Пассивный микрососуд и датчик

Изобретение описывает электрически пассивное устройство и способ излучения звука в месте нахождения и/или высвобождения, отбора проб и/или измерений характеристик текучей среды или различных материалов. Устройство может обеспечивать надежный механизм синхронизации для высвобождения, отбора проб и/или измерений согласно заданному графику и в различных вариантах осуществления излучает последовательность(и) звуковых сигналов, которая(ые) может(могут) использоваться для триангуляции местоположения устройства, например в коллекторе углеводородов или живом организме. Перекрестная ссылка на родственные заявки Приоритет заявки на настоящее изобретение основан на предварительной патентной заявке США 61/337998 под названием "Passive Micro-vessel and Sensor", поданной 12 февраля 2010 г., которая во всей полноте в порядке ссылки включена в настоящий патент. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится, в целом, к электрически пассивному устройству, способному сообщать о своем местоположении путем излучения звука через определенные временные интервалы и/или отбирать и/или анализировать образцы текучей среды через определенные временные интервалы и/или высвобождать с выдержкой времени частицы, химические или лекарственные вещества. В частных вариантах осуществления настоящего изобретения предложен электрически пассивный сосуд для отбора проб или высвобождения различных частиц/веществ в толще пород (такой как геологическая или морская формация) или в живом организме с необязательной способностью осуществлять измерения характеристик образца и/или сообщать о своем местоположении посредством излучения звука. Уровень техники Во время нефтегазовой разведки часто осуществляется отбор и анализ образцов текучей среды из толщ пород-коллекторов. Осуществление таких операций затрудняют характерные для нефтяных месторождений суровые условия в толщах пород, включая высокие температуру и давление (НРНТ), коррозионно-активные жидкости и строго стесненное пространство. Сложность получения образцов текучей среды и их анализа в таких условиях дополнительно усугубляется применением электронных датчиков,для которых обычно требуется питание, мониторинг и/или телеметрия. Огромную выгоду ряду осуществляемых на нефтяных месторождениях операций, таких как гидравлический разрыв толщи пород, принесла бы возможность создания карты с указанием геометрии разрыва толщи пород и эволюции разрыва во времени. В настоящее время такая возможность отсутствует. Кроме того, существует потребность в технологии, которая может применяться для мониторинга и анализа разрыва коллекторов удаленного углекислого газа. В условиях нефтяного месторождения сложно определять свойства и состав текучей среды на удалении от нефтяной скважины. Огромную выгоду отрасли принесла бы возможность внедрять измерительные устройства очень небольшого размера глубоко в толщу пород за счет использования расклинивающего наполнителя или аналогичного средства транспортировки датчиков и определять их местоположение и точный момент измерений или отбора проб. Необходимы измерения в условиях высокого давления других типов, в которых применение систем активных датчик с бортовым электронным оборудованием и способностью передачи может быть невозможным по причине условий окружающей среды (например, слишком высоких температур и давлений) или может оказаться слишком дорогостоящим, чтобы быть экономически оправданным. Типичные примеры включают измерения в водоносных породах, скважинах-источниках питьевой воды или в подводной среде. Такой средой может являться озеро, море или океан. Часто существует потребность во внедрении или высвобождении мелких частиц или небольших количеств химических веществ в заданные моменты времени в условиях удаленной или труднодоступной среды. Такие мелкие частицы или химические вещества могут использоваться в качестве индикаторов,участвовать в химических реакциях или использоваться в качестве лекарственных препаратов. Примеры сред, в которые могут внедряться такие частицы, химические вещества или лекарственные препараты,включают без ограничения нефтяные и водоносные коллекторы, ранее существовавшие или искусственно вызванные трещины в таких коллекторах или в других толщах пород, нефтяные, водные (или) газовые скважины, водоемы, такие озера, реки и океаны или человеческий организм. Одной из очень важных областей, в которой существует потребность в миниатюризированной и экономичной сенсорной аппаратуре, также является мониторинг мест захоронения опасных отходов и прилегающих водоносных пород в целях составления карт заражения и выщелачивания. Краткое изложение сущности изобретения Согласно одному из вариантов осуществления изобретения предложено устройство, которое содержит по меньшей мере один пробоотборник. Каждый пробоотборник содержит синхронизирующую мембрану, синхронизирующую полость, механическую конструкцию и изолированную полость. Каждый пробоотборник дополнительно содержит микрофлюидальный канал с заданной геометрией, заполненный синхронизирующей текучей средой, обладающей известными свойствами. После приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, диктуемой заданной геометрией канала и известными свойствами синхронизирующей текучей среды. После достижения синхронизирующей полости по истечении интервала синхронизации синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране, которая разрывает и/или обрушивает механическую конструкцию, позволяя тем самым внешней текучей среде поступать в изолированную полость, которая может затем вести далее в пробоотборную камеру. Согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения устройство может содержать множество пробоотборников. По меньшей мере один пробоотборник может содержать микрофлюидальный канал, размеры которого отличаются от размеров канала другого пробоотборника, в результате чего синхронизирующая текучая среда из различных пробоотборников достигают своих соответствующих полостей в различное время. Пробоотборник может содержать запорный клапан, который позволяет потоку текучей среды поступать в пробоотборную камеру, но не дает ему вытекать из пробоотборной камеры. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения после разрыва и/или обрушения механической конструкции устройство может излучать звуковой сигнал. Изолированной полости и механической конструкции может быть придана такая форма, чтобы после обрушения механической конструкции излучался заданный звуковой сигнал. Устройство может содержать множество пробоотборников, каждый из которых после обрушения его соответствующей механической конструкции излучает сигнал с определенной акустической характеристикой, при этом акустические характеристики пробоотборников различаются. Устройство может содержать множество пробоотборников, по меньшей мере один из которых содержит микрофлюидальный канал, размеры которого отличаются от размеров канала другого пробоотборника, в результате чего синхронизирующая текучая среда из различных пробоотборников достигают своих соответствующих полостей в различное время, и возникает множество акустических событий, которые происходят в различное время. Пробоотборная камера может содержать чувствительный элемент для определения и/или измерения характеристик текучей среды. Чувствительный элемент может содержать, например, материал, который взаимодействует с текучей средой и/или электродами, обеспечивая возможность измерений электрохимических характеристик образца текучей среды. Устройство может являться электрически пассивным. В изолированной полости может содержаться микрочастица, наночастица, химическое вещество и/или лекарственное вещество,которое высвобождается в окружающую среду после обрушения и/или разрыва механической конструкции, отделяющей изолированную полость от внешней среды. Устройство может содержать фильтр и/или сито, предотвращающее попадание частей разрушенной механической конструкции по меньшей мере в одно из следующего: изолированную полость и среду, окружающую устройство. Согласно другим дополнительным соответствующим вариантам осуществления описанное устройство может входить в состав прибора. Прибор может содержать внутреннюю гидравлическую линию, по которой способен циркулировать образец текучей среды и на которой установлено одно или несколько устройств, при этом во время циркуляции по внутренней гидравлической линии образец текучей среды контактирует с устройствами. Прибор может содержать башмак, который может быть прижат к стенке горных пород для впуска текучей среды и насос для закачивания пластового флюида во внутреннюю гидравлическую линию. Прибор может дополнительно содержать по меньшей мере один микрофон для приема звука, излучаемого одним или несколькими устройствами. В различных положениях по поверхности вокруг скважины или в скважинах, пробуренных где-либо в пласте, могут быть расположены другие микрофоны. Прибор может содержать процессор для снабжения отметками времени принимаемых излучений звука и/или определения местоположения устройств. Прибор может содержать механизм извлечения устройств из толщи пород. Механизм извлечения может представлять собой одно из следующего: насос и всасывающее устройство. Согласно другим дополнительным соответствующим вариантам осуществления описанное устройство может внедряться в толщу пород с поверхности путем закачивания через скважину вместе текучей средой-носителем или расклинивающим наполнителем. Мониторинг излучений звука, поступающего от устройства, может осуществляться с использованием микрофонов, находящихся в нагнетательной скважине, в скважине, пробуренной где-либо поблизости, или на поверхности. Устройство может применяться в пластовом флюиде, трещине в горной породе, трубе, текучей среде, скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и/или живом организме. Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство для отбора образцов текучей среды содержит по меньшей мере один пробоотборник, который может являться электрически пассивным. Каждый пробоотборник содержит изолированную полость, механическую конструкцию и микрофлюидальный механизм синхронизации. После того, как микрофлюидальный механизм синхронизации подвергается воздействию давления, механическая конструкция обрушивается и/или разрывается по истечении определенной задержки по времени, позволяя внешней текучей среде поступать в изолированную полость, которая может далее вести в пробоотборную камеру. Согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения микрофлюидальный механизм синхронизации может содержать микрофлюидальный канал, заполненный синхронизирующей текучей средой, при этом после приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу. Синхронизирующая текучая среда может продвигаться по микрофлюидальному каналу с заданной скоростью, диктуемой, по меньшей мере, частично, геометрией микрофлюидального канала и синхронизирующими свойствами текучей среды. Микрофлюидальный механизм синхронизации может содержать синхронизирующую полость и синхронизирующую мембрану, при этом после того, как синхронизирующая текучая среда продвигается и достигает синхронизирующей полости, синхронизирующая текучая среда прилагает давление и расширяет синхронизирующую мембрану, которая обрушивает механическую конструкцию, позволяя внешней текучей среде поступать в изолированную полость. Устройство может излучать заданный звуковой сигнал после обрушения механической конструкции. В полости может находиться чувствительный элемент для определения и/или измерения характеристик текучей среды, поступающего в пробоотборную камеру. В изолированной полости может содержаться микрочастица, наночастица, химическое вещество и/или лекарственное вещество, которое высвобождается в окружающую среду после обрушения и/или разрыва механической конструкции, отделяющей изолированную полость от внешней среды. Устройство может содержать фильтр и/или сито, предотвращающее попадание частей разрушенной механической конструкции по меньшей мере в одно из следующего: изолированную полость и среду, окружающую устройство. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения предложена система, в которую входит одно или несколько из описанных устройств. Система дополнительно содержит по меньшей мере один микрофон, сейсмоприемник, акселерометр и/или датчик другого типа, принимающий звук, излучаемый одним или несколькими устройствами. Может быть предусмотрен процессор для снабжения отметками времени принимаемых излучений звука и/или определения местоположения одного или нескольких устройств, по меньшей мере, частично, на основании принимаемых излучений звука. Устройство может быть применяться в пластовом флюиде, трещине в горной породе, трубе,текучей среде, скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и/или живом организме. Согласно другому варианту осуществления изобретения система для отбора образцов текучей среды содержит по меньшей мере одно устройство, которое может являться электрически пассивным. Каждое устройство содержит механическую конструкцию и микрофлюидальный механизм синхронизации,который после воздействия на него давления обрушивает механическую конструкцию по истечении определенной задержки по времени. После обрушения механическая конструкция излучает звуковой сигнал и может позволять текучей среде поступать в пробоотборную камеру. Система дополнительно содержит микрофон для приема звукового сигнала и процессор, оперативно связанный с микрофоном. Процессор может, например, определять местоположение устройства, по меньшей мере, частично, на основании принимаемого звукового сигнала. Согласно другому варианту осуществления изобретения предложен способ применения устройства в текучей среде. В момент времени, определяемый электрически пассивным механизмом синхронизации,открывается находящаяся внутри устройства акустическая полость для впуска текучей среды. Когда полость открыта, устройство излучает звуковой сигнал. Согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения после того, как полость открывается, может быть получен образец. Звуковой сигнал, по меньшей мере, частично, может быть обнаружен одним или несколькими микрофонами, сейсмоприемником, акселерометром и/или датчик другого типа. Обнаруженный звуковой сигнал может быть снабжен отметкой времени. На основании звукового сигнала может определяться местоположение устройства с использованием в том числе без ограничения триангуляции, обработка данных метода продольных волн и/или обработка данных метода поперечных волн. Устройство может применяться в толще пород или трещине в горной породе. Например, устройство может закачиваться в толщу пород. Применение устройства может включать его использование в операции гидравлического разрыва. Устройство может быть применяться в пластовом флюиде, трещине в горной породе, трубе, текучей среде, скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и/или живом организме. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения механизм синхронизации может содержать синхронизирующую мембрану, синхронизирующую полость и микрофлюидальный канал с известной геометрией, заполненный синхронизирующей текучей средой с известными свойствами. После приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, диктуемой известной геометрией канала и известными свойствами синхронизирующей текучей среды, а после достижения синхронизирующей полости по истечении интервала синхронизации синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране, которая открывает акустическую полость внутри устройства для внешней текучей среды. Согласно другим дополнительным вариантам осуществления изобретения после обрушения акустической полости в устройстве внутри внешней текучей среды может сохраняться по меньшей мере одно из следующего: микрочастица, наночастица, химическое вещество и лекарственное вещество. После обрушения акустической полости в устройстве может сохраняться образец внешней текучей среды. Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство содержит изолированную полость, которая изначально недоступна для внешней среды, и электрически пассивный механизм синхронизации. Механическая конструкция отделяет изолированную полость от внешней среды, при этом по окончании интервала синхронизации механизм синхронизации воздействует на механическую конструкцию и разрывает и/или обрушивает ее, вводя тем самым изолированную полость в контакт с внешней средой. Согласно одному из соответствующих вариантов осуществления изобретения механизм синхрони-3 024527 зации устройства может содержать синхронизирующую мембрану, синхронизирующую полость и микрофлюидальный канал с заданной геометрией, заполненный синхронизирующим флюидом с известными свойствами. После приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, диктуемой известной геометрией канала и известными свойствами синхронизирующей текучей среды. После достижения синхронизирующей полости по истечении интервала синхронизации синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране, котораяобрушивает механическую конструкцию, позволяя тем самым внешней текучей среде поступать в изолированную полость. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения устройство может содержать внешнее устройство для приложения давления к синхронизирующей текучей среде. Механической конструкцией может являться изолирующая мембрана и/или диафрагма. В изолированной полости может находиться пробоотборная камера, содержащая запорный клапан, который позволяет потоку текучей среды поступать в пробоотборную камеру, но не дает ему вытекать из пробоотборной камеры. После разрыва механической конструкции устройство может подавать звуковой сигнал. Изолированной полости и механической конструкции может быть придана такая форма, чтобы после обрушения механической конструкции излучался заданный звуковой сигнал. Изолированная полость может содержать чувствительный элемент для определения и/или измерения характеристик текучей среды. Чувствительный элемент содержать материал, который взаимодействует, например химически взаимодействует,с флюидом. Чувствительный элемент может содержать электрод, позволяющий, например, измерять электрохимические характеристики образца текучей среды. Чувствительным элементом может являться устройство на основе технологии микроэлектромеханических систем (MEMS), которое может быть изготовлено средствами микротехнологии. Согласно другим дополнительным вариантам осуществления изобретения в изолированной полости может содержаться микрочастица, наночастица, химическое вещество и/или лекарственное вещество,которое высвобождается в окружающую среду после обрушения и/или разрыва механической конструкции, отделяющей изолированную полость от внешней среды. Устройство может содержать фильтр и/или сито предотвращающее попадание частей разрушенной механической конструкции по меньшей мере в одно из следующего: изолированную полость и среду, окружающую устройство. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения устройство может содержать множество изолированных полостей, множество пассивных механизмов синхронизации и множество механических конструкций. Интервал синхронизации по меньшей мере одного из пассивных механизмов синхронизации может отличаться от интервала синхронизации других механизмов синхронизации, в результате чего механические конструкции, связанные по меньшей мере с одним пассивным механизмом синхронизации, разрываются и/или обрушиваются в различное время. Согласно другим дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения система может содержать множество описанных устройств, каждое из которых излучает звуковой сигнал после обрушения его соответствующей механической конструкции, при этом звуковые сигналы устройств различаются. Система может содержать множество описанных устройств, по меньшей мере одно из которых содержит микрофлюидальный канал, размеры которого отличаются от канала другого устройства в системе, в результате чего синхронизирующая текучая среда из различных пробоотборников достигает соответствующих полостей в различное время и возникает множество акустических событий, которые происходят в различное время. Одно или несколько описанных устройств могу входить в состав прибора,содержащего внутреннюю гидравлическую линию, по которой способен циркулировать образец текучей среды и на которой установлено одно или несколько устройств, при этом во время циркуляции по внутренней гидравлической линии образец текучей среды контактирует с устройствами. Прибор может дополнительно содержать по меньшей мере один микрофон для приема звука, излучаемого одним или несколькими устройствами, и процессор для снабжения отметками времени принимаемых излучений звука и/или определения местоположения устройств. Способ с использованием по меньшей мере одного из описанных устройства может включать применение устройства в пластовом флюиде, трещине в горной породе, трубе, текучей среде, скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и/или живом организме. Согласно другим дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения система может содержать множество описанных устройств, при этом система входит в систему подводных измерений. Система может быть прикреплена к кабелю или иным способом встроена в кабель. Кабель может дополнительно крепиться к стационарному бую или буксироваться через водоем судном или подводным аппаратом. Согласно другому варианту осуществления изобретения способ включает применение устройства во внешней текучей среде. В момент времени, определяемый электрически пассивным механизмом синхронизации, в устройстве открывается полость для внешней текучей среды. После того, как полость открывается, из нее высвобождается микрочастица, наночастица, химическое вещество и/или лекарственное вещество во внешнюю текучую среду, и/или образец внешней текучей среды может сохраняться внутри устройства. Согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения пассивный механизм синхронизации может содержать синхронизирующую мембрану, синхронизирующую полость и микрофлюидальный канал с известной геометрией, заполненный синхронизирующим флюидом с известными свойствами. После приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, диктуемой известной геометрией канала и известными свойствами синхронизирующей текучей среды, и после достижения синхронизирующей полости по истечении интервала синхронизации синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране,которая открывает полость внутри устройства для внешней текучей среды. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения применение устройства может включать закачивание устройства в толщу пород и/или трещину в горной породе. Устройство может быть применяться в пластовом флюиде, трещине в горной породе, трубе, текучей среде,скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и/или живом организме. Согласно другим дополнительным вариантам осуществления изобретения способ может включать излучение устройством звукового сигнала, когда полость открывается. Звуковой сигнал может, по меньшей мере, частично, обнаруживаться с использованием одного или нескольких микрофонов. На основании обнаруженного звукового сигнала может определяться местоположение устройства с использованием триангуляции, обработка данных метода продольных волн и/или обработка данных метода поперечных волн. Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство содержит электрически пассивный механизм синхронизации и механическую конструкцию. В конце интервала синхронизации механизм синхронизации разрывает механическую конструкцию, в результате чего излучается звуковой сигнал. Согласно соответствующим вариантам осуществления изобретения устройство может содержать изолированную полость, отделенную от внешней среды механической конструкцией, в результате разрыва которой изолированная полость контактирует с внешней средой. Механической конструкцией может являться изолирующая мембрана. Согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения механизм синхронизации может содержать синхронизирующую мембрану и синхронизирующую полость. Поскольку микрофлюидальный канал с известной геометрией заполнен синхронизирующим флюидом с известными свойствами,после приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, диктуемой известной геометрией канала и известными свойствами синхронизирующей текучей среды. После достижения синхронизирующей полости синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране, которая разрывает и/или обрушивает механическую конструкцию, позволяя тем самым внешней текучей среде поступать в изолированную полость. В изолированной полости может находиться пробоотборная камера, содержащая запорный клапан, который позволяет потоку текучей среды поступать в пробоотборную камеру, но не дает ему вытекать из пробоотборной камеры. Пробоотборная камера может содержать чувствительный элемент по меньшей мере для одного из следующего: определения и/или измерения характеристик текучей среды. Чувствительный элемент может содержать материал, который взаимодействует с флюидом. Чувствительный элемент может содержать электроды для измерения электрохимических характеристик образца текучей среды. Согласно дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения механической конструкции может быть придана форма для излучения заданного звукового сигнала. Устройство может быть изготовлено средствами микротехнологии. Согласно другим дополнительным соответствующим вариантам осуществления изобретения система содержит множество описанных устройств, каждое из которых излучает звуковой сигнал после разрыва его соответствующей механической конструкции, при этом звуковые сигналы устройств различаются. Система может входить в систему подводных измерений. Устройства могут быть прикреплены к кабелю. Кабель может буксироваться через водоем одним из следующего: судном или подводным аппаратом. Устройство(а) могут использоваться во время операции гидравлического разрыва. Согласно различным вариантам осуществления изобретения синхронизирующей текучей средой в описанных вариантах осуществления может являться ньютоновская текучая среда с известной вязкостью или неньютоновская текучая среда с известной реологией. Комплексная неньютоновская разжижающаяся при сдвиге текучая среда может обладать рядом преимуществом, а именно, неньютоновская синхронизирующая текучая среда имеет очень высокую вязкость при низком напряжении сдвига (т.