi)流線插入物172減小了流線102的流過直徑，并將樣品104提供到第三窗 158。在圖9的截面圖中更加清楚地示出了第二內(nèi)流線插入物172,其在下面 將被詳細描述。此外， 一對第三窗支撐件174可安裝在第三空腔156內(nèi)處于 第二內(nèi)流線插入物172和第三窗158 (參見圖9)之間。如圖6所示，第三凸緣176封閉第三空腔156 (圖2)內(nèi)的第三窗158。 氣體檢測部108內(nèi)的配套的第三凹槽180 (圖2)接收第三凸緣176。 一個或 多個銷182 (圖2 )可確保第三凸緣176相對于第三配合凹槽180 (圖2 )合 適地對準。多個螺栓184可檸入配套的螺紋凹槽186(圖2),并將第三凸緣 176連接到氣體檢測部108。第三凸緣176與第三窗158相接，且可容納多種對于從此公開受益的本 領域的技術(shù)人員已知的氣體檢測組件。例如如圖6所示，氣體探測器結(jié)構(gòu)可 包括諸如LED188這樣的光源和鄰近角棱鏡162的一個表面的透鏡190。偏 振器192可設置在LED188和透鏡190之間。也鄰近棱鏡162設置的反射器 194可反射由LED188發(fā)射的一部分光到參考或監(jiān)控光電二極管196。由 LED188發(fā)射的光還可穿過角棱鏡162和長的圓柱體160，其中光傾向于在 氣體198/第三窗158界面(如果在界面處存在氣體)處被反射并由探測器陣 列200檢測。如果界面鄰近液體，角棱鏡162的角度使得光傾向于折射穿過樣品。光纖陣列板202可引導在氣體198/第三窗158界面處反射的光。接下來參考圖7至10，示出了流體分析模塊100,但在側(cè)視圖(圖7) 和俯視圖(圖8,示出氣體檢測器部108)中沒有凸緣136、 138、 176 (圖2 和6)。圖7中的沿線9-9和IO-IO的截面圖分別示出了第二內(nèi)流線插入物172 和第一內(nèi)流線插入物134。如圖9所示，第二內(nèi)流線插入物172包括朝向第 三窗158敞開的總體上V型的通道或槽204。類似地，如圖IO所示，第一內(nèi)流線插入物134限定了樣品^各徑206，該 樣品路徑總體上為矩形且朝向第一窗114和第二窗116兩者敞開。因而，光 可透射穿過第一窗114,穿過由樣品路徑206容納的樣品，并且穿過第二窗 116。于是與透射穿過樣品的光相關(guān)的信息沿第二光通訊光纖或光纖束154 傳播用于處理和/或分析。圖11至12分別示出了流體分析模塊100的側(cè)視圖和俯視圖，其中具有 第一凸緣136、第二凸緣138和第三凸緣176。流體分析模塊100完全被組 裝且準備好用于使用。此外，這些凸緣覆蓋第一窗114、第二窗116和第三 窗158 (圖2),這些窗設置有密封件足以使樣品流體104 (圖3 )與處于30 至33kpsi或更大壓力下的敏感部件隔離。上述描述已經(jīng)給出，僅為了示出和描述本發(fā)明以及其實施的一些例子。 此示例性描述不打算詳盡或限制本發(fā)明于公開的任何確切形式。根據(jù)上述教 導許多修改和變化是可能的。例如， 一個本領域的技術(shù)人員將意識到在此公 開的原理、方法和裝置可適用于許多油田操作，包括MWD、 LWD和線纜操 作。如整個說明書和權(quán)利要求書中所使用的，術(shù)語"井眼"或"井下"指地 下環(huán)境，特別是在井眼中。在本說明書和權(quán)利要求書中使用的詞語"包含" 和"具有"具有與詞語"包括"同樣的含義。前述說明還打算使本領域其它技術(shù)人員能夠在各種實施例、方面和具有適合于特別的預期使用的各種修改 中最好地使用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。1權(quán)利要求
1. 一種用于分析地下地層流體的裝置，包括井下工具；設置在所述井下工具內(nèi)的流體分析模塊；穿過所述流體分析模塊的地層流體流動路徑；設置在所述流體分析模塊內(nèi)的第一空腔和第二空腔；分別設置在所述流體分析模塊的第一空腔和第二空腔內(nèi)的第一窗和第二窗，所述第一窗和第二窗中的每一個都包括拋光的外密封表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述拋光的外密封表面包括鏡面拋光。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述拋光的外密封表面包括大約0.15a 鏡面拋光。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設置在所述空腔和所述窗之間的 環(huán)以內(nèi)的O型密封圈和備用密封件。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括在所述空腔內(nèi)鄰近所述第一窗和 第二窗中的每一個設置的O型密封圈和PEEK備用密封件。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括分別繞所述第一窗和第二窗的拋 光的外密封表面設置的第一 O型圈和第二 O型圏。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括在所述空腔內(nèi)鄰近所述第一窗和 第二窗中的每一個設置的O型密封圈和PEEK備用密封件，其中所述第 一窗 和第二窗中的每一個都與它們各自的O型密封圈協(xié)作以承受至少30kpsi。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述窗包括藍寶石圓柱體。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括分別封閉所述第一窗和第二窗的 第一凸緣和第二凸緣；所述第一凸緣包括接收第一光通訊光纖的輸入通道，并且所述第二凸緣 包括接收第二光通訊光纖的輸出通道。
