BRPI0701921B1

BRPI0701921B1 - Aparelho e método para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo

Info

Publication number: BRPI0701921B1
Application number: BRPI0701921-1A
Authority: BR
Inventors: A. Irani Cyrus; P. Zeller Vincent; M. Macphail Charles; Brown Scott; R. Carlson Timothy
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2018-01-16
Also published as: US20070101808A1; US7596995B2; EP2267271A2; US20090241658A1; NO20072617L; US20090241657A1; CN101078348A; EP2267272A3; EP2267270A3; EP2267271A3; EP2267272B1; US7856872B2; EP2267272A2; CN101078348B; EP2267270A2; US7966876B2; EP1860278A1; BRPI0701921A; NO341800B1

Description

(54) Título: APARELHO E MÉTODO PARA OBTER UMA PLURALIDADE DE AMOSTRAS DE FLUIDO EM UM POÇO SUBTERRÂNEO (51) lnt.CI.: E21B 49/08 (30) Prioridade Unionista: 23/05/2006 US 11/438,764 (73) Titular(es): HALLIBURTON ENERGY SERVICES, INC.

(72) Inventor(es): CYRUS A. IRANI; VINCENT P. ZELLER; CHARLES M. MACPHAIL; SCOTT BROWN; TIMOTHY R. CARLSON

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APARELHO E MÉTODO PARA OBTER UMA PLURALIDADE DE AMOSTRAS DE FLUIDO EM UM POÇO SUBTERRÂNEO

Campo técnico da invenção [0001] Esta invenção relaciona-se, em geral, com teste e avaliação de fluidos de formação subterrânea e, em particular, com um aparelho de amostragem de fluido de fase única para obter múltiplas amostras de fluido e manter as amostras próximas à pressão do reservatório via uma fonte de pressão comum durante a recuperação a partir do poço e armazenagem na superfície.

Antecedentes da invenção [0002] Sem limitar o escopo da presente invenção, seus antecedentes são descritos com referência ao teste de formações de hidrocarbonetos, como um exemplo.

[0003] É bem sabido na técnica de perfuração e acabamento de poços subterrâneos executar testes em formações interceptadas por um poço. Tais testes são tipicamente executados para determinar propriedades físicas geológicas ou outras da formação e fluidos contidos nela. Por exemplo, parâmetros tais como permeabilidade, porosidade, resistividade do fluido, temperatura, pressão e ponto de bolha podem ser determinados. Estas e outras características da formação e fluido contido nela podem ser determinadas executando testes na formação antes do poço ser acabado.

[0004] Um tipo de procedimento de teste que é comumente executado é obter uma amostra de fluido da formação para, entre outras coisas, determinar a composição dos fluidos da formação. Neste procedimento, é importante obter uma amostra do fluido da formação que seja representativa dos fluidos como eles existem na formação. Em um procedimento de

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2/24 amostragem típico, uma amostra dos fluidos da formação pode ser obtida abaixando uma ferramenta de amostragem tendo uma câmara de amostragem dentro do poço em um transporte tal como um fio, uma linha lisa, tubulação espiralada, tubulação emendada ou similar. Quando a ferramenta de amostragem alcança a profundidade desejada, um ou mais orifícios são abertos para permitir a coleta dos fluidos da formação. Os orifícios podem ser atuados em uma variedade de modos tais como por métodos elétricos, hidráulicos ou mecânicos. Uma vez que os orifícios sejam abertos, fluidos da formação viajam através dos orifícios e uma amostra dos fluidos da formação é coletada dentro da câmara de amostragem da ferramenta de amostragem. Após a amostra ter sido coletada, a ferramenta de amostragem pode ser extraída do poço tal que a amostra de fluido da formação possa ser analisada.

[0005] Foi descoberto, entretanto, que à medida que a amostra de fluido é recuperada para a superfície, a temperatura da amostra de fluido diminui provocando a contração da amostra de fluido e uma redução na pressão da

amostra	de	fluido. Estas	mudanças	podem fazer	a amostra	de
fluido	se	aproximar ou	alcançar	a pressão	de saturação
criando	a	possibilidade	de deposição de	asfalteno	e

flasheamento de gases arrastados presentes na amostra de fluido. Uma vez que tal processo ocorre, a amostra de fluido resultante não é mais representativa dos fluidos presentes na formação. Portanto, uma necessidade surgiu de um aparelho e método para obter uma amostra de fluido de uma formação sem a degradação da amostra durante a recuperação da ferramenta de amostragem do poço. Uma necessidade também surgiu para que tal aparelho e método sejam capazes de manter a integridade

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3/24 da amostra de fluido durante a armazenagem na superfície. Sumário da invenção [0006] A presente invenção divulgada aqui provê um aparelho de amostragem de fluido de fase única e um método para obter uma amostra de fluido de uma formação sem a ocorrência de degradação de mudança de fase da amostra de fluido durante a coleta da amostra de fluido ou a recuperação do aparelho de amostragem do poço. Em adição, o aparelho de amostragem e método da presente invenção são capazes de manter a integridade da amostra de fluido durante a armazenagem na superfície.