е. при низком приложенном напряжении), но которая быстро снижается с увеличением напряжения. В различных вариантах осуществления изобретения в качестве синхронизирующей текучей среды может использоваться комплексная неньютоновская текучая среда, в результате чего формируется механизм синхронизации, который активизируется только после того, как давление окружающей среды достигает определенной пороговой величины, и обеспечивается дополнительная разносторонность механизма синхрони-5 024527 зации. Краткое описание чертежей Описанные признаки изобретения будут легче поняты из следующего далее подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи. На фиг. 1 показано применение устройства для отбора проб углеводородов во время операций гидравлического разрыва или закачивания флюида согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2(а-г) более подробно показано проиллюстрированное на фиг. 1 устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2(а) показано устройство до его приведения в действие. На фиг. 2(б) показано устройство с обрушенной изолирующей мембраной. На фиг. 2(в) показано устройство с пробоотборной камерой, заполненной образцом текучей среды. На фиг. 2(г) показано устройство, готовое к опросу после извлечения на поверхность. На фиг. 3(а) показана вспышка акустической энергии в результате разрыва изолирующей мембраны согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 3(б) показано множество микрофонов, расположенных в различных положениях в толще пород, для регистрации времени вступления волновых фронтов, вызываемых разорванными изолирующими мембранами, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 4 показано пассивное синхронизирующее устройство, в котором содержится лекарственное вещество для высвобождения в человеческом организме, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 5 показано пассивное синхронизирующее устройство, содержащее фильтр для задерживания частиц разрушенной мембраны, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 6 показано множество пробоотборных устройств и/или механизмов, объединенных в нефтепромысловом приборе, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. На фиг. 7 показана группа интеллектуальных пробоотборных устройств, входящих в систему подводных измерений, которая с помощью кабеля может быть соединена с буем, буровой платформой, плавучим буровым основанием или буровым судном, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Подробное описание В наглядных вариантах осуществления предложено электрически пассивное устройство и способ излучения звука в месте нахождения и/или высвобождения, отбора образцов и/или измерения характеристик текучей среды или различных материалов. Устройство может обеспечивать надежный механизм синхронизации для высвобождения, отбора образцов и/или измерения характеристик согласно заданной схеме, и в различных вариантах осуществления излучает последовательность(и) звуковых сигналов, которые могут использоваться для триангуляции местоположения устройства, например в коллекторе углеводородов или живом организме. Это подробнее описано далее. На фиг. 1 показано применение устройства 105 для отбора проб углеводородов во время операций гидравлического разрыва или закачивания флюида согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Следует отметить, что конкретное показанное устройство 105, применимое для отбора проб углеводородов, рассматривается лишь в целях иллюстрации. В объем настоящего изобретения входят другие конфигурации и применения устройства. Например, устройство 105 может применяться в текучей среде,включая без ограничения, толщу пород, трещину в горной породе, трубу, флюид, скважин, двигатель,коллектор углеводородов, водоносную породу, водоем, нефтепромысловый прибор, резервуар для сброса отходов, состав расклинивающего наполнителя и/или живой организм для высвобождения, отбора образцов и/или измерения характеристик различных текучих сред или материалов или излучения звукового сигнала. Устройство 105 может применяться в том числе без ограничения в пластовом флюиде 101 в трещине в горной породе. Устройство может, например, закачиваться или иным способом нагнетаться в скелет породы. Устройство 105 может действовать в сочетании с традиционными нефтепромысловыми измерительными приборами 103 или автономными батарейными датчиками, находящимися в скважине в гидродинамической взаимосвязи с трещиной, в которую было закачано устройство 105. Устройство 105 может использоваться при очень высоких давлениях или температурах, что позволяет осуществлять измерения в скважинах, недоступных в настоящее время для существующей технологии датчиков вследствие в том числе без ограничения жестко ограниченной геометрии, коррозионно-активных жидкостей, повышенного давления и/или температуры. Примеры неблагоприятных скважинных условий включают недавно освоенные глубоководные месторождения в Мексиканском заливе. На фиг. 2(а-г) более подробно показано устройство согласно различным вариантам осуществления изобретения. На фиг. 2(а) показано устройство 200 до его приведения в действие. Устройство 200 содержит по меньшей мере один пробоотборник для получения образца внешнего скважинного флюида 210. В наглядных вариантах осуществления пробоотборник содержит микрофлюидальный механизм синхронизации для получения образца текучей среды. Более точно, микрофлюидальный механизм синхронизации может содержать микрофлюидальный канал 202, частично заполненный синхронизирующей текучей средой 201. Улавливаемая капиллярами синхронизирующая текучая среда 201 может первоначально удерживаться в микрофлюидальном канале в том числе без ограничения за счет поверхностного натяжения. Микрофлюидальный канал 202 ведет в синхронизирующую полость 204 известного объема. Синхронизирующая полость 204 может являться первоначально являться в том числе без ограничения пустой. После приложения давления к синхронизирующей текучей среде 201 синхронизирующая текучая среда 201 продвигается по микрофлюидальному каналу 202 в синхронизирующую полость 204 и вызывает разрыв и/или обрушение механической конструкции 205 по истечении определенной задержки по времени. До разрыва механическая конструкция 205 изолирует от внешней среды изолированную полость 206, в которой может находиться пробоотборная камера 209. Механической конструкцией 205 может являться в том числе без ограничения изолирующая диафрагма или изолирующая мембрана, которая обеспечивает барьер, отделяющий от внешней среды. Один из примеров исполнительного механизма замедленного действия с вязкоупругим таймером описан в патенте US 4791251 (выданном на имя Carter и др.), который во всей полноте в порядке ссылки включен в настоящую заявку. В качестве иллюстрации, синхронизирующая текучая среда 201, поступающая в синхронизирующую полость 204 может заставлять синхронизирующую мембрану 203 отклоняться. Затем выступ или другая фасонная структура на синхронизирующей мембране 203 может разрывать механическую конструкцию 205. Могут использоваться различные другие известные мембранные механизмы разрушения,используемые в микрофлюидальных системах, таких как системы, служащие для инкапсулирования и доставки лекарственных средств (см., например, документы М. Staples и др., Pharm. Res., 23, 847 (2006);J.T. Santini и др., Angew. Chem. Int. Ed. 39, 2396 (2000); J.H.Prescott и др., Nat. Biotech. 