Способ и устройство для спектрометрии высокого разрешения в скважине

009347 Настоящее изобретение относится к сканирующему спектрометру высокого разрешения для нисходящих скважин и, в частности, к скважинному прибору, несущему спектрометр с одним или несколькими интерференционными светофильтрами (интерференционными оптическими фильтрами), имеющими возможность вращения, качания и шаговых угловых перемещений для изменения угла падения проходящего через них света с целью повышения разрешающей способности измерений. Для определения характеристик пластов-коллекторов нефтяные компании берут из них пробы пластовых флюидов. Эти пробы, которые обычно откачивают из пласта, на начальном этапе содержат загрязняющие примеси, например проникшие в породу технологические жидкости. При определении свойств продуктивных пластов пробы, загрязненные примесями, дают неверные результаты. Поэтому нефтяным компаниям важно получать точные результаты измерений процентного содержания примесей в пластовом флюиде во время выкачивания пробы флюида из пласта в масштабе реального времени, чтобы можно было определить момент времени, когда проба флюида станет достаточно чистой, чтобы направить ее в сборный резервуар. Для них нежелательно качать флюид на пробу слишком долго, попусту расходуя дорогостоящее время нахождения буровой установки на скважине. С другой стороны, нежелательно и преждевременное завершение откачки, приводящее к получению бесполезной пробы. Если загрязнение пробы, т.е. содержание в ней примесей, превышает примерно 10%, то проба может оказаться бесполезной. В таких случаях слишком высокое загрязнение пробы не позволяет скорректировать определяемые в лабораторных условиях PVT-свойства (свойства, определяемые на основании соотношений давленияобъема-температуры) с приведением их к истинным условиям пласта-коллектора. Поэтому измерения должны проводиться в скважине для оценки степени загрязнения пробы и связанной с ним достоверности информации о свойствах пласта, полученной на основании взятой из скважины пробы. Один способ исследований предусматривает проведение при помощи спектрометра оптических измерений проб флюида при прокачке этих проб через пробоотборник с последующим сбором флюида в скважине. На эффективность спектрометрических измерений в скважине влияет множество факторов. В условиях скважины используются фотоприемники, которые работают в условиях высоких температур окружающей среды, поэтому они производят очень много шума и генерируют очень слабый полезный сигнал. Более того, наличие в грязных или загрязненных пробах движущейся нефти, таких рассеивающих микронеоднородностей, как частицы песка или пузырьки газа, вносит в систему дополнительный шум. В публикации US 5166747 А описан спектрограф для скважин, а в публикации EP 1150106 А - спектрометр с подвижным фильтром. Вышеупомянутые микронеоднородности вызывают кратковременные "всплески" оптического спектра и при прохождении через камеру исследования пробы выглядят более темными. При высоких концентрациях эти микронеоднородности вызывают повторяющиеся всплески измеряемых спектров. В первом приближении рассеивание света микронеоднородностями вызывает просто кратковременное смещение основной линии. Одним способом устранения смещения основной линии и значительного повышения отношения сигнал/шум скважинного спектрометра является сбор производных спектров по длине волны. Производные спектры могут быть получены путем модулирования длины волны света и использования синхронного усилителя. Общеизвестно, что спектрометры разлагают белый свет на составляющие цвета. Свет в виде полученной радуги цветов можно пропустить через пробу и направить на неподвижную матрицу фотоприемников. В другом варианте поворотом рассеивающего свет элемента (т.е. решетки, призмы) можно механически провести радугой по одному фотоприемнику, фиксируя на нем каждый раз один цвет. В обоих случаях оператор может получить изменение темноты пробы по длине волны, т.е. спектральную характеристику пробы. Фотоприемники и их усилители почти всегда обладают определенными тепловым шумом и дрейфом, которые ограничивают точность спектральных измерений. С повышением рабочей температуры значительно возрастают шумы и дрейфы при одновременном ослаблении сигнала фотоприемника. Если оператор использует излучение на длине волны (цвет), колеблющейся вокруг некоторой средней длины волны, он может исключить большую часть шумов и дрейфа фотоприемника и усилителя, используя электронный полосовой фильтр, настроенный на генерируемую частоту. Оператор может также убрать шумы путем использования фазочувствительного ("синхронного") усилителя, который не пропускает не только сигналы несоответствующей частоты, но и сигналы правильной частоты, не имеющие жестокой привязки по фазе к генерируемой длине волны (показатель шума). Синхронный усилитель может повысить отношение сигнал/шум на величину до 100 дБ, что является показателем 10100 дБ/10 или 10 млрд. Выходной сигнал синхронного усилителя, используемый в этой операции, пропорционален среднеквадратичному значению амплитуды той части суммарного сигнала, которая имеет ту же частоту и жесткую привязку по фазе относительно наблюдаемой оптической частоты. Чем больше изменяется затемнение пробы с изменением цвета, тем большее значение для оператора будет иметь среднеквадратичное значение амплитуды. Другими словами, сигнал на выходе синхронного усилителя для системы, имеющей на входе колеблющуюся длину волны, пропорционален производной спектра (по длине волны) на средней длине волны, являющейся центром колебаний. В патенте US 3877818 на "Фотооптический способ для определения содержания жира в мясе" (But-1 009347ton и др., выдан 15 апреля 1975 г.), описано устройство, в котором свет, отраженный от поверхности куска мяса, проходит через линзу и падает на качающееся зеркало. Угол отражения света от зеркала, изменяется в соответствии с колебаниями зеркала. Свет, отраженный от зеркала, падает на неподвижный интерференционный светофильтр и затем на фотоприемник. Длины волн (цвет), проходящие через интерференционный светофильтр, слегка колеблются вместе с углом падения пучка света на светофильтр. Таким образом, длина волны проходящего через светофильтр излучения колеблется в узком диапазоне вокруг значения длины волны поглощения содержащегося в мясе жира и может быть использована для