10. 如權(quán)利要求l所述的裝置，還包括設置在所述地層流體流動路徑中 的第一內(nèi)流線插入物，所述第一內(nèi)流線插入物保持所述第一窗和第二窗，并 且所述第一 內(nèi)流線插入物包括與所述第 一窗和第二窗相接的流體通道。
11. 如權(quán)利要求l所述的裝置，還包括設置在第三空腔內(nèi)的第三窗，所述第三空腔與所述第一空腔和第二空腔軸向隔開；所述第三窗包括用于氣體 檢測的角棱鏡，所迷第三窗包括拋光的外密封表面。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第三窗的拋光的外密封表面 包括鏡面拋光。
13. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第三窗的拋光的外密封表面 包括大約0.15a鏡面拋光。
14. 如權(quán)利要求11所述的裝置，還包括繞所述第三窗設置的O型密封 圏和PEEK備用密封圈。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第三窗與所述O型密封圈和 PEEK備用密封圈協(xié)作以承受30kpsi。
16. 如權(quán)利要求11所述的裝置，還包括第二內(nèi)流線插入物，其設置在 所述地層流體流動路徑中鄰近所述第三窗，所述第二內(nèi)流線插入物包括朝向 所述第三窗敞開的總體上V型的流動槽。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，還包括氣體探測器，所述氣體探測器 包括所述第三窗和所述角棱鏡； 鄰近所述角棱鏡的透鏡和LED; 監(jiān)控光電二極管；探測器陣列，所述探測器陣列用于檢測來自所述LED并在所述第三窗 和流過所述第二內(nèi)流線插入物的流體之間的界面處反射的光。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，還包括接合在所述探測器陣列和所述 角棱鏡之間的光纖陣列板。
19. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第三窗包括鄰近所述角棱鏡 部的總體上長的圓形部。
20. 如權(quán)利要求11所述的裝置，還包括封閉所述第三窗的第三凸緣。
21. —種用于分析地下地層流體的裝置，包括 井下工具；設置在所述井下工具內(nèi)的流體分析模塊，所述流體分析模塊包括光學單 元光譜儀和氣體檢測單元；其中所述光學單元光譜儀包括穿過所述流體分析模塊的地層流體流動路徑；設置在所述流體分析模塊內(nèi)的第一空腔和第二空腔； 分別設置在所述流體分析模塊的第 一 空腔和第二空腔內(nèi)的第 一窗和第二窗，所述第一窗和第二窗的每一個都包括拋光的外密封表面；其中所述氣體檢測單元包括設置在第三空腔內(nèi)的第三窗，所述第三空腔與所述第一空腔和 第二空腔軸向隔開；所述第三窗包括用于氣體^r測的角棱鏡，所述 第三窗包括拋光的外密封表面。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述第一窗、第二窗和第三窗的 拋光的外密封表面包括大約0.15a鏡面拋光。
23. 如權(quán)利要求22所述的裝置，還包括在所述空腔內(nèi)鄰近所述第一窗、 第二窗和第三窗中的每一個設置的0型密封圈和PEEK備用密封件。
24. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述第一窗、第二窗和第三窗中 的每一個的所述0型密封圈和PEEK備用密封件能夠隔離30kpsi的壓力。
25. —種制造用于分析地下地層流體的裝置的方法，包括 提供井下工具；提供具有多個窗腔的流體分析模塊； 將多個窗拋光成鏡面拋光； 將所述多個窗插入到所述窗腔中； 密封在所述窗腔中的所述多個窗。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述拋光包括拋光到0.15a鏡面拋光。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述密封包括將O型圈插入到所述多個窗中的每一個和所述多個窗腔中的每一個之 間；和將備用PEEK圈插入到所述多個窗中的每一個和所述多個窗腔中的每一 個之間。
全文摘要
一種用于分析地下地層流體的裝置，包括井下工具(10)、設置在井下工具內(nèi)的流體分析模塊(100)、穿過流體分析模塊的地層流體流動路徑(102)、設置在流體分析模塊內(nèi)的第一空腔(110)和第二空腔(112)、以及分別設置在流體分析模塊的第一空腔和第二空腔內(nèi)的第一窗(114)和第二窗(lie)。第一窗和第二窗每個都包括能夠使高壓流體隔離的拋光外密封表面。
文檔編號E21B49/00GK101305160SQ200680041620
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者寺林徹, 簗瀬剛 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司