24, 437 (2006), патент US 7455667 (B2), каждый из которых во всей полноте в порядке ссылки включен в настоящую заявку). На фиг. 2(б) показано устройство 200 с обрушенной механической конструкцией 205 после приложения давления к синхронизирующей текучей среде 201 (и по истечении задержки по времени). Обрушение механической конструкции 205 позволяет внешнему пластовому флюиду поступать в пробоотборную камеру 209 посредством изолированной полости/канала 206 сообщения. В изолированной полости/канале 206 сообщения может находиться фильтр для задержания частиц любых загрязнителей. Следует отметить, что до обрушения механической конструкции 205 изолированная полость/канал 206 сообщения обычно недоступен для внешней среды. В других вариантах осуществления механическая конструкция 205 может допускать частичный/фильтрованный доступ в изолированную полость/канал 206 сообщения до своего обрушения. На фиг. 2(в) показано устройство 200 с пробоотборной камерой 209, заполненной образец текучей среды. Может быть предусмотрен встроенный клапан 207 одностороннего действия (т.е. запорный клапан), обеспечивающий изоляцию образца от внешней среды. Один из примеров изготовленного средствами микротехнологии клапана одностороннего действия описан в следующих документах: S.Beeby,G.Ensel, M.Kraft: MEMS Mechanical Sensors, Artech House, Boston MA (2004); и K.W. Oh и др.,: J. Micromech. Microeng., 16, R13-R39 (2006), каждый из которых во всей полноте в порядке ссылки включен в настоящую заявку. Механизм синхронизации, пробоотборник и/или в различных вариантах осуществления все устройство могут являться электрически пассивными и не содержать каких-либо электронных компонентов с приводом (например, электронного источника питания, передатчика, усилителя и т.д.). В различных вариантах осуществления механизм синхронизации, пробоотборник и/или все устройство могут не содержать каких-либо активных или пассивных электронных компонентов. Принцип действия пассивного микрофлюидального механизма синхронизации может быть, по меньшей мере, частично, основан на том факте, что скорость потока ньютоновской текучей среды через капилляр приблизительно круглого поперечного сечения пропорциональна разности Р давлений на концах капилляра, умноженной на биквадрат гидравлического радиуса R, и обратно пропорциональна вязкоститекучей среды, умноженной на длину l капилляра =РR4/(8l). В других вариантах осуществления, если выбран капилляр с прямоугольным поперечным сечением шириной w и высотой hw,скорость потока может быть вычислена согласно приблизительной формуле=(1-0,63 h/w)Рwh3/(12l). Такие формулы можно найти в литературе, например в следующих документах: Stone, H., Stroock, A.,and Ajdari, A., "Engineering Flows in Small Devices", Annual Review of FluidMechanics, том 36, 2004, стр. 381 и D.E. Angelescu: "Highly Integrated Microfluidal Design", Artech House,Норвуд, штат Массачусетс, США (2011), каждый из которых во всей полноте в порядке ссылки включен в настоящее описание. Если пустая полость известного объема (т.е. синхронизирующая полость 204) отделена от текучей среды под высоким давлением капилляром с соответствующей геометрией, на основании известной геометрии устройства, вязкости флюида и перепада давлений, может быть точно определено время, необходимое для заполнения синхронизирующей полости 204. Если исходить из того, что синхронизирующая текучая среда 201 имеет известные характеристики и регистрируется давление/температура, время за-7 024527 полнения синхронизирующей полости 204 может полностью определяться геометрическими параметрами устройства, такими как объем синхронизирующей полости 204, длина и диаметр капилляров микрофлюидального канала 202, при этом биквадратная зависимость от диаметра позволяет регулировать время заполнения на протяжении нескольких десятилетий, что обеспечивает высокую универсальность механизма синхронизации. Может использоваться вполне характеристическая синхронизирующая текучая среда 201, преимущественно несмешиваемая ни с углеводородами, ни с водой. Примеры таких синхронизирующих текучих сред включают без ограничения различные кремнийорганические масла и фторированные растворители. В качестве альтернативы, в качестве синхронизирующей текучей среды может использоваться неньютоновская текучая среда с известными реологическими свойствами. В одном из вариантов осуществления в качестве синхронизирующей текучей среды может использоваться разжижающаяся при сдвиге текучая среда, в результате чего скорость потока является очень низкой при низких давлениях, но значительно возрастает после того, как давление окружающей среды (и, следовательно, напряжение сдвига в микроканале) достигает определенной пороговой величины. В другом варианте осуществления синхронизирующей текучей средой может являться вязкоупругая текучая среда, которая ведет себя как упругое тело при напряжениях сдвига, в результате чего поток полностью блокируется при низких давлениях. После того, как давление достигает пороговой величины (соответствующей пределу текучести синхронизирующей текучей среды), начинается протекание синхронизирующей текучей среды. В этом варианте осуществления описанные выше пассивные синхронизирующие устройства могут бездействовать при давлении ниже определенной пороговой величины, за счет чего обеспечивается длительное хранение при давлении ниже пороговой величины. На фиг. 2(г) показано устройство 200 готовое к опросу после извлечения на поверхность. Поскольку образец текучей среды, хранящийся в пробоотборной камере 209, остается изолированным от окружающей среды посредством клапана 207 одностороннего действия, могут быть определены его различные физические и химические свойства. Внутри пробоотборной камеры 209 и/или изолированной полости 206 может находиться или иным способом быть оперативно связан с ней датчик для осуществления различных измерений, связанных с образцом текучей среды. В различных вариантах осуществления герметизация компонентов датчика, например пробоотборной камеры 209, может обеспечиваться за счет конструкции датчика на основе технологии микроэлектромеханических систем (MEMS). Датчик может содержать материал, который вступает в химическую реакцию с текучей средой, и/или электрод, позволяющий определять электрохимические характеристики образца текучей среды. Таким образом, описанный механизм синхронизации в сочетании с пассивными исполнительными механизмами может использоваться для применения самозапускающихся устройств/сосудов для получения образцов. В случае применения в скелете породы такие устройства могут быть согласованы по плотности с закачиваемым флюидом путем включения вакуумных полостей соответствующих размеров, что облегчает пассивное применение путем закачивания, а также извлечения устройства. Излучение звука и триангуляция Описанное устройство для получения образцов может использоваться для генерирования звуковых сигналов. Например, в различных вариантах осуществления механизм синхронизации может инициировать, возможно, последовательное прокалывание множества механических конструкций/изолирующих мембран. Например, если полость позади каждой изолирующей мембраны имеет объем V (первоначально под вакуумом), после прокалывания эти полости быстро обрушиваются и/или разрываются и заполняются пластовым флюидом при гидростатическом давлении окружающей среды. Заполнение пустой полости 301 может происходить очень быстро с излучением очень короткой вспышки акустической энергии 303, как показано на фиг. 3(а), согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Проводившиеся лабораторные исследования разрушающихся пузырьков (например, в статье A. VOGEL, W.bubbles near a solid boundary", J. Fluid Mech., том 206, стр. 299-338 (1989), которая во всей полноте в порядке ссылки включена в настоящую заявку) доказывают, что большая часть энергии пузырьков расходуется на акустическое излучение в неустановившемся режиме. Общее количество энергии, которая может высвобождаться при быстром заполнении полости, можно приблизительно рассчитать согласно формуле E=pV, в которой р означает пластовое давление. При объеме, например, 1 мм 3 и давлении окружающей среды 1000 бар (приблизительно 14500 фунт/кв.