4b，当钻井流体422流出钻孔416时，所得的输出信号446可通知作业员在钻井流体422中的气体的类型/浓度。因此，作业员能够进行钻井流体422的泥浆录井气体分析，而不需要从返回的钻井流体422提取气体样品。
[0079]在又一个实施方案中，信号处理器442可被配置来在第一输出信号444a与第二输出信号444b之间进行比较，从而通过外围设备448为作业员提供详述两种输出信号444a、444b之间的差值的所得的输出信号446。因此，作业员可以获知关于当钻井流体422通过钻孔416循环时可能已经流入或以其他方式夹带于其中的一种或多种气体的量和浓度。此类数据对于提供关于正钻通的岩层烃含量的信息可能是有用的，因此，作业员可决定响应于其调整一个或多个钻井或完井参数。
[0080]例如，在一些实施方案中，所得的输出信号446可通知作业员当钻井时在地下地层418特定层或区域中发现的有利气体的具体类型或数量。因此，可响应于此调整至少一种钻井参数，如改变钻头414的地质导向，使得可在此层或区域中大体上钻出或形成钻孔416。在一些实施方案中，有利气体可以是可被生产用于处理的一种或多种烃。在其他实施方案中，然而，有利气体可以是氦气。本领域的技术人员将易于理解，如夹带在钻井流体422中返回到表面的氦气的增加的量可以是在地层418中高孔隙率的指示，并且高孔隙率可表示区能够增加生产率。当检测到此类气体和烃时，作业员可改变地质导向井路径，使得钻孔基本上保持在该层中，从而使潜在烃生产和效率最大化。
[0081]应当理解，这可证明在改变地质导向可具有保持井路径基本上平行或者保持在含烃的层或区域内的作用的偏离或水平井处尤其有利。然而，这也可证明在垂直井中的钻井作业员能够记录垂直钻孔416的区域处，所检测到的高气体含量是有利的。一段时间之后，作业员可选择回到该位置并在该位置处完成钻孔416，使得在该位置处驻留在地层418中的烃可以更大效率有效地生产。因此，可响应于所得的输出信号446以及通过外围设备448所提供的来优化完井设计。可改变的一些完井设计包括，但不限于:改变固井程序，改变加套程序或设计或优化井下孔眼、滑动套筒和割缝衬管的放置。导致此类完井改变的优化可包括含有不需要的井下流体，如水或不需要的气体，并且还可包括优化不需要生产的区的隔离。此外，具有类似(纠正的)输出信号444a-c或输出信号446的附近的井可实施类似的优化。
[0082]在一些实施方案中，所得的输出信号446还可被配置来通过具有可夹带钻井流体422中的危险性、腐蚀性或有毒气体的外围设备448通知作业员。危险性、腐蚀性和/或有毒气体(如硫化氢(H2S)等)可能对钻井作业员和周围环境造成危害。在至少一个实施方案中，例如，第二光学计算设备440b的第二输出信号444b可实时地提供当钻井流体422返回到表面时夹带在其中的硫化氢(H2S)的浓度。如果H2S的登记水平超过预定的“安全”限度，那么信号处理器442可被配置来通过将指示以上情况的所得的输出信号446发送到外围设备448而触发报警器。响应于报警器，作业员可采取关闭井或通过料斗438将H2S清除剂或其他添加剂添加到钻井流体422的操作来补救该情况。
[0083]在一些实施方案中，危险性、腐蚀性或有毒气体可以是如夹带在钻井流体422中的甲烷。由于甲烷是高爆炸性的，在返回钻井流体422中所增量的气体可对钻井作业员和周围环境造成相当大的危害。因此，如果有过量的甲烷由，例如，第二光学计算设备440b检测到，使得其超过预定的“安全”范围，信号处理器442可被配置来通过所得的输出信号446和外围设备448触发报警器。响应于报警器，作业员可执行操作以补救这种情况。例如，作业员可使用井喷防护器等“关闭”井并且然后以使用与井喷防护器相关联的节流管线、压井管线的受控方式提取甲烷。
[0084]在一些实施方案中，可在完全去压之前使用第三光学计算设备440c监测返回到表面的钻井流体422。如图所示，第三光学计算设备440c可布置在井口 427之后或布置在节流阀428之前被布置成与互联流线430流体连通。类似于第二光学计算设备440b，第三光学计算设备440c可被配置来在钻井流体422返回到气体(烃和非烃两种气体中种类)表面之后监测钻井流体422，所述气体可能是在已通过钻孔416循环之后夹带在其中的。当钻井流体422流出节流阀428时，任何夹带在其中的气体将立即被分离或沉淀出钻井流体422。因此，当钻井流体422在或邻近于实际井下钻井环境条件循环时，第三光学计算设备440c对于提供在钻井流体422中的一种或多种气体的实时或近乎实时的浓度是有利的。因此，来自第三光学计算设备440c的输出信号444c可对在井下操作条件中的钻井流体422的泥浆录井气体分析有用。
[0085]类似于第二光学计算设备440b，第三光学计算设备440c可被配置来检测并报告在钻孔416处有利气体的增加的量。所得的输出信号446然后可通知作业员在钻孔416的何处发现有利气体的具体类型或数量的，并且因此可响应于此调整至少一个钻井参数。例如，作业员可改变钻头414的地质导向，使得在该层或区域处可基本上钻出或形成钻孔416。在垂直钻孔416处，钻井作业员能够记录在高气体含量检测处的钻孔416的区域，并且一段时间之后，返回到该位置并且在该位置完成钻孔416，使得在该位置处驻留在地层418中的烃可以更大效率有效地生产。