определения содержания жира в мясе. В указанном патенте не допускается возможность полного оборота или управления этим угловым отклонением. В известных скважинных "спектрометрах" (например, в оптическом спектроанализаторе флюидов(Optical Fluid Analyzer - OFA) фирмы "Шлюмберже" и приборе SampleViewSM фирмы "Бейкер Атлас") используются фотометры с дискретными фильтрами. Деление на оптические каналы достигается посредством фильтрации света для каждого отдельного канала через оптический светофильтр того цвета, который соответствует этому оптическому каналу. Поэтому охват длин волн спектра такого дискретного спектрометра является дискретным, а не непрерывным. Дискретный спектр содержит разрывы, которые проходят от средней длины волны одного дискретного оптического фильтра до средней длины волны следующего дискретного оптического фильтра. Эти разрывы в охвате длин волн могут быть значительными и составлять 100-200 нм или более. Каналы таких устройств широки. В известных скважинных спектрометрах все максимумы углеводородов сосредоточены в одном широком канале с центром на 1740 нм и полной шириной на полувысоте (ПШПВ) максимума, равной 32 нм. Условия ствола скважины неблагоприятны для функционирования датчиков. Причинами этого являются ограниченное пространство в силовом корпусе прибора, повышенные температуры и необходимость выдерживать удары и вибрацию. Такие узлы и агрегаты, как двигатели, интерференционные светофильтры и фотодиоды, используемые в каротажных зондах, уже производятся и способны выдерживать температуры, ударные и вибрационные нагрузки, действующие в скважине. Таким образом, существует возможность изготовления такого спектрометра в достаточно компактном исполнении, позволяющем разместить его в располагаемом внутреннем объеме существующего модуля SampleViewSM. Для сравнения, во многих лабораторных спектрометрах используются дифракционные решетки для разложения света на его составные цвета. Однако почти все такие решетки штампуют из эпоксидной смолы по стеклянному оригиналу (эталону). Копии из эпоксидной смолы при высоких температурах размягчаются и деформируются, что вызывает искажение спектра и потери интенсивности света. Стеклянный же оригинал дифракционной решетки стоит чрезмерно дорого (50.000 - 100.000). В известных лабораторных спектрометрах обычно используется фурье-спектроскопия, непригодная для применения в скважинах. Фурье-спектрометры имеют большие габариты (длина 2-3 фута (0,61-0,91 м) и ширина 1-2 фута (0,30-0,61 м), вес (100-200 кг), обладают сложной конструкцией и электроникой,при этом для правильной работы все оптические компоненты должны быть точно отъюстированы, что обычно требует их установки на очень жестком каркасе. Таким образом, существует необходимость в создании спектрометра высокого разрешения, обладающего достаточно малыми размерами, а также прочностью и надежностью, необходимыми для применения в условиях скважин. В настоящем изобретении предлагается простое, прочное и универсальное устройство для спектрометрии высокого разрешения, которое подходит для применения в скважине. В изобретении предлагаются способ и устройство, предусматривающие использование в скважине интерференционных светофильтров, имеющих возможность вращения, качания и шагового поворота для изменения угла падения света, проходящего через эти светофильтры после прохождения через анализируемую пробу. При наклоне каждого светофильтра цвет или длина волны света, проходящего через этот светофильтр, изменяется. Для изоляции фотодиода каждого светофильтра между светофильтрами расположены черные пластиныэкраны. Предлагаемый спектрометр пригоден для использования с кабельным опробователем пластов,таким как прибор для определения характеристик пластов (RCI) фирмы "Бейкер Атлас", для проведения дополнительного анализа и контроля чистоты проб. Настоящее изобретение также применимо в составе оборудования для получения скважинной информации в процессе бурения. Предлагаемое устройство для спектрометрии высокого разрешения позволяет определять процентное содержание в нефти ароматических углеводородов, олефинов и предельных углеводородов с целью определения соотношения газ/нефть(газовый фактор) пробы флюида. С помощью предлагаемого спектрометра также можно обнаруживать газы, такие как СО 2. Процентное содержание в нефти примесей фильтрата растворов на углеводородной основе (РУО) может быть определено в соответствии с настоящим изобретением с использованием подходящей обучающей последовательности и хемометрии, нейронной сети или корреляционного метода другого типа. Более конкретно, в изобретении предлагается скважинный прибор для перемещения по стволу скважины, содержащий корпус прибора, несущий спектрометр и выполненный с возможностью, при использовании спектрометра, направления на пробу флюида коллимированного пучка света, часть которого принимается для анализа посредством спектрометра. При этом скважинный прибор содержит по меньшей мере два интерференционных светофильтра, закрепленных на валу, каждый из которых про-2 009347 пускает свет с различными средними длинами волн, вращающее устройство, установленное с возможностью поворота вала и закрепленных на нем интерференционных светофильтров относительно направления падения света таким образом, что при повороте интерференционных светофильтров изменяется угол падения на них света, и по меньшей мере два фотоприемника, каждый из которых спарен с отдельным интерференционным светофильтром. В частных вариантах выполнения скважинный прибор содержит светособирающую линзу, размещенную между источником света и пробой флюида для усиления пучка света. Размер линзы достаточно велик для улавливания пучков света на выходе из интерференционных светофильтров независимо от смещения пучков света, обусловленного поворотом интерференционных светофильтров. Вращающее устройство может содержать шаговый двигатель или серводвигатель постоянного тока,или дисковый датчик положения для определения угла поворота. В одном из частных вариантов выполнения скважинный прибор содержит по меньшей мере один экран для оптической изоляции одной пары "интерференционный светофильтр-фотоприемник" от соседней пары "интерференционный светофильтр-фотоприемник" при повороте интерференционных светофильтров. Скважинный прибор может быть снабжен держателем для опоры по меньшей мере одного интерференционного