дюйм), энергия эмиссии составляет в том числе без ограничения 100 мегаджоулей за временной интервал, составляющий приблизительно от одной до нескольких тысячных секунды. Это соответствует акустической мощности более 10-1000 Вт на протяжении каждого события обрушения. Затем такое излучение звука может быть обнаружено и зарегистрировано с использованием дистанционных микрофонов, гидрофонов, сейсмоприемников, акселерометров или датчиков или регистрирующих устройств других типов. Механизм синхронизации может последовательно инициировать несколько акустических событий с задержкой по времени между последовательными обрушениями, которая задана геометрией соответствующего микрофлюидального канала и синхронизирующей полости. В каждое устройство и/или пробоотборник может быть заложена отличающаяся синхронизирующая последовательность или отличаю-8 024527 щиеся геометрические параметры для обеспечения уникального звукового сигнала. Такие устройства также могут быть реализованы без пробоотборной полости исключительно с целью излучения звука в момент времени, определяемый микрофлюидальным механизмом синхронизации. Излучение звука при каждом событии обрушения создает акустический волновой фронт 303, который распространяется через флюид и окружающий скелет породы. Скорость распространения волнового фронта обычно равна скорости распространения звука во флюиде или в скелете породы. При размещении множества микрофонов 305 в различных положениях в толще пород, как показано, например, на фиг. 3(б), может определяться время вступления волновых фронтов в каждый микрофон 305. Затем на основании задержек по времени между приходом звукового сигнала в различные микрофоны в сочетании с известной или обоснованно рассчитанной скоростью распространения звука в среде может определяться местоположение интеллектуального устройства с использованием в том числе без ограничения триангуляции аналогично подземной системе GPS или обработки данных метода продольных/поперечных волн. Также может регистрироваться момент получения образца. Следует отметить, что изобретение никоим образом не ограничено показанной на фиг. 3(б) конфигурацией микрофонов или устройств. В других вариантах осуществления изобретения на поверхности вокруг скважины или в других положениях под землей, таких как ближайшая скважина 306, каверны или шпуры могут быть расположены дополнительные микрофоны. Применение в качестве носителя для высвобождения частиц, химических или лекарственных веществ с выдержкой по времени. Описанные устройства могут применяться в качестве носителей для транспортировки и высвобождения в том числе без ограничения микро- и наночастиц, химических и/или лекарственных веществ с выдержкой по времени путем помещения веществ или частиц в изолированную полость и/или пробоотборную камеру, отделенную механической конструкцией (например, изолирующей мембраной). Механизм синхронизации может инициировать прокалывание изолирующей мембраны по истечении определенной задержки по времени, как описано выше, и в этом момент текучая среда, окружающая устройство, проникает в полость сзади изолирующей мембраны и контактирует с частицами, химическими и/или лекарственными веществами. Затем частицы или вещества могут растворяться в текучей среде или смешиваться с текучей средой, окружающей устройство, высвобождая тем самым частицы или химические или лекарственные вещества в окружающую среду. Частицы или химические или лекарственные вещества могут включать без ограничения химические вещества для обеззараживания воды или других текучих сред; флуоресцентные химические вещества,которые могу использоваться в качестве индикаторов расхода; различные реактивы и химические очищающие средства; фармацевтические препараты, такие как медикаменты или лекарства; питательные вещества различных типов; микро- или наночастицы для использования в качестве индикаторов расхода; и/или химически функционализированные микро- и наночастицы, которые способны реагировать на определенный параметр окружающей среды. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения пассивное синхронизирующее устройство, такое как описано ранее, может быть нагнетаться в толщу пород или гидравлический разрыв путем закачивания посредством нагнетательной скважины. Когда механизм синхронизации инициирует прокалывание изолирующей мембраны, функционализированные наночастицы высвобождаются в толще пород, как описано выше. Наночастицы вступают в реакцию с местной средой, уносятся потоком в сторону нагнетательной скважины и извлекаются из скважины на поверхности. Размер наночастиц может выбираться таким образом, чтобы он бы преимущественно меньше, чем средний диаметр устья пор, за счет чего обеспечивается транспортировка частиц потоком в толще пород без закупоривания пор. Путем анализа частиц после извлечения на поверхности может быть получена информация о среде в толще пород в момент высвобождения наночастиц. Путем нагнетания множества таких пассивных синхронизирующих устройств, которые приводятся в действие в различное время, можно непрерывно контролировать один или несколько параметров во множестве удаленных местонахождений в толще пород, недоступных иными способами. На фиг. 4 показано пассивное синхронизирующее устройство 404, которое содержит в том числе без ограничения лекарственное вещество 403, которое высвобождается в человеческом организме 405,согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Изолирующая мембрана(ы) прокалывается в моменты времени, устанавливаемыми пассивным синхронизирующим устройством, после чего соответствующие лекарственные вещества 403, находящиеся в том числе без ограничения в изолированной полости и/или пробоотборной камере, высвобождаются в человеческом организме. Может использоваться множество устройств с одной или несколькими мембранами. С помощью такой системы могут составляться полные планы лечения без какого-либо активного вмешательства путем корректировки синхронизирующих параметров и типов и количеств лекарственных веществ в каждой полости. Устройство 404 может крепиться к коже или имплантироваться в человеческий организм 405. Для приведения в действие синхронизирующей текучей среды в синхронизирующей полости устройства 404 может использоваться внешний источник давления или внешний насос. В одном из вариантов осуществления таким внешним источником давления может являться в том числе без ограничения баллончик со сжатым газом. На фиг. 5 показано пассивное синхронизирующее устройство, которое содержит фильтр 502 для задерживания частиц разрушенной мембраны согласно одному из вариантов осуществления изобретения. После прокалывания механической конструкции (например, изолирующей мембраны) фильтр 502 преимущественно предотвращает попадание частиц разрушенной мембраны во внешнюю текучую среду, но при этом свободно пропускает, например, лекарственное вещество 501. Этот вариант осуществления может иметь особое значение, если пассивное синхронизирующее устройство должно быть внедрено в человеческий организм. Приборная реализация. Описанные устройства также могут входить в состав скважинных пробоотборников и измерительных приборов, таких как модульный прибор динамических измерений давления пластовых флюидов(MDT) производства компании Schlumberger, опробователь пластов многократного действия (FMT) производства компании Baker Hughes или опробователь пластов последовательного действия (SFT) производства компании Halliburton или любой аналогичный прибор. В архитектуру прибора могут входить группы пробоотборников, объединяющих множество устройств и/или пробоотборников на единой подложке, изготовленной средствами микротехнологии. На фиг. 6 показано компоновка множество пробоотборных устройства и/или механизмов 605 в нефтепромысловом приборе, таком как MDT, FMT или SFT, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Прибор 600 прижимает башмак 603 к стенке толщи пород и закачивает пластовый флюид во внутренний трубопровод 601, где флюид контактирует с группой 605 интеллектуальных пробоотборных устройств. Каждое устройство 607 может отбирать образец, осуществлять измерения и/или излучать звуковой сигнал, который регистрируется микрофоном в приборе. Зарегистрированные звуковые сигналы могут отображать, например, точное время осуществления каждого измерения и могут однозначно идентифицировать устройство, которое осуществило измерение. Устройство 607 может вступать в контакт с пластовым флюидом по мере его закачивания в трубопровод 601. События излучения звука могут регистрироваться с использованием микрофона, которым оснащен прибор, и позднее анализироваться на поверхности с целью определения точного времени получения образца каждым из интеллектуальных устройств из группы, что обеспечивает очень ценные данные временного ряда. На фиг. 7 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором группа интеллектуальных пробоотборных устройств входит в систему 701 подводных измерений, которая с помощью кабеля 702 может быть соединена в том числе без ограничения с буем, буровой платформой, подводной лодкой,плавучим буровым основанием или буровым судном 700. Систем 701 измерений может быть стационарно установлена в водоеме 703 на глубине, зависящей в том числе без ограничения от длины кабеля 702,или может буксироваться через водоем судном 