BR112016006169B1

BR112016006169B1 - Amostrador de fluido de formação de fundo de poço e método para amostrar fluido de formação

Info

Publication number: BR112016006169B1
Application number: BR112016006169-1A
Authority: BR
Inventors: Wesley Neil Ludwing
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2021-11-03
Also published as: MX2016003973A; WO2015065391A1; BR112016006169A2; EP3063371A1; US20160186561A1; US10145240B2

Abstract

amostrador de fluido de formação de fundo de poço e método para amostrar fluido de formação. um amostrador de fluido de formação de fundo de poço. o amostrador inclui pelo menos uma câmara de amostragem tendo uma câmara de fluido interna, uma entrada de fluido operável para receber um fluido de formação e uma saída de fluido. um saco inflável é disposto dentro da câmara de fluido interna. o saco inflável está associado operavelmente com a entrada de fluido. uma almofada de fluido é colocada dentro da câmara de fluido interna exterior ao saco inflável, de tal modo que o enchimento do saco inflável com o fluido de formação através da entrada de fluido desloque a almofada de fluido da câmara de fluido interna através da saída de fluido.

Description

Campo técnico da divulgação

[0001] Esta divulgação se refere, em geral, a equipamento utilizado em conjunto com operações executadas em relação a poços subterrâneos e, em particular, a um amostrador de fluido de formação de fundo de poço tendo um saco de amostragem inerte disposto dentro de uma câmara de amostragem para manter a integridade de uma amostra de fluido de formação. Fundamentos

[0002] Sem limitar o escopo da presente divulgação, seu fundamento é descrito com referência a testar formações de hidrocarbonetos como um exemplo.

[0003] É bem conhecido na técnica de perfuração e completação de poço subterrâneo realizar testes em formações interceptadas por um furo de poço. Tais testes são tipicamente realizados a fim de determinar propriedades geológicas ou outras propriedades físicas da formação e de fluidos nela contidos. Por exemplo, parâmetros tais como permeabilidade, porosidade, resistividade de fluido, temperatura, pressão, composição de fluido e pressão de saturação podem ser determinados. Estas e outras características da formação e do fluido nela contido podem ser determinadas realizando testes na formação antes de o poço ser completado.

[0004] Um tipo de procedimento de teste que é comumente realizado é obter amostras de fluido da formação para, entre outras coisas, determinar a composição dos fluidos de formação. Neste procedimento, é importante obter amostras do fluido de formação que sejam representativas dos fluidos como eles existem na formação. Num procedimento típico de amostragem, amostras dos fluidos de formação podem ser obtidas abaixando um amostrador de fluido de formação tendo uma ou mais câmaras de amostragem no furo de poço em um transporte, tal como um cabo de aço, cabo liso, tubulação espiralada, tubulação unida ou semelhantes. Quando o amostrador de fluido de formação de fundo de poço atinge a profundidade desejada, orifícios são abertos para permitir coleta de uma ou mais amostras de fluido de formação. Os orifícios podem ser atuados de uma variedade de maneiras, tal como por métodos elétricos, hidráulicos ou mecânicos. Uma vez que os orifícios são abertos, fluidos de formação se deslocam através dos orifícios e as amostras dos fluidos da formação são coletadas dentro das câmaras de amostragem. Depois de as amostras ter sido coletadas, o amostrador de fluido de formação de fundo de poço pode ser retirado do furo de poço, de modo que as amostras de fluido de formação possam ser analisadas.

Breve descrição dos desenhos

[0005] Para uma compreensão mais completa das características e vantagens da presente divulgação, é agora feita referência à descrição detalhada juntamente com as figuras em anexo nas quais numerais correspondentes nas diferentes figuras se referem a partes correspondentes e nas quais:

[0006] As Figuras 1A-1B são ilustrações esquemáticas de um sistema de poço incluindo um amostrador de fluido de formação de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação na sua configuração de passagem e sua configuração implantada, respectivamente;

[0007] As Figuras 2A-2B são ilustrações esquemáticas de uma câmara de amostragem para uso num amostrador de fluido de formação de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação nas suas várias configurações de operação;e

[0008] As Figuras 3A-3C são ilustrações esquemáticas de uma câmara de amostragem para uso em um amostrador de fluido de formação de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente invenção nas suas várias configurações de operação. Descrição detalhada

[0009] Embora vários sistemas, métodos e outras modalidades sejam discutidas em detalhes abaixo, deve ser apreciado que a presente divulgação proporciona muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados numa ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas aqui discutidas são meramente ilustrativas e não delimitam o escopo da presente divulgação.