светофильтра во время поворота. Можно использовать спектрометр, способный выдерживать температуру 175C во время работы,вибрационные перегрузки величиной 5 g и/или ударные перегрузки величиной 20 g во время транспортировки. В настоящем изобретении также предлагается способ измерения спектральной характеристики пробы флюида посредством скважинного прибора со спектрометром, размещаемом в скважине и содержащем по меньшей мере два интерференционных светофильтра, каждый из которых имеет различные средние длины волн пропускаемого света, при осуществлении которого спускают скважинный прибор,освещают пробу флюида в приборе коллимированным пучком света, свет, идущий от пробы флюида,направляют по меньшей мере на два интерференционных светофильтра, поворачивают указанные по меньшей мере два интерференционных светофильтра с получением различных длин волн проходящего через светофильтры света при изменении угла падения пучка света на по меньшей мере два вращаемых светофильтра, соотносят угловое положение по меньшей мере двух светофильтров с измеренной интенсивностью света с получением замера спектральной характеристики пробы флюида при разных длинах волн света, и регистрируют значения интенсивности света в зависимости от длины волн. В частных вариантах осуществления длина волны проходящего света может определяться по углу поворота каждого светофильтра. Спектр пробы флюида сканируют посредством измерения на каждом значении угла поворота светофильтра интенсивности света, прошедшего через пробу, и/или света, отраженного пробой. За каждый оборот светофильтра на 360 проводят четыре цикла сканирования спектра пробы, соответствующих следующих угловым положениям светофильтра:и( +180), причем интервалы четырех циклов сканирования спектра разделяют по времени или углу поворота светофильтра для выбора результатов одного из циклов сканирования или осреднения результатов двух или более циклов сканирования. Блок светофильтров свободно вращают на его валу и сообщают качательное движение относительно его среднего углового положения. В частности, светофильтрам сообщают шаговые угловые перемещения между двумя положениями, соответствующими определенным длинам волн, для измерения интенсивности света на пике спектра относительно интенсивности вне пика. Светофильтры предпочтительно крепят за их кромку посредством держателя таким образом, чтобы держатель не затенял центр вращения светофильтра. В предлагаемом способе можно определять спектрометром соотношение газ/нефть спектрометром путем измерения процентного содержания метана; процентное содержание в пробе флюида по меньшей мере одного из следующих веществ: ароматические углеводороды, олефины, предельные углеводороды; процентное содержание примеси в пробе флюида, используя уравнение, полученное корреляцией с обучающей последовательностью. В одном из вариантов определяют пробе флюида определяют процентное содержание СО 2 в природном газе, тем самым повышая коэффициенты корреляции для физических свойств, включающих плотность, вязкость, давление, объем и температуру. Для контроля чистоты проб определяют посредством спектрометра процентное содержание в них примесей посредством использования в скважине спектров высокого разрешения; может определяться процентное содержание в пробах ароматических углеводородов. Далее изобретение описывается со ссылкой на чертежи, на которых фиг. 1 - иллюстрация варианта использования изобретения в скважине; фиг. 2 - схематическое представление предпочтительного варианта изобретения; фиг. 3 А и 3 Б - более детальное схематическое изображение предлагаемого устройства в предпочтительном варианте, на котором показана прорезь синхронизации; фиг. 4 - вид экрана осциллографа в случае пустой стеклянной камеры для проб с оптической длиной-3 009347 пути 2 мм; фиг. 5 - вид экрана осциллографа в случае стеклянной камеры для проб с оптической длиной пути 2 мм, заполненной водой; фиг. 6 - вид экрана осциллографа в случае стеклянной камеры для проб с оптической длиной пути 2 мм, заполненной нефтью; фиг. 7 - обработанный спектр той же пробы нефти, полученный на исследовательском лабораторном спектрометре Cary 500; фиг. 8 - график изменения полной ширины на полувысоте максимума пропускания светофильтр на 1800 нм по углу его наклона (поворота); фиг. 9 - корреляция (r2=0,993) между содержанием примесей фильтрата в пробе и спектральными характеристиками обучающей последовательности из сорока трех проб на двух длинах волн при разрешении, соответствующем волновому числу 2. Представлены ATR-спектры 4 фильтратов и 3 проб нефти плюс 36 смоделированных смесей нефтьфильтрат (всего 43 примера). Сводка данных регрессии для зависимой переменной: ЗАГРЯЗНЕНИЕ Корреляция между процентным содержанием загрязняющих примесей и ATR-спектрами при разрешении, соответствующем волновому числу = 2, для 4 фильтратов, 3 образцов нефти и их 36 смоделированных смесей случайного состава. Между этими спектрами высокого разрешения и содержанием примесей фильтрата получена высокая степень корреляции независимо от типа фильтрата или нефти,использовавшихся для приготовления смесей. ATR-спектры были получены в лаборатории на спектрометре Nicolet. Фиг. 10 - корреляция (r2 =0,908) между содержанием примесей фильтрата в пробе и спектральными характеристиками обучающей последовательности из сорока трех проб на двух длинах волн при разрешении, соответствующем волновому числу 22, Сводка данных регрессии для зависимой переменной: ЗАГРЯЗНЕНИЕ (nicmixcm-l.sta) R=0,95516263 R2=0,91233566 скорректированный R2 = 0,90795244 После обработки спектров с разрешением, соответствующим волновому числу 2, для моделирования спектров при волновом числе = 22 сохраняется высокая степень корреляции между содержанием примесей и спектрами использовавшихся фильтратов, проб нефти и их смоделированных смесей случайного состава. Эти спектры меньшего разрешения предназначены для моделирования спектральных характеристик, получаемых с помощью интерференционных светофильтров. фиг. 11 - сравнение полос поглощения газообразного диоксида углерода в ближней инфракрасной области с полосами поглощения водяного пара в ближней инфракрасной области. На фиг. 1 показан предпочтительный вариант настоящего изобретения при размещении в скважине. Изобретение осуществимо при использовании каротажного кабеля, приборов, спускаемых в скважину на тросе, или