700. Входящие в систему 701 измерений интеллектуальные пробоотборные устройства осуществляют отбор образцов и измерения в моменты времени, определяемые их соответствующими механизмами синхронизации, что обеспечивает временную последовательность или пространственное отображение измерений на заданной глубине. Встроенное резервирование. Из-за непрактичности непрерывного мониторинга работы пассивных устройств, таких как описанные выше устройства, может быть выгодным применение различных схем резервирования для сведения к минимуму вероятности отказа вследствие непредвиденных обстоятельств. В устройстве могут быть предусмотрены резервные синхронизирующие и сенсорные средства, ставшие возможными благодаря предельной миниатюризации. Все важнейшие компоненты устройства могут быть многократно продублированы на одной микросхеме, что обеспечивает параллельные пути текучей среды и измерений в случае отказа (например, вследствие закупоривания канала или неисправности датчика). Поскольку отдельные микросхемы могут содержать множество сенсорных камер для анализа образцов, а также множество звукоизлучающих изолирующих мембран и соответствующих полостей, тем самым обеспечивается множество образцов для анализа и, следовательно, улучшенная статистика результатов измерений после извлечения устройств на поверхность. В одном устройстве также может быть предусмотрено множество механизмов синхронизации, имеющих различные постоянные времени, что обеспечивает временную последовательность измерений для контроля эволюции интересующего параметра на протяжении цикла от закачивания устройство в скважину до его извлечения. Получаемая архитектура устройства может отличаться исключительной устойчивостью и должна обеспечивать надежные результаты измерений даже в самых неблагоприятных условиях окружающей среды. Совместимость с неблагоприятной окружающей средой. Полностью пассивные системы обеспечивают выгодное решение задачи осуществления измерений в очень неблагоприятных условиях окружающей среды, характерных для нефтяных месторождений (например, условиях высокой температуры и давления (НРНТ), коррозионно-активных жидкостей, строго стесненного пространства). Описанные варианты осуществления позволяют применять интеллектуальные пассивные устройства, которые способны осуществлять ряд конкретных, вполне определенных функций в том числе без ограничения в подземной среде, окружающей нефтяную скважину, без необхо- 10024527 димости в питании, мониторинге или телеметрии. Такие интеллектуальные пассивные устройства могут применяться путем их закачивания вместе с жидкостью для гидравлического разрыва или другими закачиваемыми флюидами или могут быть объединены с существующими нефтепромысловыми измерительными приборами, такими как MDT, FMT и SFT. Интеллектуальные устройства могут отбирать образец,вступать в реакцию с образцом и выделять образец пластового флюида, и после извлечения из пласта они могут опрашиваться оптическим, электрическим или иными способами с целью получения информации об окружающей среде, воздействию которой они подвергались (например, о химических или физических свойствах обнаруженных флюидов), а также о том, в какое время осуществлялись измерения. Кроме того, как описано выше, устройство способно в заданные моменты времени излучать звуковые сигналы, которые позволяют определять его местонахождение путем в том числе без ограничения триангуляции с использованием множества микрофонов. Все перечисленные функциональные возможности устройств могут иметь множество применений и не ограничены измерениями на нефтяных месторождениях. Примеры различных применений включают без ограничения подводное применение таких систем, например в водоеме, реке, озере, море, океане; применение для измерений в водозаборных скважинах и водоносных породах; применение в резервуарах для хранения сточных вод и для их мониторинга; и применение в нагнетательных скважинах для удаления углекислого газа. Интеллектуальные пассивные устройство согласно описанным вариантам осуществления не ограничены конкретной техникой датчиков, и с ними совместимы и могут быть объединены датчики на основе различных технологий, такие как без ограничения исключительно химические датчики (например,реакций титрования), датчики коррозии, MEMS-датчики, электрохимические датчики и функционализированные наночастицы. Исключительно пассивные устройства могут предназначаться для выполнения только тех конкретных функций, которые безусловно необходимы для осуществления конкретных интересующих измерений (или химической реакции) и последующей интерпретации их результатов; все дополнительные функциональные возможности обеспечиваются извне после извлечения. За счет этого исключительно пассивного подхода сводится к минимуму риск отказа системы под воздействием окружающей среды. Предельная миниатюризация размеров. Помимо способности выдерживать неблагоприятную окружающую среду, полностью пассивная система обеспечивает возможности предельной миниатюризации. Обычно датчики физических характеристик занимают очень небольшую долю пространства общей компоновки миниатюризированных датчиков (таких как датчики с использованием технологии MEMS), а остальное пространство занимает электронное оборудование и соединения. В случае пассивных устройств устраняется необходимость в использовании электронного оборудования в скважине, в результате чего может достигаться значительное сокращение размеров. Небольшие пассивные устройства, которые могут быть изготовлены в том числе без ограничения с использованием технологии MEMS могут применяться в порах и/или трещинах породы. Они могут применяться, например, в составе расклинивающего наполнителя в ходе операций гидравлического разрыва. Таким образом, описанные устройства обладают разнообразными функциональными возможностями. Эти функциональные возможности включают без ограничения: 1. механическую защиту и герметичную транспортировку устройства во внешнюю среду (путем закачивания или нагнетания) или применение в различных измерительных приборах; 2. отбор образцов, высвобождение веществ и/или химическую реакцию на месте в заданные моменты времени с использованием пассивных микрофлюидальных механизмов синхронизации; 3. выделение образцов из внешней среды до или после отбора (контроль взаимного загрязнения); 4. механизмы встроенного резервирования, обеспечивающие надлежащую работу устройства даже в случае отказа одного из пробоотборных устройств; 5. монолитное интегрирование с датчиками на основе стандартных технологий; 6. определение пространственного положения с использованием излучения закодированных и/или незакодированных звуковых сигналов; 7. возможность опрашивания датчиков извне после извлечения на поверхность. Описанные устройства обеспечивают надежные, в высшей степени миниатюризированные интеллектуальные пассивные пробоотборные камеры/сосуды, которые могут интегрироваться с датчиками на основе различных технологий для осуществления важнейших измерений на месте в том числе без ограничения на нефтяном месторождении или в живом организме или для обеспечения информации о местоположении устройств во время операций нагнетания флюид или гидравлического разрыва. Одним из основных свойств устройств является их способность обеспечивать надежный механизм синхронизации,например для осуществления измерений или высвобождения веществ согласно заранее заданному (или впоследствии выведенному) графику и/или излучения последовательностей звуковых сигналов, которые позволяют осуществлять триангуляцию местоположения сосуда и тем самым отображают перемещение флюида и распространение трещин в коллекторе углеводородов или в другой находящейся под давлением формации или системе. На основании распространения трещин можно на месте моделировать инду- 11024527 цированные давления, механические свойства толщи пород и расчет напряжений. Устройство может быть интегрировано с датчиками на основе стандартных технологий, что позволяет осуществлять конкретное измерение или множество измерений характеристик выделенного образца флюида. Устройство также может применяться в составе расклинивающего наполнителя во время операций гидравлического разрыва, при этом пассивные устройства смешиваются со шламом и частицами песка и нагнетаются в толщу пород. Устройство может применяться в качестве носителя для высвобождения с выдержкой времени частиц, химических или лекарственных веществ. За счет этих комбинированных возможностей обеспечивается высокая универсальность устройства,которое может быть реализовано в приборе или может внедряться в толщу