[0010] Num primeiro aspecto, a presente divulgação é dirigida a um amostrador de fluido de formação de fundo de poço. O amostrador inclui pelo menos uma câmara de amostragem tendo uma câmara de fluido interna, uma entrada de fluido operável para receber um fluido de formação e uma saída de fluido. Um saco inflável é disposto dentro da câmara de fluido interna. O saco inflável está associado operavelmente com a entrada de fluido. Uma almofada de fluido é colocada dentro da câmara de fluido interna exterior ao saco inflável, de tal modo que o enchimento do saco inflável com o fluido de formação através da entrada de fluido desloque a almofada de fluido da câmara de fluido interna através da saída de fluido.

[0011] Numa modalidade, o saco inflável pode ser formado de um material inerte ao fluido de formação, tal como polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros, politetrafluoretilenos ou material semelhante. Em algumas modalidades, o amostrador pode incluir um dispositivo de controle de fluxo de fluido operável para permitir e impedir a entrada do fluido de formação no saco inflável e um dispositivo de controle de fluxo de fluido operável para permitir e impedir descarga da almofada de fluido da câmara de fluido interna. Em certas modalidades, o amostrador pode incluir elementos espaçadores tendo superfícies arqueadas dispostas entre o saco inflável e as extremidades da câmara de fluido interna. Em várias modalidades, o amostrador pode incluir um restritor de fluxo operável para regular uma taxa de descarga da almofada de fluido quando o saco inflável é inflado com o fluido de formação. Em modalidades particulares, o amostrador pode incluir uma câmara de pistão operavelmente associada com a saída de fluido tendo um pistão flutuante disposto na mesma. O pistão pode ser deslocado numa primeira direção responsivo à descarga da almofada de fluido através da saída de fluido e deslocado numa segunda direção responsivo um fluido de carregamento agindo no pistão, de modo que o movimento do pistão na segunda direção pressurize o fluido de formação no saco inflável responsivo à almofada de fluido reentrando na câmara de fluido interna.

[0012] Num segundo aspecto, a presente divulgação é dirigida a um amostrador de fluido de formação de fundo de poço. O amostrador inclui pelo menos uma câmara de amostragem tendo uma câmara de fluido interna, uma entrada de fluido operável para receber um fluido de formação e uma saída de fluido. Um saco inflável é disposto dentro da câmara de fluido interna. O saco inflável está associado operavelmente com a entrada de fluido. Uma almofada de fluido é disposta dentro da câmara de fluido interna exterior ao saco inflável. Um dispositivo de controle de fluxo de fluido está em comunicação de fluido com a entrada de fluido e é operável para permitir e impedir entrada do fluido de formação no saco inflável. Um restritor de fluxo está em comunicação de fluido com a saída de fluido. Um dispositivo de controle de fluxo de fluido está em comunicação de fluido com a saída de fluido e é operável para permitir e impedir descarga da almofada de fluido da câmara de fluido interna, de modo que o enchimento do saco inflável com o fluido de formação através da entrada de fluido desloque a almofada de fluido da câmara de fluido interna através da saída de fluido e de modo que o restritor de fluxo regule uma taxa de descarga da almofada de fluido quando o saco inflável é inflado com o fluido de formação.

[0013] Num terceiro aspecto, a presente divulgação é dirigida a um método de amostrar fluido de formação. O método inclui passar um amostrador de fluido de formação de fundo de poço para um furo de poço, o amostrador incluindo pelo menos uma câmara de amostragem tendo uma câmara de fluido interna, uma entrada de fluido e uma saída de fluido; encher um saco inflável disposto dentro da câmara de fluido interna com fluido de formação através da entrada de fluido; e deslocar uma almofada de fluido disposta dentro da câmara de fluido interna exterior ao saco inflável da câmara de fluido interna através da saída de fluido. O método também pode incluir regular uma taxa de descarga da almofada de fluido com um restritor de fluxo em comunicação de fluido com a saída de fluido.

[0014] Com referência inicialmente às figuras 1 e 2, nelas estão representadas ilustrações esquemáticas de um sistema de poço incluindo uma ferramenta de amostrador de fluido de formação de fundo de poço na sua configuração de passagem contraída radialmente e sua configuração implantada radialmente expandida, respectivamente, geralmente representado por 10. A ferramenta de amostrador de fluido de formação de fundo de poço 10 inclui uma pluralidade de módulos ou seções capazes de realizar várias funções. Na modalidade ilustrada, a ferramenta 10 inclui um módulo de telemetria de potência 12 que fornece comunicação elétrica e de dados entre os módulos de ferramenta 10 e uma unidade de controle remoto (não mostrada) que pode estar localizada furo acima ou na superfície, um módulo de atuação 14 que converte energia elétrica em potência hidráulica, um módulo de sonda 16 que retira amostras dos fluidos da formação, um módulo de teste de fluido 18 que executa vários testes em amostras de fluidos, um módulo de controle de fluxo 20 que regula o fluxo de fluidos para dentro e para fora da ferramenta 10, um módulo de coleta de amostra de múltiplas câmaras 22 que inclui uma pluralidade de câmaras de amostragem 24 para recebimento e armazenamento das amostras de fluidos coletadas e, possivelmente, outras seções designadas coletivamente como módulo 26. Muito embora um arranjo particular dos vários módulos tenha sido descrito e representado na figura 1, aqueles versados na técnica compreenderão que outros arranjos de módulos, incluindo tanto um número maior quanto um número menor de módulos é possível e é considerado como estando dentro do escopo da presente divulgação.