в составе оборудования для получения скважинной информации в процессе бурения. На фиг. 1 представлена буровая установка в одном варианте осуществления изобретения. На этой фигуре показана обычная буровая вышка 202, от которой понятным специалисту образом проходит скважина 204. Буровая вышка 202 имеет спусковую колонну 206, которая в данном варианте представляет собой бурильную колонну. На конце бурильной колонны 206 закреплено буровое долото (или буровая колонка) 208 для бурения скважины 204. Изобретение может найти применение и при использовании спусковых колонн других типов, и осуществимо при использовании кабелей и канатов, сборных колонн насосно-компрессорных труб (HKT), гибких HKT и прочих труб малого диаметра, таких как трубы для спуска в скважину под давлением. Буровая вышка 202 установлена на буровом судне 222, снабженном трубопроводом 224, связывающим буровое судно 222 с морским дном 220. Вместе с тем, для реализации настоящего изобретения может быть приспособлена буровая установка любой конфигурации, например-4 009347 наземная установка. При необходимости бурильная колонна 206 может быть снабжена забойным двигателем 210. В состав бурильной колонны 206 входит расположенное над буровым долотом 208 обычное испытательное устройство, которое может быть снабжено по меньшей мере одним датчиком 214 для измерения в условиях скважины характеристики пород ствола скважины, долота и коллектора 218, известным из уровня техники. Одной полезной функцией датчика 214 является определение направления, азимута и ориентации бурильной колонны 206 при помощи измерителей ускорения или аналогичных преобразователей. Компоновка низа бурильной колонны (КНБК) также содержит опробователь пласта 216, выполненный в соответствии с изобретением и более подробно рассматриваемый ниже. В подходящем месте спусковой колонны 206, например, над опробователем пласта 216 расположена телеметрическая система 212. Телеметрическая система 212 используется для передачи управляющих команд и данных между поверхностью и опробователем пласта 216. На фиг. 2 показан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Источник света 101 (например, лампа с вольфрамовой нитью) создает пучок 102 света, направляемый на коллимирующую (светособирающую) линзу 103 и после прохождения через нее - на пробу 105, анализируемую в соответствии с настоящим изобретением. В предпочтительном варианте изобретения пробы пластового флюида движутся через камеру для проб (для упрощения изображения эта камера не показана) и исследуются в соответствии с настоящим изобретением на чистоту или по другим параметрам. Коллимированный свет 106 падает на пробу 105 и проходит через нее к блоку светофильтров. Блок светофильтров содержит один или несколько светофильтров (оптических фильтров) 109, расположенных между экранами 111 и установленных на вращающемся валу 107. На фиг. 2 показан, например, блок светофильтров, в котором два светофильтра 109 расположены между тремя экранами 111. Вращающийся вал 107 расположен таким образом, что его ось проходит практически перпендикулярно направлению пучка света на выходе из пробы. Один или несколько светофильтров 109 установлены на указанном валу таким образом, что при одном угловом положении вала плоскость светофильтров в основном перпендикулярна направлению пучка света на выходе из пробы. При повороте вала свет 106 после прохождения через линзу 103 падает на поверхность интерференционных светофильтров 109 под углами, отличными от нормали(перпендикуляра). Приемом данных и их анализом в соответствии с изобретением управляет процессор 118. Свет, прошедший через интерференционные светофильтры 109, поступает на один или несколько фотоприемников 113 (например, фотоприемники на основе InGaAs). Светофильтры характеризуются средней длиной волны пропускаемого ими света при падении света на светофильтр под прямым углом. Однако при падении света на светофильтр под отличным от нормали углом происходит изменение среднее длины волны проходящего через светофильтр света. Если одноцветный интерференционный светофильтр наклонить или повернуть таким образом, что белый свет уже не падает на светофильтр перпендикулярно его плоскости, то цвет (то есть длина волны) проходящего через светофильтр света сместится от первоначального цвета к меньшей длине волны. Чем больше угол отклонения интерференционного светофильтра от нормального угла падения, тем больше смещение длины волны. Например, при отклонении желтого (=590 нм) интерференционного светофильтра пропускаемый свет смещается в сторону от желтого. При значительном отклонении от нормали, свет, пропускаемый "желтым" светофильтром,смещается к зеленому (=525 нм). Интерференционные светофильтры выбираются в зависимости от их применения. Например, интерференционный светофильтр с длиной волны =1800 нм при повороте пропускает свет в широком диапазоне длин волн, в результате чего этот диапазон длин волн проходит через максимумы поглощения углеводородов, расположенных около =1760 нм. Внешние поверхности кожуха и дисков-перегородок, а также экраны для защиты от рассеянного света выполнены оптически черными для предотвращения интерференции рассеянного света с измеряемым светом. Исключение составляют одна узкая прорезь синхронизации 117, показанная на фиг. 3, и вторая прорезь синхронизации, выполненная на противоположной: стороне кожуха, используемые для получения двух временных меток за оборот вала и для определения того светофильтра, чей оптический сигнал считывается в данный момент, и с которой стороны светофильтра идет считывание сигнала, или же для осреднения результатов измерений, полученных с двух сторон. Для повышения разрешающей способности устройства по угловому перемещению светофильтров при определении углового положения последних используются дополнительные прорези синхронизации. При появлении света он освещает прорезь синхронизации, детекторный диод синхронизации 121 реагирует на выходящий из прорези свет,и в этот момент времени электронное оборудование сбора данных приводится в готовность для получения и анализа данных. Настоящее изобретение предусматривает экспонирование всей поверхности каждого оптически изолированного светофильтра при его вращении вокруг открытого для освещения центра вращения. Каждый светофильтр крепится за кромки с тем, чтобы центр вращения светофильтра не был затенен. Настоящее