[发明专利]具有增强的IR发射的井下源

说明书

背景

油田工作人员需要访问关于在井下遇到的参数和状况的大量信息。多种多样的测井工具已被开发和正在开发以收集信息，所述信息涉及诸如井底套件的位置和取向的参数、井眼的环境状况以及井眼本身的特性和井眼所穿透的地层等。

许多这样的测井工具要求井下照明源，例如，井壁成像工具、谱分析工具以及一些类型的流体流动分析工具。作为一个特定的示例，工作人员常常希望在完井和生产策略完结之前执行井下地层测试。流体取样工具允许工作人员直接从井壁抽取流体样品并通常基于抽取到样品腔中的材料的光学性质测量污染程度、成分和相。这样的用于井下工具的光源受到许多挑战和限制。通常，光源的能耗是有限的，对为该光源留出的体积来说也是如此。在许多情况中，现有的光源不能满足对包括对执行近红外（“NIR”）中的谱分析具有足够亮度的坚固的、小体积的、谱范围大的光源的组合要求。

附图说明

当结合附图考虑下列详细描述时，可以获得对各种公开的实施例的较好理解，在附图中：

图1示出在随钻测井（“LWD”）的解说性环境；

图2示出有线测井的解说性环境；

图3示出管道传输的测井的解说性环境；

图4示出解说性的地层流体取样工具；

图5示出解说性的流体谱分析仪；

图6示出解说性的基准光源；

图7示出解说性的一系列黑体辐射曲线；

图8示出相对较大的光源的解说性的一系列曲线；

图9示出解说性的一系列相对增强因子；

图10示出三种所选择波长的解说性的增强因子；

图11示出增强的光源的第一实施例；

图12示出增强的光源的第二实施例；

图13示出增强的光源的第三实施例；

图14A-B示出增强的光源的第四实施例；

图15A-C示出增强的光源的第五实施例；

图16示出一替代的增强方法的解说性的增强曲线；

图17示出一替代的增强方法的相对增强因子；

图18A-B示出增强的光源的第六实施例；

图19A-B示出增强的光源的第七实施例；以及

图20A-20B示出增强的光源的第八实施例。

尽管本发明容许各种改型和替代形式，但其具体的实施例在附图中作为示例示出且将在本文详细描述。然而，应理解，各附图及其详细描述不旨在限制本公开内容，而是相反，其意图覆盖落在权利要求明语范围内的所有改型、等效物和替代物。

详细描述

因此，在此公开用于提供具有增强的低频（例如，近红外）发射的光源的各种方法，以及这类增强的光源的各解说性实施例。一些这样的实施例包括灯丝和至少一个再辐射器元件。当将电流被提供给灯丝时，它变成了白炽发光的。再辐射器元件对于从灯丝发射的至少峰值波长的光是不透明的，致使灯丝将再辐射器加热到稳态温度，该稳态温度是是灯丝绝对温度的至少一个四分之一。由于再辐射器元件具有比灯丝大得多的表面积，它提供来自光源的增强的IR辐射。表面的图案化或纹理化可以进一步增加再辐射器元件的表面积。一些具体的实施例将灯泡上的涂层用作再辐射器元件。该涂层可以被设置成遮挡来自灯丝的光或增强来自灯丝的光，这取决于特定的应用。其他具体实施例采用盘、环、管和其他形状来定制光源的谱发射曲线。各种再辐射器元件可以被设置在灯泡内或在灯泡外。

在其他所公开的实施例中，光源包括底座、安装在底座的灯丝以及将灯丝封闭在期望环境（例如，真空、高压或低压、惰性气体等等）中的灯泡。灯丝对安装在灯泡内的辐射器元件进行加热，辐射器元件具有相对于灯丝的表面积显著增大的表面积。在不同的实施例中，辐射器元件是盘、管的排列或其他形状。可以采用多个辐射器来提供一范围的工作温度和由此产生的相应谱曲线。

在又一些其他公开的实施例中，真空管配备有发射电子束的阴极和由此被加热的阳极。给予阳极一辐射面积，该辐射面积是真空管的外壳围住的可用面积的相当大的一部分。在一些实施例中，阳极包括具有不同长度和大小的管阵列，以提供空间依赖的温度曲线。各管可以一端敞开且对准，以优先地沿着光轴发射光。