[0015] Mais especificamente, a seção de telemetria de energia 12 condiciona energia para as seções de ferramentas restantes. Cada seção tem preferencialmente seu próprio sistema de controle de processo e pode funcionar de forma independente. Embora a seção 12 forneça um barramento de energia intra-ferramenta comum, toda a coluna de ferramenta compartilha um barramento de comunicação comum que é compatível com outras ferramentas de perfilagem. Na modalidade ilustrada, a ferramenta 10 é transportada no poço pelo cabo de aço 28 que contém condutores para transportar energia para os vários componentes da ferramenta 10 e condutores ou cabos, tal como cabos coaxiais ou de fibra óptica para fornecer comunicação de dados bidirecional entre a ferramenta 10 e a unidade de controle remoto. A unidade de controle compreende de preferência um computador e memória associada para armazenar programas e dados. A unidade de controle controla em geral a operação da ferramenta 10 e processa dados recebidos dela durante as operações. A unidade de controle pode ter uma variedade de periféricos associados, tal como um registrador para registrar dados, um mostrador para exibir informação desejada, impressoras e outros. A utilização da unidade de controle, mostrador e registrador são conhecidos na técnica de perfilagem de poço e, assim, não serão discutidos adicionalmente. Numa modalidade específica, o módulo de telemetria 12 fornece comunicação tanto elétrica quanto de dados entre os módulos e a unidade de controle. Em particular, o módulo de telemetria 12 fornece um barramento de dados de alta velocidade a partir da unidade de controle para os módulos para transferir leituras de sensor e enviar instruções de controle que iniciam ou terminam vários ciclos de teste e ajustam diferentes parâmetros, tal como as taxas às quais várias bombas estão operando. Muito embora a ferramenta 10 tenha sido representada como sendo transportada em cabo de aço, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que ferramentas de amostrador poderiam, alternativamente, ser transportadas por outros meios incluindo, mas não se limitando a, cabo liso, tubulação espiralada, tubulação de união ou similares. Deve também ser notado que a ferramenta 10 pode ser parte de uma coluna de perfuração de perfilagem durante a perfuração (LWD) em que energia para os sistemas de ferramenta pode ser gerada por uma turbina de fundo de poço acionada circulando lama e dados podem ser transmitidos usando um módulo de pulso de lama.

[0016] O módulo de atuação 14 está operavelmente associado a um conjunto de assentamento 30 incluindo um conjunto de ligação 32 do módulo de sonda 16. O módulo de atuação 14 é operado para aplicar uma força de compressão axial no conjunto de assentamento 30. Na modalidade ilustrada, quando é aplicada a força de compressão axial ao conjunto de ligação 32 do conjunto de assentamento 30, o conjunto de ligação 32 é operado de sua configuração de funcionamento contraída radialmente (figura 1) para a sua configuração implantada radialmente expandida (figura 2), a qual implanta radialmente para fora as sondas 34 para estabelecer uma conexão hidráulica entre as sondas 34 e a formação. Na modalidade ilustrada, o módulo de atuação 14 é representado como um módulo de eletro-hidráulico incluindo um motor elétrico operável para fornecer fluido pressurizado que age em um ou mais cilindros hidráulicos que aplicam a força de compressão axial no conjunto de assentamento 30. Muito embora o módulo de atuação 14 tenha sido descrito e representado como sendo um módulo eletro-hidráulico, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que o módulo de atuação 14 poderia, alternativamente, aplicar a força de compressão axial no conjunto de assentamento 30 por outros meios incluindo, mas não se limitando a, meios eletromecânicos, tal como usando um motor elétrico de acionamento direto com um mecanismo de parafuso que é operado para aplicar a força de compressão axial no conjunto de assentamento 30.

[0017] A seção de teste de fluido 18 da ferramenta 10 contém um ou mais dispositivos de teste de fluido (não visíveis na figura 1), que analisam as amostras de fluido obtidas durante operações de amostragem. Por exemplo, um ou mais sensores de fluidos podem ser utilizados para analisar o fluido, tal como medidores de quartzo, que permitem a medição de tais parâmetros como a pressão de extração de fluido sendo retirado e a temperatura do fluido. Além disso, se pelo menos dois dispositivos de teste de fluido são operados em tandem, a diferença de pressão entre eles pode ser utilizada para determinar a viscosidade do fluido durante o bombeamento ou a densidade do fluido quando o fluxo é interrompido. Além disso, quando o fluxo é interrompido, uma análise de acumulação de pressão pode ser pré-formada.