изобретение позволяет проводить полный анализ и обеспечивает дополнительную возможность измерения светового сигнала только с определенной стороны каждого светофильтра или среднего значе-5 009347 ния сигналов с двух сторон. За один оборот светофильтра проводится четыре цикла сканирования, при этом можно выбирать результаты одного из циклов сканирования или усреднять результаты двух или более циклов сканирования. Для коллимированного пучка света, который падает на интерференционный светофильтр, длина волны проходящего света определяется следующей формулой: где- средняя длина волны светофильтра при падении света на светофильтр под угломк нормали, 0 средняя длина волны светофильтра при нормальном падении света на светофильтр (=0), n0 - показатель преломления среды, окружающей светофильтр (в данном случае для воздуха n0=1), n - эффективный показатель преломления светофильтра, а 0 - отклонения угла падения от нормали ( = t, где- угловая скорость, t - время). Смещение длины волны светофильтра зависит только от угла, на который падающий световой пучок поворачивается относительно нормального угла падения независимо от направления вращения, положительного или отрицательного. Таким образом, предполагается, что изображение на экране осциллографа симметрично (зеркальное отображение) относительно центра каждого спектра. Центр спектра соответствует номинальной средней длине волны спектра, например, =1800 нм. Чем дальше вправо и влево от центра, тем меньше длина волны. Так как светофильтр на валу вращается с постоянной скоростью таким образом, что его угловое положение зависит от времени, то длина волныуменьшается соответственно модулю времени t-t0, где t0 - момент времени, в который светофильтр находился в положении, соответствующем номинальной средней длине волны. Как правило, смещение длины волны света на выходе из светофильтра находится в диапазоне около 100 нм. При увеличении угла поворота светофильтр наклоняется настолько, что через его поверхность свет почти не проходит. Вместо этого большая часть света отражается от поверхности светофильтра, так как свет падает под скользящим углом. При достаточно большом угле поворота пучок света попадает на торец светофильтра или на его держатель. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, свободно вращая интерференционный светофильтр или сообщая ему качательные движения, можно быстро и непрерывно сканировать интервал длин волн от исходной средней длины волны до новой средней длины волны, которая примерно на 100 нм меньше номинальной средней длины волны данного светофильтра. Для расширения диапазона длин волн, сканируемых в соответствии с изобретением, предпочтительно использовать несколько полосок светофильтров (с различными средними длинами волн), расположенных рядом друг с другом, но разделенных тонкими черными дисками (экранами) 111. Полоски интерференционных светофильтров сблокированы и вращаются совместно, как схематично показано на фиг. 2. Тонкие черные диски позволяют фотодиоду, помещенному между парой черных дисков, отслеживать свет, проходящий через один светофильтр, не воспринимая света, проходящего через соседний светофильтр. Более подробное изображение предпочтительного варианта изобретения показано на фиг. 3. Как показано на фиг. 3 А привод вращения 100 с двигателем и зубчатой передачей вращает вал 107, который,в свою очередь, передает вращение на кожух 120 и пластинки 109 светофильтров. Для предотвращения рассеяния светами между отдельными диодами 113 и соответствующими информационными каналами предусмотрены экраны 128 для защиты от рассеянного света, расположенные между детекторными диодами 113. Прорезь синхронизации 117 освещается лампой 123 для обеспечения отслеживания вращения и углового положения кожуха и светофильтра 109. Свет 106, выходящий из анализируемой пробы, проходит по световодам 127 на подвижный светофильтр 109. Вид кожуха 120 сбоку показан на фиг. 3 Б. В другом варианте настоящего изобретения предпочтительно сообщать светофильтру качательное движение таким образом, чтобы длина волны пропускания светофильтра колебалась вокруг максимума поглощения определенного вещества (например, =1667 нм для метана или =1957 нм для двуокиси углерода), что позволяет определять разность значений интенсивности света на пике спектра и вне этого пика. Разность значений на пике и вне этого пика (или амплитуда результирующего сигнала переменного тока при быстром движении) в общем случае пропорциональна концентрации поглощающего вещества. В случае, когда угол падения света отличен от нормали к поверхности светофильтра, свет попрежнему выходит из светофильтра параллельно исходному пучку света (т.е. падающему на фильтр по нормали). Однако путь прошедшего через светофильтр света параллельно смещен относительно пути света на выходе из не повернутого светофильтра. Поэтому должна быть предусмотрена собирающая линза, размер которой достаточно велик для улавливания пучка света на выходе из интерференционного светофильтра независимо от смещения пучка света, обусловленного поворотом светофильтра. Кроме того, с изменением угла падения изменяется и полоса пропускания светофильтра. Полоса пропускания наклоненного светофильтра шире, чем полоса пропускания не наклоненного светофильтра. Следует отметить, что смещение цвета по углу поворота светофильтра характерно только для светофильтров, принцип действия которых основан на интерференции. Смещение цвета не происходит в тех светофильтрах, которые изначально пропускают только определенный цвет.