[0007] Em um aspecto, a presente invenção é dirigida a um aparelho para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo que inclui um portador, uma pluralidade de câmaras de amostragem e uma fonte de pressão. Em uma configuração, a fonte de pressão está seletivamente em comunicação fluida com pelo menos duas câmaras de amostragem servindo assim como uma fonte de pressão comum para pressurizar amostras de fluido obtidas nas pelo menos duas câmaras de amostragem. Em uma outra configuração, o portador tem uma passagem de fluido interna se estendendo longitudinalmente formando um furo liso e uma pluralidade de fendas receptoras de câmara dispostas externamente. Cada uma das câmaras de amostragem é posicionada em uma das fendas receptoras da câmara do portador. A fonte de pressão está seletivamente em comunicação fluida com cada uma das câmaras de amostragem tal que a fonte de pressão seja operável para pressurizar cada uma das câmaras de amostragem após as amostras serem obtidas.

[0008] Em uma configuração, o portador tem pelo menos nove

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4/24 fendas receptoras de câmara e nove câmaras de amostragem são dispostas dentro das fendas receptoras de câmara. Nesta configuração, um coletor provê a comunicação fluida entre as câmaras de amostragem e a fonte de pressão tal que a fonte de pressão seja operável para pressurizar cada uma das nove câmaras de amostragem. Também nesta configuração, as câmaras de amostragem e a fonte de pressão podem ser separadas longitudinalmente pelo coletor.

[0009] Em uma configuração, a fonte de pressão pode incluir pelo menos duas câmaras de pressão. Nesta configuração, cada uma das câmaras de pressão pode ser posicionada em uma das fendas receptoras de câmara do portador e cada uma das câmaras de pressão pode ser operável para pressurizar pelo menos duas das câmaras de amostragem. [0010] Em um outro aspecto, a presente invenção é dirigida a um aparelho para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo que inclui um portador e uma pluralidade de conjuntos de câmara de amostragem. O portador tem uma passagem de fluido interna estendendo-se longitudinalmente e uma pluralidade de fendas receptoras de câmara dispostas externamente. Cada um dos conjuntos de câmara de amostragem inclui pelo menos duas câmaras de amostragem e uma fonte de pressão e cada uma das câmaras de amostragem e das fontes de pressão são posicionadas em uma das fendas receptoras de câmara do portador. As câmaras de amostragem de cada conjunto de câmara de amostragem estão seletivamente em comunicação fluida com a fonte de pressão daquele conjunto de câmara de amostragem tal que a fonte de pressão de cada conjunto de câmara de amostragem seja operável para pressurizar cada uma das câmaras de amostragem

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5/24 daquele conjunto de câmara de amostragem.

[0011] Em uma configuração, a pluralidade de conjuntos de câmara de amostragem inclui três conjuntos de câmara de amostragem e cada conjunto de câmara de amostragem inclui duas câmaras de amostragem. Em uma outra configuração, cada um dos conjuntos de câmara de amostragem inclui um coletor que provê a comunicação fluida entre as câmaras de amostragem e a fonte de pressão de cada conjunto de câmara de amostragem.

[0012] Em um aspecto adicional, a presente invenção é dirigida a um método para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo. O método inclui as etapas de posicionar um amostrador de fluido no poço, obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem do amostrador de fluido e pressurizar cada uma das amostras de fluido usando uma fonte de pressão do amostrador de fluido que esteja em comunicação fluida com cada uma das câmaras de amostragem.

[0013] Em uma configuração, a etapa de obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem do amostrador de fluido inclui obter simultaneamente as amostras de fluido em pelo menos duas das câmaras de amostragem de fluido. Em uma outra configuração, esta etapa inclui obter simultaneamente as amostras de fluido em cada uma das câmaras de amostragem. O método pode adicionalmente incluir a etapa de obter uma primeira porção de cada amostra em uma câmara de detritos. Em adição, o método pode incluir as etapas de recuperar o amostrador de fluido para a superfície e simultaneamente supercomprimir pelo menos duas das amostras de fluido usando uma fonte de

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6/24 pressão da superfície.

Descrição resumida dos desenhos [0014] Para uma compreensão mais completa da presente invenção, incluindo suas características e vantagens, referência é feita agora à descrição detalhada da invenção, tomada em conjunção com os desenhos anexos nos quais numerais iguais identificam partes iguais e nos quais:

• A figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema amostrador de fluido configurando princípios da presente invenção;

• As figuras 2A-H são vistas de seções transversais de porções axiais sucessivas de uma seção de amostragem de uma amostrador configurando princípios da presente invenção;

• As figuras 3A-E são vistas de seções transversais de porções axiais sucessivas de seções do atuador, portador e fonte de pressão de um amostrador configurando princípios da presente invenção;

• A figura 4 é uma vista de seção transversal da seção de fonte de pressão da figura 3C tomada ao longo da linha 4-4;

• A figura 5 é uma vista de seção transversal da seção de atuador da figura 3A tomada ao longo da linha 5-5;

• A figura 6 é uma vista esquemática de um método de atuação alternativo para um amostrador configurando princípios da presente invenção;

• A figura 7 é uma ilustração esquemática de uma configuração alternativa de um amostrador de fluido configurando princípios da presente invenção; e • A figura 8 é uma vista de seção transversal do

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7/24 amostrador de fluido da figura 7 tomada ao longo da linha 8-8.