[0018] O módulo de controle de fluido 20 da ferramenta 10 inclui uma bomba tal como uma bomba de pistão de dupla ação (não visível na figura 1) que controla o fluxo de fluido da formação para a ferramenta 10 a partir das sondas 34. A operação da bomba é geralmente monitorada pela unidade de controle. O fluido que entra nas sondas 34 flui através de uma ou mais linhas de fluxo (não visíveis na figura 1) e pode ser descarregado para o furo de poço via a saída 36. Dispositivos de controle de fluido, tal como válvulas de controle e/ou um coletor (não visível na figura 1), podem ser conectados às linhas de fluxo para controlar o fluxo de fluido das linhas de fluxo para o poço ou para as câmaras de armazenamento 24. O módulo de controle de fluxo 18 pode incluir ainda transdutores de pressão de medidor de deformação que medem pressões de bomba de entrada e saída.

[0019] O módulo de coleta de amostra 22 da ferramenta 10 pode conter várias câmaras de amostragem 24 para receber e armazenar as amostras de fluidos coletadas. A seção de câmara 22 contém, de preferência, pelo menos uma câmara de amostragem 24 tendo um saco de amostra inerte (não visível na figura 1) disposto na mesma para manter a integridade da amostra de fluido de formação. Um conduto pode proporcionar comunicação de fluido entre o lado inferior de um pistão e o ambiente externo, tal como o furo de poço, via um ou mais orifícios de fluido 38 para aplicar pressão de carregamento em amostras coletadas. Um dispositivo de controle de fluxo de fluido, tal como uma válvula eletricamente controlada, pode ser colocado no conduto para abri-la seletivamente para permitir comunicação de fluido entre o lado inferior do sistema de pistão e o furo de poço. Do mesmo modo, uma entrada para a seção de câmara 24 também pode conter um dispositivo de controle de fluxo de fluido, tal como uma válvula de controle operada eletricamente, que é aberta e fechada seletivamente para dirigir o fluido de formação das linhas de fluxo para o saco de amostra. De preferência, um ou mais sensores são usados para determinar quando o fluido de formação está limpo, então, a válvula de controle é aberta para permitir que uma amostra seja retirada. Quando é retirada uma amostra no saco de amostra da câmara 24, um pistão pode ser impulsionado para baixo ou fluido de uma almofada de fluido pode ser escoado através de um restritor para manter pressão adequada no exterior do saco de amostra durante o enchimento.

[0020] O módulo de sonda 16 inclui uma pluralidade de sondas 34, três de quatro sendo visíveis na figura 1, que estão uniformemente distribuídas circunferencialmente em torno do módulo de sonda 16. As sondas 34 facilitam os testes, a amostragem e a recuperação de fluidos da formação. Cada sonda 34 inclui uma almofada de vedação que entra em contato com a formação. Em certas modalidades, as sondas 34 são fornecidas com pelo menos uma almofada de vedação alongada proporcionando contato de vedação com uma superfície do poço. Através de uma ou mais fendas, canais ou recessos de fluxo de fluido na almofada de vedação, fluidos da parte isolada de superfície de formação podem ser coletados dentro da ferramenta testadora 10 através de uma ou mais entradas da almofada de vedação e uma ou mais linhas de fluxo de fluido dentro do módulo de sonda 16 e da ferramenta 10. O recesso ou os recessos em cada almofada podem ser alongados, de preferência, ao longo do eixo da almofada alongada e geralmente na direção do eixo do poço.

[0021] Com referência a seguir às figuras 2A-2B, nas mesmas estão ilustrações esquemáticas de uma câmara de amostragem para uso em um amostrador de fluido de formação de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação nas suas várias configurações de operação que é geralmente designada por 100. A câmara de amostragem 100 tem um alojamento 102 que é de preferência formado de um metal, tal como aço, aço inoxidável, titânio, Inconel ou material semelhante que é adequado para contenção de pressão. O alojamento 102 define uma câmara de fluido interna 104. O alojamento 102 é fixamente acoplado a uma tampa de extremidade 106 por rosca ou outros meios adequados. A tampa de extremidade 106 inclui uma entrada de fluido 108. Na modalidade ilustrada, um dispositivo de controle de fluxo de fluido 110, tal como uma válvula de controle operada eletricamente, está disposto dentro de uma seção de fluxo de fluido da entrada de fluido 108. O alojamento 102 é fixamente acoplado a uma tampa de extremidade 112 por rosca ou outros meios adequados. A tampa de extremidade 112 inclui uma saída de fluido 114. Na modalidade ilustrada, um restritor de fluxo 116, tal como um orifício, e um dispositivo de controle de fluxo de fluido 118, tal como uma válvula de controle operada eletricamente, estão dispostos dentro de uma seção de fluxo de fluido da saída de fluido 114.