-6 009347 Настоящее изобретение позволяет определять и анализировать небольшие пики или возмущения спектральной характеристики пробы, включая тот случай, когда небольшой пик расположен на боковом участке большего пика. Например, согласно настоящему изобретению интерференционному светофильтру можно сообщать шаговые угловые перемещения, качательное или вращательное движение. В случае,когда малое возмущение спектра или пик находится на боковом участке другого пика перемещение в соответствии с настоящим изобретением может осуществляться шагами между двумя цветами, один из которых соответствует пику, а другой соответствует пологой части вне пика. Таким образом можно обнаруживать малые или перекрывающиеся пики, которые при использовании известных способов и устройств спектроскопии для скважин сливались в одну широкую и не поддающуюся распознаванию полосу углеводородов. Например, в спектре поглощения пик метана является боковым пиком на основном пике углеводорода. Настоящее изобретение позволяет определять этот небольшой пик метана посредством шагового углового перемещения светофильтра между пиком метана 1667 нм и цветом меньшей длины волны, лежащей вне этого пика, например 1600 нм. В настоящем изобретении для шагового углового перемещения интерференционного светофильтра между положениями или цветами используется шаговый электродвигатель. Путем шагового углового перемещения светофильтра между расположенной на пике длиной волны 1667 нм и расположенной вне пика длиной волны 1600 нм настоящее изобретение позволяет обнаружить малый пик на 1667 нм для метана. Кроме того, количество метана можно оценивать путем применения к непрерывным спектрам, полученным с использованием данного изобретения,хемометрии, нейронных сетей или других методов программного моделирования, для известных обучающих последовательностях проб. Предлагаемый в настоящем изобретении спектрометр высокого разрешения позволяет определять в процентное содержание в пробе флюида ароматических углеводородов, олефинов, предельных углеводородов и примесей. Предлагаемый спектрометр высокого разрешения позволяет обнаруживать и анализировать пики, которые при помощи известных способов спектрометрии для скважин ранее не определялись. В известных скважинных спектрометрах большинство пиков углеводородов на первой гармонике сгруппировывались в один канал углеводородов без выделения в указанном канале малых или перекрывающихся пиков, что могло бы дать информацию о концентрациях ароматических углеводородов, олефинов, предельных углеводородов, примесей фильтрата и т.п. В предпочтительном варианте настоящего изобретения предусматривается сбор спектров высокого разрешения составления обучающей последовательности известных проб флюидов. Применяя к этим спектрам хемометрию, можно разработать математическую модель, которая позволит оценить соответствующие характеристики неизвестных проб непосредственно по их спектрам высокого разрешения. Хемометрия, нейронные сети или другие методы программного моделирования позволяют не проводить промежуточные стадии определения химических значений отдельных спектральных пиков, а также причин, вызывающих их смещение или наложение на другие пики. То есть, программное моделирование позволяет брать спектры высокого разрешения обучающей последовательности известных проб и напрямую моделировать представляющие интерес химические и физические свойства исследуемой пробы. Одним из таких представляющих интерес свойств является содержание в пробах примесей фильтрата. Известные способы исследования проб в настоящее время не обеспечивают прямого измерения процентного содержания примесей фильтрата в пробе пластового флюида. График на фиг. 9 показывает корреляцию (r2 = 0,993), установленную между содержанием примесей фильтрата и некоторыми спектрами очень высокого разрешения (волновое число 2) трех проб нефти(представляющих нефть с низкой, средней и высокой вязкостью), четырех проб фильтрата синтетических буровых растворов и 36 смоделированных смесей проб нефти и фильтрата буровых растворов. Эти спектры нарушенного полного внутреннего отражения, сокращенно именуемые ATR-спектрами (ATR - Attenuated Total Reflectance) или спектрами НПВО, были собраны с помощью лабораторного спектрометра фирмы Nicolet. Эти спектры имеют более высокое разрешение, чем то, что можно было получить с помощью предлагаемых способов. Эти спектры покрывают основные гармоники вибрации молекул. Необходимо отметить, что с помощью одного уравнения оказалось возможным определить количественное содержание примесей фильтрата независимо от типа фильтрата и типа нефти. Очевидно, что можно выявить и количественно оценить химические различия между пробами фильтратов и нефти. В данном случае корреляция простирается до области около волнового числа 3032. Волновое число представляет собой величину, обратную одному сантиметру. Поэтому волновое число 3032 соответствует длине волны 107 /3032 = 3298 нм, так как в одном сантиметре - 10 млн нанометров. Как показано на фиг. 9, относительное содержание примесей фильтрата определяется по уравнению:fc= -2,25 - 1072,71 х А 3037,38 см-1 + 1130,20 х А 3027,74 см-1 Поскольку это уравнение корреляции построено на поглощательной способности на двух длинах волн (3037,38 см-1 и 3027,74 см-1), которые расположены близко друг к другу и у которых коэффициенты регрессии приблизительно равны по величине, но противоположны по знаку (- 1072,71 и + 1130,20), это,по существу, является корреляцией с угловым коэффициентом (тангенсом угла наклона) спектральной характеристики в точке, лежащей посредине между этими двумя длинами волн. Это может быть корре-7 009347 ляцией с отсутствием ароматических углеводородов в фильтратах, поскольку по соображениям экологической безвредности масляные основы для этих синтетических буровых растворов обычно изготавливаются без ароматических углеводородов. Растянутый пик ароматических углеводородов располагается от 3125-3030 см-1 , тогда как неароматические углеводороды покрывают область 2940-2855 см-1 . Таким образом очевидно, что использование углового коэффициента спектральной характеристики в области, где заканчиваются пики ароматических углеводородов и начинаются пики неароматических углеводородов,есть путь к прямому измерению содержания примесей фильтрата независимо от вида фильтрата, нефти или их любого видимого цвета (этот диапазон длин волн находится далеко за видимой областью или любыми электронными переходами). Предполагается, что основные гармоники (где-то в диапазоне 16001800 нм) этих основных полос (3125-2855 см-1) будут обладать соответствующей чувствительностью к основным химическим различиям между фильтратами и нефтью. Аналогично на фиг. 10 приведен график корреляции (r2 = 0,908) между спектрами низкого разрешения, которые были получены из исходных спектров посредством их обработки с целью снижения их разрешения до уровня, соответствующего полной ширине полувысоты с волновым числом 22. Эта обработка была проведена для имитации спектров, которые могут быть получены при использовании вместо лабораторного спектрометра предлагаемого вращающегося интерференционного светофильтра. Следует отметить, что при волновом числе 3162 полоса