пород или живой организм для многократного измерения характеристик отбираемых образцов и/или высвобождения частиц в различных местоположениях в том числе без ограничения в нефтяном пласте или организме и сообщения своего местоположения путем излучения звука. Подразумевается, что описанные варианты осуществления изобретения являются лишь примерами,и специалисты в данной области техники смогут предложить множество разновидностей и усовершенствований. Подразумевается, что все такие разновидности и усовершенствования входят в объем настоящего изобретения. Подразумевается, что эти и другие очевидные усовершенствования охарактеризованы в следующей далее формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для излучения звукового сигнала, содержащее: механическую конструкцию, содержащую изолированную полость, изначально не подверженную воздействию внешней среды; механизм синхронизации, содержащий синхронизирующую мембрану, установленную в конструкции и отделяющую синхронизирующую полость от изолирующей полости; микрофлюидальный канал с заданной геометрией, заполненный синхронизирующей текучей средой и ведущий в синхронизирующую полость,при этом механическая конструкция, отделяющая изолированную полость от внешней среды, выполнена с возможностью разрушения или разрыва под воздействием механизма синхронизации в конце интервала синхронизации для введения изолированной полости в контакт с внешней средой так, что, по меньшей мере, изолированная полость или механическая конструкция обеспечивала возможность излучения звукового сигнала после разрушения или разрыва механической конструкции,а механизм синхронизации выполнен таким образом, что синхронизирующая текучая среда способна продвигаться по микрофлюидальному каналу к синхронизирующей полости со скоростью, определяемой геометрией канала и свойствами синхронизирующей текучей среды, после приложения давления к синхронизирующей текучей среде; прилагать давление к синхронизирующей мембране после достижения синхронизирующей полости и ее заполнения по истечении интервала синхронизации, которая разрушает или разрывает механическую конструкцию, позволяя тем самым внешней текучей среде поступать в изолированную полость. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее внешнее устройство для приложения давления к синхронизирующей текучей среде. 3. Устройство по п.1, в котором синхронизирующей текучей средой является по меньшей мере одно из следующего: ньютоновская текучая среда, неньютоновская текучая среда, вязкоупругая текучая среда,текучая среда с определенным пределом текучести, загустевающая при сдвиге текучая среда и разжижающаяся при сдвиге текучая среда. 4. Устройство по п.1, в котором механическая конструкция содержит одно из следующего: изолирующую мембрану и изолирующую диафрагму. 5. Устройство по п.1, в котором в изолированной полости находится пробоотборная камера, содержащая запорный клапан, который позволяет потоку текучей среды поступать в пробоотборную камеру,но не дает ему вытекать из пробоотборной камеры. 6. Устройство по п.1, в котором в изолированной полости находится чувствительный элемент для осуществления по меньшей мере одного из следующего: обнаружения и измерения характеристик текучей среды. 7. Устройство по п.6, в котором чувствительный элемент содержит материал, который вступает в химическую реакцию с флюидом. 8. Устройство по п.6, в котором чувствительный элемент содержит электрод, позволяющий измерять электрохимические характеристики образца текучей среды. 9. Устройство по п.6, в котором чувствительный элемент содержит по меньшей мере один компонент на основе технологии микроэлектромеханических систем (MEMS). 10. Устройство по п.1, содержащее множество изолированных полостей, множество пассивных механизмов синхронизации и множество механических конструкций. 11. Устройство по п.10, в котором по меньшей мере один из пассивных механизмов синхронизации имеет интервал синхронизации, отличающийся от интервала синхронизации других механизмов синхронизации, в результате чего механические конструкции, связанные по меньшей мере с одним пассивным механизмом синхронизации, разрываются и/или разрушаются в разное время. 12. Устройство по п.1, в котором в изолированной полости находится по меньшей мере одно из следующего: микрочастица, наночастица, химическое вещество(а) и лекарственное вещество, которое высвобождается в окружающую среду после разрушения и/или разрыва механической конструкции, отделяющей изолированную полость от внешней среды. 13. Устройство по п.12, содержащее одно из следующего: фильтр и сито, предотвращающее попадание частей разрушенной механической конструкции поступать по меньшей мере в одно из следующего: изолированную полость и среду, окружающую устройство. 14. Прибор для излучения звукового сигнала, который содержит одно или несколько устройств по п.1, при этом прибор содержит внутреннюю гидравлическую линию, по которой способен циркулировать образец текучей среды и в которой находится одно или несколько устройств, рассчитанных на контакт с образцом текучей среды, циркулирующей по внутренней гидравлической линии. 15. Прибор по п.14, дополнительно содержащий по меньшей мере один микрофон для приема звука, излучаемого одним или несколькими устройствами, при этом прибор дополнительно содержит процессор по меньшей мере для одного из следующего: снабжения отметками времени принимаемых излучений звука и/или определения местоположения устройств. 16. Система излучения звуковых сигналов, в которую входит множество устройств по п.1, каждое из которых выполнено с возможностью излучения звукового сигнала после разрушения его соответствующей механической конструкции, который отличается от звукового сигнала остальных устройств. 17. Система излучения звуковых сигналов, в которую входит множество устройств по п.1, прикрепленных к кабелю, который дополнительно прикреплен по меньшей мере к одному из следующего: стационарному бую, надводному судну и подводному аппарату. 18. Способ излучения звукового сигнала с помощью устройства по п.1, включающий размещение устройства во внешней текучей среде; открывание в устройстве акустической полости для текучей среды в момент времени, определяемый механизмом синхронизации, содержащим синхронизирующую мембрану, установленную в конструкции и отделяющую синхронизирующую полость от изолирующей полости, и микрофлюидальный канал с заданной геометрией, заполненный синхронизирующей текучей средой и ведущий к синхронизирующей полости, в результате чего после приложения давления к синхронизирующей текучей среде она продвигается по микрофлюидальному каналу со скоростью, определяемой геометрией канала и свойствами синхронизирующей текучей среды, и после достижения и заполнения синхронизирующей полости по истечении интервала синхронизации синхронизирующая текучая среда прилагает давление к синхронизирующей мембране, которая разрывает или разрушает механическую конструкцию и открывает акустическую полость в устройстве для доступа внешней текучей среды; излучение устройством звукового сигнала, когда полость открывается. 19. Способ по п.18, дополнительно включающий обнаружение звукового сигнала, по меньшей мере,частично, с использованием одного или нескольких микрофонов. 20. Способ по п.19, дополнительно включающий определение местоположения устройства на основании обнаруженного звукового сигнала путем по меньшей мере одного из следующего: триангуляции,обработки данных метода продольных волн и обработки данных метода поперечных волн. 21. Способ по п.18, дополнительно включающий по меньшей мере одно из следующего: высвобождение по меньшей мере одного из следующего: микрочастицы, наночастицы, химического вещества и лекарственного вещества, хранящегося в устройстве, во внешнюю текучую среду после обрушения акустической полости и хранение образца внешней текучей среды в устройстве после обрушения акустической полости. 22. Способ по п.18, в котором размещение устройства происходит по меньшей мере в одном из следующего: толще породы и трещине в горной породе. 23. Способ по п.18, в котором размещение в текучей среде устройства происходит на одном из этапов операции гидравлического разрыва. 24. Способ по п.18, в котором размещение устройства в текучей среде происходит по меньшей мере в одном из следующего: толще пород, трещине в горной породе, трубе, текучей среде, скважине, двигателе, коллекторе углеводородов, водоносной породе, водоеме, нефтепромысловом приборе, резервуаре для сброса отходов, составе расклинивающего наполнителя и живом организме.