[0022] Um saco inflável 120 está disposto dentro da câmara de fluido interna 104 e está acoplado de modo fixo e vedado ou de outro modo operavelmente associado com uma entrada de fluido 108 de modo que o fluido de formação possa entrar e encher o saco inflável 120 através da entrada de fluido 108. De preferência, o saco inflável 120 é formado de um material que é inerte a fluidos de formação, tal como polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros, politetrafluoretilenos ou material semelhante. Disposta na região exterior ao saco inflável 120 dentro da câmara de fluido interna 104 está uma almofada de fluido 122 que é de preferência um fluido substancialmente incompressível tal como água, fluido hidráulico ou similar. Na modalidade ilustrada, elementos espaçadores 124, 126 são dispostos dentro de extremidades opostas da câmara de fluido interna 104. Os elementos espaçadores 124, 126 têm superfícies arqueadas que impedem o saco inflável 120 de contatar as superfícies de canto dentro da câmara de fluido interna 104 e criar regiões de alta tensão no saco inflável 120 após o enchimento. Os elementos espaçadores 124, 126 são de preferência formados de um material semelhante aquele do saco inflável 120, tal como polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros, politetrafluoretilenos, ou material semelhante. Dependendo da implementação, um elemento espaçador 126 pode ter um único orifício de saída, como ilustrado, ou pode ter múltiplos orifícios de saída menores para permitir fluxo da almofada de fluido 122 através do mesmo. Como outra alternativa, a almofada de fluido 122 pode ser deixada viajar entre o exterior do elemento espaçador 126 e o interior da câmara de fluido interna 104, o que eliminaria a necessidade de quaisquer aberturas através do elemento espaçador. Adicionalmente, uma mola ou dispositivo similar pode ser posicionado entre o saco inflável 120 e o elemento espaçador 126 para evitar contato entre o saco inflável 120 quaisquer aberturas do elemento espaçador 126 para evitar possível extrusão do saco inflável 120, dependendo dos materiais selecionados para o mesmo.

[0023] Em operação, uma ou mais câmaras de amostragem 100 podem ser passadas furo abaixo como parte da ferramenta de amostrador de fluido de formação de fundo de poço 10, descrita acima. Como melhor se vê na figura 2A, na passagem na configuração da câmara de amostragem 100, o interior do saco inflável 120 está de preferência vazio de quaisquer fluidos e de outra forma vazio, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 110 está na posição fechada, a almofada de fluido 122 enche o espaço dentro da câmara de fluido interna 104 exterior ao saco inflável 120 e o dispositivo de controle de fluxo de fluido 118 está na posição fechada. Nesta configuração, nenhum fluido pode entrar no saco inflável 120 e nenhuma almofada de fluido 122 pode sair da câmara de fluido interna 104. Quando a ferramenta de amostrador 10 é posicionada na localização desejada furo abaixo e adequadamente atuada, uma amostra de fluido pode agora ser obtida dentro da câmara de amostragem 100. Isto é conseguido abrindo o dispositivo de controle de fluxo de fluido 110 para permitir ao fluido de formação 128 entrar no saco inflável 120 através da entrada de fluido 108 e abrindo o dispositivo de controle de fluxo de fluido 118 para permitir à almofada de fluido 122 sair da câmara de fluido interna 104 através da saída de fluido 114, como melhor visto na figura 2B. De um modo preferido, quando fluido de formação 128 enche o saco inflável 102, a taxa à qual a almofada de fluido 122 sai da câmara de fluido interna 104 é regulada pelo restritor de fluxo 116, de modo que pressão apropriada seja mantida no exterior do saco inflável 120 e, portanto, no fluido de formação 128 entrando no saco inflável 120 para impedir fluido de formação 128 de atingir ou gotejar abaixo de sua pressão de saturação criando a possibilidade de deposição de asfalteno e vaporização de gases arrastados ou de outra forma experimentar uma degradação de mudança de pressão.

[0024] De preferência, o saco inflável 120 aceita fluido de formação 128 até a superfície externa do saco inflável 120 entrar em contato com a câmara de fluido interna 104 e os elementos espaçadores 124, 126, de modo que o alojamento 102 forneça suporte para o saco inflável 120 para contenção de pressão. Após a amostra de fluido ser recebida dentro do saco inflável 120, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 110 é fechado para impedir escapamento de fluido de formação 128. Além disso, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 118 pode ser fechado ou pode permanecer aberto, dependendo da configuração da ferramenta de amostrador 10. A ferramenta de amostrador 10 pode agora ser recuperada para a superfície. Depois disso, a câmara de amostragem 100 pode ser removida da ferramenta de amostrador 10, se desejado, e armazenada com câmaras de amostragem semelhantes 100 até o momento da análise do fluido de formação. Durante o período de tempo de recuperação e armazenamento, o fluido de formação 128 é disposto dentro do saco inflável 120 e não está em contato com o metal da câmara de amostragem 100. Evitar a exposição da amostra de fluido ao metal da câmara de amostragem 100 alivia a possibilidade de que certos constituintes do fluido de formação 128, tal como sulfeto de hidrogênio ou mercúrio, possam ser absorvidos no metal, impede a contaminação da amostra por impurezas previamente absorvidas pelo metal e de outra forma impede degradação química devida a contato com o metal. Além disso, o saco inflável 120 fornece proteção para a câmara de amostragem 100. Por exemplo, minimizar o contato entre o fluido de formação e o interior da câmara de amostragem 100 evita a absorção e corrosão de constituinte de fluido de formação, bem como quaisquer outros efeitos prejudiciais. Além disso, o uso do saco inflável 120 reduz a necessidade de limpar o interior da câmara de amostragem 100, pois um novo saco inflável 120 pode ser usado para cada operação de amostragem.