пропускания, выраженная в волновых числах, точно равна полосе пропускания, выраженной в нанометрах. При волновом числе 3030 полоса пропускания в 22 волновых числа примерно отражает полосу пропускания шириной в 20 нм. Настоящее изобретение может также использоваться для определения СО 2. Как показано на фиг. 11, CO2 имеет полосы пиков в области около 1430, 1575, 1957, 2007 и 2057 нм. Некоторые из них перекрываются с пиками воды, углеводородов или других веществ. Для выявления и численной оценки этих пиков независимо от вышеупомянутых наложений можно использовать методику, например, предлагаемую в изобретении, которая позволяет быстро измерять коэффициент поглощения на пике поглощения относительно этого показателя вне пика. Графики на фиг. 4-7 иллюстрируют примеры данных, полученных в лабораторных условиях с помощью устройства с вращающимся фильтром. На фиг. 4 показан вид экрана осциллографа в случае пустой стеклянной камеры для пробы с оптической длиной пути 2 мм. В интервале длин волн от 1700-1800 нм поглощательная способность стеклянной камеры для пробы является постоянной и пренебрежимо малой. Однако интенсивность источника света с вольфрамовой нитью накаливания, пик которой находится около 1000 нм, на участке от 1700 до 1800 нм продолжает убывать. На самом деле, интенсивность на средней длине волны (1800 нм) необработанного спектра пустой стеклянной камеры для пробы меньше, чем интенсивность на длинах волн в обоих концах (примерно 1700 нм) спектра. На фиг. 5 показан вид экрана осциллографа в случае стеклянной камеры для пробы с оптической длиной пути 2 мм, заполненной водой. Между 1700 и 1800 нм вода не имеет заметных пиков. Однако область спектра, показанная на фиг. 5, расположена на заднем конце основного пика воды в точке 1930 нм. Следовательно, на 1800 нм вода пропускает меньше света, чем на 1700 нм. На экране осциллографа показан необработанный спектр, аналогичный спектру пустой стеклянной камеры, за исключением более глубокого провала в центре, связанного с тем, что вода на 1800 нм немного темнее, чем на 1700 нм. На фиг. 6 показан вид экрана осциллографа в случае стеклянной камеры для пробы с оптической длиной пути 2 мм, заполненной нефтью. В обоих направлениях от центра спектра видны характерные провалы интенсивности проходящего света (пики поглощения), типичной для углеводородов спектральной картине. Эти пики поглощения наблюдаются около 1760 и 1725 нм. На фиг. 7 показан обработанный спектр для той же пробы нефти, снятый на исследовательском лабораторном спектрометре Cary 500. Обработка включает коррекцию по разбросу значений интенсивности источника света на разных длинах волн. Сначала получают спектр пустой камеры, после чего получают спектр камеры с находящейся в ней пробой. Десятичный логарифм отношения интенсивности света на выходе из пустой камеры к интенсивности света на выходе из заполненной пробой камеры представляет "поглощательную способность" находящейся в камере пробы, отложенную по оси Y. На основе данных, собранных при помощи предлагаемого устройства предпочтительно получать обработанные спектры, а не необработанные. Сравнение графиков на фиг. 6 и 7, показывает, что ось Y на каждом изображении экрана осциллографа представляет собой линейную шкалу с увеличением интенсивности света в направлении вверх и без коррекции, учитывающей изменение интенсивности источника света по длине волны. На изображении же спектров, полученных спектрометром Cary, ось Y является логарифмической шкалой с уменьшением света в направлении вверх и с коррекцией, учитывающей изменение интенсивности источника света по длине волны. Если мысленно перевернуть экран осциллографа низом вверх и сжать масштаб оси Y,то получившаяся кривая будет весьма близкой к спектрам спектрометра Cary. Провалы на экране осциллографа соответствуют пикам на спектрометре Cary. Несмотря на эти отличия в градуировке оси Y, длины волн, на которых расположены пики спектрограммы Cary, можно использовать для того, чтобы сопоставить длины волн со шкалой времени на экране осциллографа. Также можно сопоставить длины волн со шкалой времени, зная угловое положение светофильтра в каждый момент времени (и среднюю-8 009347 длину волны фильтра при нормальном падении). Для простоты можно использовать двигатель, вращающий фильтр с постоянной скоростью. В предпочтительном варианте предлагаемый спектрометр высокого разрешения охватывает непрерывную область длин волн, а шаг изменения длины волны выбирается настолько малым, насколько это позволяет точность измерения углового положения. Используя интерференционный светофильтр с достаточно узкой полосой пропускания, можно осуществлять сканирование с высоким разрешением одного или нескольких участков полосы углеводородов на первой гармонике (1600-1850 нм) или участков спектра с другими представляющими интерес характеристиками. Эти спектры высокого разрешения увеличивают возможности количественного определения химических концентраций и оценки любых проявляющих спектральную корреляцию физических свойств. Например, пользователь может количественно определить процентное содержание в нефти ароматических углеводородов, олефинов, предельных углеводородов и по процентному содержанию метана (пик которого 1667 нм лежит левее пиков более тяжелых углеводородов, находящихся в области 1700-1800 нм) оценить соотношение газ/нефть. Предлагаемое устройство для спектрометрии используется в сочетании с кабельным опробователем пластов (например, прибором RCI). Он дополнит существующий 17-канальный скважинный спектрометр, который в настоящее время используется для контроля чистоты проб в реальном масштабе времени. Имея спектрометр высокого разрешения, пользователь сможет количественно оценить процентное содержание в нефти ароматических углеводородов, олефинов, предельных углеводородов и определить соотношение газ/нефть (ГНС). Можно определять присутствие газов, таких как СО 2. При наличии соответствующей обучающей последовательности можно создать уравнение корреляции для определения процентного содержания в нефти примесей фильтратов РУО. На фиг. 8 показано, как изменяется полоса пропускания (полная ширина на полувысоте) фильтра со средней длиной волны 1800 нм при его наклоне. Следует отметить, что половина коэффициента пропускания соответствует увеличению коэффициента поглощения на 0,3, так как -log10(l/2)= 0,3. Как