[0086]第三光学计算设备440c还可被配置来检测可能夹带在钻井流体422中的危险性、腐蚀性或有毒气体(即，H2S、甲烷等)。在这种情况下所得的输出信号446可通过外围设备448通知此类气体的存在，并且作业员然后可执行操作以补救该情况。在其他实施方案中，信号处理器442可自动地操作以补救该情况，如通过关闭井或将H2S清除剂或其他添加剂通过料斗438添加到钻井流体422以补救该情况。例如，如上简述，可将信号处理器442通信地耦合到自动控制系统(未示出)，所述自动控制系统可被配置来采取需要的纠正行动。
[0087]应当意识到，可使用计算机硬件、软件、它们的组合等实施涉及计算机控制和人工神经网络，包括各种块、模块、元件、部件、方法及算法的本文的各种实施方案。为了说明硬件和软件的这种可互换性，已就其功能性总体上描述了各种示例性的块、模块、元件、部件、方法及算法。此功能性是实施为硬件还是软件取决于具体应用和任何所施加的设计约束。至少由于这个原因，应当意识到，本领域的技术人员能够针对具体应用以各种方式实施所描述的功能性。此外，在不背离明确描述的实施方案的范围的情况下，例如，可将各种部件和块以不的顺序排列或以不同的方式划分。
[0088]本文所述的用于执行各种示例性的块、模块、元件、部件、方法及算法的计算机硬件可包括被配置来执行储存在非暂时性、计算机可读介质上指令、编程实例或代码的一个或多个序列的处理器。处理器可以是，例如，通用微处理器、微处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、控制器、状态机、栅极逻辑、离散硬件部件、人工神经网络、或者可以对数据执行运算或其他操作的任何其他合适的实体。在一些实施方案中，计算机硬件还可包括元件，例如，存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(R0M)、可编程只读存储器(PR0M)、可擦除只读存储器(EPR0M))、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-R0M、DVD或任何其他类似合适的存储设备或介质。
[0089]本文所述的可执行序列可利用包含在存储器中的代码的一个或多个序列执行。在一些实施方案中，此类代码可从另一个机器可读介质读入存储器。执行包含在存储器中的指令的序列可致使处理器执行本文所述的步骤。在多处理结构中的一个或多个处理器也可被实施来执行在存储器中的指令序列。另外，可将硬连线电路用于替代软件指令或与其结合以实施本文所述的各种实施方案。因此，本实施方案不限于硬件和/或软件的任何特定组入口 ο
[0090]如本文所用，机器可读介质将指直接地或间接地将指令提供到处理器以执行的任何介质。机器可读介质可采用许多形式，例如，包括非易失性介质、易失性介质以及传输介质。非易失性介质可包括，例如，光盘和磁盘。易失性介质可包括，例如，动态存储器。传输介质可包括，例如，同轴电缆、导线、光纤以及形成总线的导线。机器可读介质的常见形式包括，例如，软盘、柔性盘、硬盘、磁带、其他类似磁性介质、CD-ROM、DVD、其他类似光学介质、穿孔卡、纸带、具有形成开口的类似物理介质、RAM、R0M、PR0M、EPR0M以及闪存EPR0M。
[0091]还应当注意，本文提供的各种附图不必按比例绘制，严格地说，如光学领域技术人员所理解也不必示出光学地纠正。实际上，附图本质上仅仅是示例性的并且在本文大体上使用以补充本文提供的系统和方法的理解。实际上，虽然附图可能不是光学准确的，但是本文所述的概念性解释准确地反应了本公开各种实施方案的示例性本质。
[0092]本文所公开的实施方案包括:
[0093]A.—种系统，所述系统可包括流体路径，在钻井操作期间所述流体路径使钻井流体循环流入并流出钻孔;第一光学计算设备，所述第一光学计算设备被布置成靠近钻孔的出口并且具有第一集成计算元件，所述第一集成计算元件被配置来与靠近钻孔出口的钻井流体光学地相互作用并且生成对应于出口处存在于钻井流体中气体浓度的第一输出信号；信号处理器，所述信号处理器通信地耦合到第一光学计算设备并且被配置来接收第一输出信号并且确定在钻孔出口处存在于钻井流体中的气体浓度，从而得出由信号处理器生成的所得的输出信号；以及一个或多个外围设备，所述一个或多个外围设备通信地耦合到信号处理器并且被配置来接收所得的输出信号并且将所得的输出信号报告给钻井作业员，其中响应于所得的输出信号来调整一个或多个钻井或完井参数。
[0094]B.—种方法，所述方法可包括在钻井操作期间在延伸入和延伸出钻孔的流动路径内循环钻井流体;利用布置成靠近钻孔出口的第一光学计算设备来生成第一输出信号，所述第一光学计算设备具有被配置来与钻井流体光学地相互作用的第一集成计算元件，其中第一输出信号对应于在出口处存在于钻井流体中气体的浓度;利用通信地耦合到第一光学计算设备的信号处理器接收第一输出信号;利用信号处理器确定在钻孔的出口处存在于钻井流体中的气体浓度，从而由信号处理器生成所得的输出信号;将所得的输出信号传送到一个或多个外围设备，使得钻井作业员能够考虑所得的输出信号;并且响应于所得的输出信号来调整一个或多个钻井或完井参数。
[0095]实施方案A和B中的每一个可具有任何组合的以下另外的要素中的一个或多个:要素1:其中气体选自以下组，其包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、异丁烷、异戊烷、新戊烷、苯、甲苯、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、乙酸、氩气、氦气、氧气、氮气、水、氢气、氧硫化碳、二硫化碳以及它们的任何组合。要素2:其还包括第二光学计算设备，所述第二光学计算设备