[0025] Com referência a seguir às figuras 3A-3C, nas mesmas estão ilustrações esquemáticas de uma câmara de amostragem para uso em um amostrador de fluido de formação de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação nas suas várias configurações de operação que é geralmente designada por 200. A câmara de amostragem 200 tem um alojamento 202 que é de preferência formado de um metal, tal como aço, aço inoxidável, titânio, Inconel ou material semelhante que é adequado para contenção de pressão. O alojamento 202 define uma câmara de fluido interna 204. O alojamento 202 é fixamente acoplado a uma tampa de extremidade 206 por rosca ou outros meios adequados. A tampa de extremidade 206 inclui uma entrada de fluido 208. Na modalidade ilustrada, um dispositivo de controle de fluxo de fluido 210, tal como uma válvula de controle operada eletricamente, está disposto dentro de uma seção de fluxo de fluido da entrada de fluido 208. O alojamento 202 define uma câmara de pistão 212 tendo um pistão flutuante 214 disposto de modo deslizante na mesma. Na modalidade ilustrada, a porção inferior da câmara de pistão 212 é enchida com um fluido compressível, tal como ar ou nitrogênio. Alternativamente, a porção inferior da câmara de pistão 212 pode ser enchida com um fluido substancialmente incompressível, tal como água. O alojamento 202 é fixamente acoplado a uma tampa de extremidade 216 por rosca ou outros meios adequados. A tampa de extremidade 216 inclui uma saída de fluido 218. Na modalidade ilustrada, um dispositivo de controle de fluxo de fluido 220, tal como uma válvula de controle operada eletricamente, está disposto dentro de uma seção de fluxo de fluido da saída de fluido 218. Um restritor de fluxo 222, tal como um orifício, está posicionado dentro do alojamento 202 entre a câmara de fluido interna 204 e a câmara de pistão 212.

[0026] Um saco inflável 224 está disposto dentro da câmara de fluido interna 204 e está acoplado de modo fixo e vedado ou de outro modo operavelmente associado com uma entrada de fluido 208 de modo que o fluido de formação possa entrar e encher o saco inflável 224 através da entrada de fluido 208. De preferência, o saco inflável 224 é formado de um material que é inerte a fluidos de formação, tal como polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros, politetrafluoretilenos ou material semelhante. Disposta na região exterior ao saco inflável 224 dentro da câmara de fluido interna 204 está uma almofada de fluido 226 que é de preferência um fluido substancialmente incompressível tal como água, fluido hidráulico ou similar. Na modalidade ilustrada, elementos espaçadores 228, 230 são dispostos dentro de extremidades opostas da câmara de fluido interna 204. Os elementos espaçadores 228, 230 têm superfícies arqueadas que impedem o saco inflável 224 de contatar as superfícies de canto dentro da câmara de fluido interna 204 e criar regiões de alta tensão no saco inflável 224 após o enchimento. Os elementos espaçadores 228, 230 são de preferência formados de um material semelhante aquele do saco inflável 224, tal como polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros, politetrafluoretilenos, ou material semelhante.

[0027] Em operação, uma ou mais câmaras de amostragem 200 podem ser passadas furo abaixo como parte da ferramenta de amostrador de fluido de formação de fundo de poço 10, descrita acima. Como melhor se vê na figura 3A, na passagem na configuração da câmara de amostragem 200, o interior do saco inflável 224 está de preferência vazio de quaisquer fluidos e de outra forma vazio, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 210 está na posição fechada, a almofada de fluido 226 enche o espaço dentro da câmara de fluido interna 204 exterior ao saco inflável 224 e o dispositivo de controle de fluxo de fluido 220 está na posição fechada. Nesta configuração, nenhum fluido pode entrar no saco inflável 224 e nenhuma almofada de fluido 226 pode sair da câmara de fluido interna 204, pois a pressão dentro da porção inferior da câmara de pistão 212 desloca o pistão flutuante 214 na direção furo acima. Quando a ferramenta de amostrador 10 é posicionada na localização desejada furo abaixo e adequadamente atuada, uma amostra de fluido pode agora ser obtida dentro da câmara de amostragem 200. Isto é conseguido abrindo o dispositivo de controle de fluxo de fluido 210 para permitir que fluido de formação 232 entre no saco inflável 224 através da entrada de fluido 208. No caso de um fluido compressível na porção inferior da câmara de pistão 212, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 220 pode permanecer fechado, como melhor se vê na figura 3B, ou pode ser aberto. No caso de um fluido substancialmente incompressível na porção inferior da câmara de pistão 212, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 220 é aberto.