показано на фиг. 8, чем больше угол наклона светофильтра, тем больше средняя длина волны сдвигается к более коротким волнам, и тем шире становится полоса пропускания вокруг новой средней длины волны. При повороте на 40 от нормали ПШПВ = 26 нм; при 20 от нормали ПШПВ =16 нм; при 0 от нормали ПШПВ = 11 нм. Как показано на фиг. 8, разрешаемая полоса частот пропорциональна угловому перемещению интерференционного светофильтра относительно направления пучка света на выходе из пробы при нормальном падении на светофильтр. Рассмотренный выше пример предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения приведен только для иллюстрации и не ограничивает объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Скважинный прибор для перемещения по стволу скважины, содержащий корпус прибора (214),несущий спектрометр (118) и выполненный с возможностью, при использовании спектрометра (118),направления на пробу (105) флюида коллимированного пучка света (106), часть которого принимается для анализа посредством спектрометра, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере два интерференционных светофильтра (109), закрепленных на валу (107), каждый из которых пропускает свет с различными средними длинами волн,вращающее устройство, установленное с возможностью поворота вала (107) и закрепленных на нем интерференционных светофильтров относительно направления падения света таким образом, что при повороте интерференционных светофильтров изменяется угол падения на них света, и по меньшей мере два фотоприемника (113), каждый из которых спарен с отдельным интерференционным светофильтром. 2. Скважинный прибор по п.1, содержащий светособирающую линзу (103), размещенную между источником света и пробой флюида для усиления пучка света. 3. Скважинный прибор по п.1, в котором вращающее устройство содержит шаговый двигатель (100) или серводвигатель постоянного тока, или дисковый датчик положения для определения угла поворота. 4. Скважинный прибор по п.1, содержащий по меньшей мере один экран (111) для оптической изоляции одной пары "интерференционный светофильтр-фотоприемник" от соседней пары "интерференционный светофильтр-фотоприемник" при повороте интерференционных светофильтров. 5. Скважинный прибор по п.1, содержащий собирающую линзу (103), размер которой достаточно велик для улавливания пучков света на выходе из интерференционных светофильтров независимо от смещения пучков света, обусловленного поворотом интерференционных светофильтров. 6. Скважинный прибор по п.1, содержащий держатель для опоры по меньшей мере одного интерференционного светофильтра (109) во время поворота. 7. Скважинный прибор по п.1, в котором используют спектрометр (118), способный выдерживать температуру 175 С во время работы, вибрационные перегрузки величиной 5 g и/или ударные перегрузки-9 009347 величиной 20 g во время транспортировки. 8. Способ измерения спектральной характеристики пробы (105) флюида посредством скважинного прибора со спектрометром (118), размещаемым в скважине и содержащим по меньшей мере два интерференционных светофильтра (109), каждый из которых имеет различные средние длины волн пропускаемого света, при осуществлении которого спускают скважинный прибор, освещают пробу (105) флюида в приборе коллимированным пучком света (106), свет, идущий от пробы флюида, направляют по меньшей мере на два интерференционных светофильтра (109), поворачивают указанные по меньшей мере два интерференционных светофильтра (109) с получением различных длин волн проходящего через светофильтры света при изменении угла падения пучка света (106) на по меньшей мере два вращаемых светофильтра, соотносят угловое положение по меньшей мере двух светофильтров (109) с измеренной интенсивностью света с получением замера спектральной характеристики пробы флюида при разных длинах волн света и регистрируют значения интенсивности света в зависимости от длины волн. 9. Способ по п.8, в котором длину волны проходящего света определяют по углу поворота каждого светофильтра. 10. Способ по п.8, в котором спектр пробы флюида сканируют посредством измерения на каждом значении угла поворота светофильтра интенсивности света, прошедшего через пробу, и/или света, отраженного пробой. 11. Способ по п.8, в котором за каждый оборот светофильтра на 360 проводят четыре цикла сканирования спектра пробы, соответствующих следующим угловым положениям светофильтра:и( +180). 12. Способ по п.11, в котором интервалы четырех циклов сканирования спектра разделяют по времени или углу поворота светофильтра для выбора результатов одного из циклов сканирования или осреднения результатов двух или более циклов сканирования. 13. Способ по п.8, в котором блок светофильтров свободно вращают на его валу (107). 14. Способ по п.8, в котором блоку светофильтров сообщают качательное движение относительно его среднего углового положения. 15. Способ по п.8, в котором светофильтрам (109) сообщают шаговые угловые перемещения между двумя положениями, соответствующими определенным длинам волн, для измерения интенсивности света на пике спектра относительно интенсивности вне пика. 16. Способ по п.8, в котором светофильтры (109) крепят за их кромку посредством держателя таким образом, чтобы держатель не затенял центр вращения светофильтра. 17. Способ по п.8, в котором определяют спектрометром (118) соотношение газ/нефть путем измерения процентного содержания метана. 18. Способ по п.8, в котором определяют посредством спектрометра (118) процентное содержание в пробе флюида по меньшей мере одного из следующих веществ: ароматические углеводороды, олефины,предельные углеводороды. 19. Способ по п.8, в котором определяют посредством спектрометра (118) процентное содержание примеси в пробе флюида, используя уравнение, полученное корреляцией с обучающей последовательностью. 20. Способ по п.8, в котором в пробе флюида определяют процентное содержание СО 2 в природном газе, тем самым повышая коэффициенты корреляции для физических свойств, включающих плотность,вязкость, давление, объем и температуру. 21. Способ по п.8, в котором для контроля чистоты проб определяют посредством спектрометра(118) процентное содержание в них примесей посредством использования в скважине спектров высокого разрешения. 22. Способ по п.8, в котором для контроля чистоты проб определяют процентное содержание в них ароматических углеводородов.