[0028] Em qualquer caso, a pressão no interior do saco inflável 224 faz a almofada de fluido 226 sair da câmara de fluido interna 204 passando através do restritor de fluxo 222. De preferência, quando fluido de formação 232 enche o saco inflável 224, a taxa à qual a almofada de fluido 226 sai da câmara de fluido interna 204 é regulada pelo restritor de fluxo 222 e/ou a compressão do fluido compressível na câmara de pistão 212, de modo que pressão apropriada seja mantida no exterior do saco inflável 224 e, portanto, no fluido de formação 232 entrando no saco inflável 224 para impedir fluido de formação 232 de atingir ou gotejar abaixo de sua pressão de saturação criando a possibilidade de deposição de asfalteno e vaporização de gases arrastados ou de outra forma experimentar uma degradação de mudança de pressão. De preferência, o saco inflável 224 aceita fluido de formação 232 até a superfície externa do saco inflável 224 entrar em contato com a câmara de fluido interna 204 e os elementos espaçadores 228, 230, de modo que o alojamento 202 forneça suporte para o saco inflável 224 para contenção de pressão. Após a amostra de fluido ser recebida dentro do saco inflável 224, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 210 é fechado para impedir escapamento de fluido de formação 232. Além disso, o dispositivo de controle de fluxo de fluido 220 pode ser aberto ou pode permanecer aberto, dependendo da configuração da ferramenta de amostrador 10. Na modalidade ilustrada, o fluido de formação 234 ou outro fluido pressurizado é deixado entrar na porção inferior da câmara de pistão 212 através da saída de fluido 218 para pressurizar o fluido de formação 232 recebido na câmara de amostra 200 de modo que a amostra de fluido possa ser recuperada para a superfície sem degradação de mudança de pressão e/ou temperatura mantendo a pressão do fluido de formação 232 acima da sua pressão de saturação. Depois da recuperação para a superfície, a câmara de amostragem 200 pode ser removida da ferramenta de amostrador 10, se desejado, e armazenada com câmaras de amostragem semelhantes 200 até o momento da análise do fluido de formação. Durante o período de tempo de recuperação e armazenamento, o fluido de formação 232 dentro da câmara de amostragem 200 não está sujeito a degradação química, pois ele está disposto dentro do saco inflável 224 e não em contato com o metal da câmara de amostragem 200.

[0029] Deve ser entendido pelos versados na técnica que as modalidades ilustrativas aqui descritas não se destinam a ser interpretadas num sentido limitativo. Várias modificações e combinações das modalidades ilustrativas, bem como outras modalidades, serão evidentes para os versados na técnica mediante referência a esta divulgação. É, portanto, pretendido que as reivindicações anexas englobem quaisquer dessas modificações ou modalidades.

Claims

1. Amostrador de fluido de formação de fundo de poço, caracterizado pelo fato de compreender:- pelo menos uma câmara de amostragem (100, 200) tendo uma câmara de fluido interna (104, 204), uma entrada de fluido (108, 208) operável para receber um fluido de formação (128, 232) e uma saída de fluido (114, 218);- um saco inflável (120, 224) disposto dentro da câmara de fluido interna (104, 204), o saco inflável (120, 224)operavelmente associado com a entrada de fluido (108, 208);- elementos espaçadores (124, 126; 228, 230) tendo superfícies arqueadas dispostas entre o saco inflável (120, 224) e as extremidades da câmara de fluido interna (104, 204); e- uma almofada de fluido (122, 226) disposta dentro da câmara de fluido interna (104, 204) externa ao saco inflável (120, 224);sendo que enchimento do saco inflável (120, 224) com o fluido de formação (128, 232) através da entrada de fluido (108, 208) desloca a almofada de fluido (122, 226) da câmara de fluido interna (104, 204) através da saída de fluido (114, 218).

2. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224)compreender ainda um material inerte ao fluido de formação (128, 232).

3. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o saco inflável (120, 224) compreender ainda um polímero.

4. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224) compreender ainda um elastômero.

5. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o saco inflável (120, 224) compreender ainda um termoplástico.

6. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224) compreender ainda uma poliariletercetona.

7. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224) compreender ainda um politetrafluoretileno.

8. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um dispositivo de controle de fluxo de fluido (110, 210) para permitir e impedir operavelmente a entrada do fluido de formação (128, 232) no saco inflável (120, 224) e um dispositivo de controle de fluxo de fluido (118, 220) para permitir e impedir operavelmente a descarga da almofada de fluido (122, 226) da câmara de fluido interna (104, 204).

9. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um restritor de fluxo (116, 222) operável para regular uma taxa de descarga da almofada de fluido (122, 226) quando o saco inflável (120, 224) é inflado com o fluido de formação (128, 232).

10. Amostrador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma câmara de pistão (212) operavelmente associada com a saída de fluido tendo um pistão flutuante (214) disposto na mesma, o pistão deslocando numa primeira direção responsivo à descarga da almofada de fluido (226) através da saída de fluido e deslocando numa segunda direção responsivo um fluido de carregamento agindo no pistão (214), de modo que o movimento do pistão na segunda direção pressurize o fluido de formação (232) no saco inflável (224) responsivo à almofada de fluido (226) reentrando na câmara de fluido interna (204).

11. Amostrador de fluido de formação de fundo de poço, compreendendo:pelo menos uma câmara de amostragem (100, 200) tendo uma câmara de fluido interna (104, 204), uma entrada de fluido (108, 208) operável para receber um fluido de formação (128, 232) e uma saída de fluido (114, 218);- um saco inflável (120, 224) disposto dentro da câmara de fluido interna (104, 204), o saco inflável (120, 224) operavelmente associado com a entrada de fluido (108, 208);- uma almofada de fluido (122, 226) disposta dentro da câmara de fluido interna (104, 204) externa ao saco inflável (120, 224);- um dispositivo de controle de fluxo de fluido (110, 210) em comunicação fluida com a entrada de fluido (108, 208) e operável para permitir e impedir entrada do fluido de formação (128, 232) no saco inflável (120, 224);- um restritor de fluxo (116, 222) em comunicação fluida com a saída de fluido (114, 218); e- um dispositivo de controle de fluxo de fluido (118, 220)em comunicação fluida com a saída de fluido (114, 218) e operável para permitir e impedir a descarga da almofada de fluido (122, 226) da câmara de fluido interna (120, 224);sendo que enchimento do saco inflável (120, 224) com o fluido de formação (128, 232) através da entrada de fluido (108, 208) desloca a almofada de fluido (122, 226) da câmara de fluido interna (120, 224) através da saída de fluido; e sendo que o restritor de fluxo (116, 222) regula uma taxa de descarga da almofada de fluido (122, 226) quando o saco inflável (120, 224) é inflado com o fluido de formação, o amostrador sendo caracterizado pelo fato de compreender ainda elementos espaçadores (124, 126; 228, 230) tendo superfícies arqueadas dispostas entre o saco inflável (120, 224) e as extremidades da câmara de fluido interna (120, 224).

12. Amostrador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224)compreender ainda um material inerte ao fluido de formação.

13. Amostrador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224)compreender ainda um material selecionado do grupo que consiste em polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas, fluorelastômeros epolitetrafluoretilenos.

14. Amostrador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma câmara de pistão (212) operavelmente associada com a saída de fluido (218) tendo um pistão flutuante (214) disposto na mesma, o pistão (214) deslocando numa primeira direção responsivo à descarga da almofada de fluido (226) através da saída de fluido (218) e deslocando numa segunda direção responsivo um fluido de carregamento agindo no pistão (214), de modo que o movimento do pistão na segunda direção pressurize o fluido de formação (232) no saco inflável responsivo à almofada de fluido (226) reentrando na câmara de fluido interna (224).

15. Método para amostrar fluido de formação, caracterizado pelo fato de compreender: - passar um amostrador de fluido de formação de fundo de poço (10) dentro de um furo de poço, o amostrador (10) incluindo: - pelo menos uma câmara de amostragem (100, 200) tendo uma câmara de fluido interna (104, 204);- um saco inflável (120, 224) disposto dentro da câmara de fluido interna (104, 204);- elementos espaçadores (124, 126; 228, 230) tendo superfícies arqueadas dispostas entre o saco inflável (120, 224) e as extremidades da câmara de fluido interna (104, 204);- uma entrada de fluido (108, 208); e- uma saída de fluido (114, 218);- encher o saco inflável (120, 224) disposto dentro da câmara de fluido interna (104, 204) com fluido de formação (128, 232) através da entrada de fluido (108, 208); e- deslocar uma almofada de fluido (122, 226) disposta dentro da câmara de fluido interna (104, 204) externa ao saco inflável (120, 224) a partir da câmara de fluido interna (104, 204) através da saída de fluido (114, 218).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender ainda regular uma taxa de descarga da almofada de fluido (122, 226) com um restritor de fluxo (116, 222) em comunicação fluida com a saída de fluido (114, 218).

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224) compreender ainda um material inerte ao fluido de formação (128, 232).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o saco inflável (120, 224) compreender ainda um material selecionado do grupo que consiste em polímeros, elastômeros, termoplásticos, poliariletercetonas,fluorelastômeros e politetrafluoretilenos.