Descrição detalhada da invenção [0015] Embora a produção e uso de várias configurações da presente invenção sejam discutidas em detalhes abaixo, deve ser apreciado que a presente invenção provê muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser configurados em uma ampla variedade de contextos específicos. As configurações específicas divulgadas aqui são meramente ilustrativas de modos específicos para produzir e usar a invenção, e não delimitam o escopo da invenção.

[0016] Referindo-se inicialmente à figura 1, nela está representativamente ilustrado um sistema amostrador de fluido 10 e métodos associados que configuram princípios da presente invenção. Uma coluna tubular 12, tal como uma coluna de teste de eixo de perfuração, é posicionada em um poço 14. Uma passagem de fluxo adicional 16 se estende longitudinalmente através da coluna tubular 12.

[0017] Um amostrador de fluido 18 é interconectado na coluna tubular 12. Também, preferivelmente incluída na coluna tubular 12 estão uma válvula de circulação 30, uma válvula testadora 22 e um estrangulador 24. A válvula de circulação 20, a válvula testadora 22 e o estrangulador 24 podem ser de design convencional. Deve ser notado, entretanto, por aqueles experientes na técnica que não é necessário a coluna tubular 12 incluir a combinação ou arranjo específico de equipamentos descritos aqui. Também não é necessário o amostrador 18 ser incluído na coluna tubular 12 uma vez que, por exemplo, o amostrador 18 pode ao invés disso ser transportado através da passagem de fluxo 16 usando um fio, uma linha lisa, tubulação

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8/24 espiralada, robô de descida de poço ou similar. Embora o poço 14 esteja representado como sendo revestido e cimentado, ele poderia ser alternativamente não revestido ou poço aberto. [0018] Em uma operação de teste de formação, a válvula testadora 22 é usada para seletivamente permitir e impedir fluxo através da passagem 16. A válvula de circulação 20 é usada para seletivamente permitir fluxo entre a passagem 16 e um anel tubular 26 formado radialmente entre a coluna tubular 12 e o poço 14. O estrangulador 24 é usado para restringir seletivamente o fluxo através da coluna tubular 12. Cada uma das válvulas 20, 22 e estrangulador 24 podem ser operados manipulando pressão no anel tubular 26 a partir da superfície, ou qualquer deles pode ser operado por outros métodos se desejado.

[0019] O estrangulador 24 pode ser atuado para restringir fluxo através da passagem 16 para minimizar efeitos de armazenagem do poço devido ao grande volume na coluna tubular 12 acima do amostrador 18. Quando o estrangulador 24 restringe fluxo através da passagem 16, um diferencial de pressão é criado na passagem 16, mantendo assim pressão na passagem 16 no amostrador 18 e reduzindo o efeito de redução de seção da abertura da válvula testadora 22. Desta maneira, restringindo fluxo através do estrangulador 24 no momento que uma amostra de fluido é tomada no amostrador 18, a amostra de fluido pode ser impedida de ir para abaixo de seu ponto de bolha, isto é, a pressão abaixo da qual uma fase gasosa começa a se formar em uma fase fluida. A válvula de circulação 20 permite hidrocarbonetos na coluna tubular 12 serem circulados para fora antes de recuperar a coluna tubular 12. Como descrito mais completamente abaixo, a

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9/24 válvula de circulação 20 também permite fluido de peso aumentado ser circulado para dentro do poço 14.

[0020] Apesar da figura 1 representar um poço vertical, deve ser notado por alguém experiente na técnica que o amostrador de fluido da presente invenção é igualmente bem adequado para uso em poços desviados, poços inclinados ou poços horizontais. Como tal, o uso de termos direcionais tais como por cima, por baixo, superior, inferior, para cima, para baixo e similares são usados em relação às configurações ilustrativas como elas estão representadas nas figuras, a direção para cima sendo no sentido do topo da figura correspondente e a direção para baixo sendo no sentido da parte de baixo da figura correspondente.

[0021] Referindo-se agora às figuras 2A-2H e 3A-3E, um amostrador de fluido incluindo uma câmara de amostragem de fluido exemplar e um portador exemplar tendo uma fonte de pressão acoplada ao mesmo para uso na obtenção de uma pluralidade de amostras de fluido que configura princípios da presente invenção é representativamente ilustrada e geralmente designada 100. O amostrador de fluido 100 inclui uma pluralidade das câmaras de amostragem, tal câmara de amostragem 102 como representada na figura 2. Cada uma das câmaras de amostragem 102 é acoplada a um portador 104 que também inclui um atuador 106 e uma fonte de pressão 108 como representado na figura 3.

[0022] Como descrito mais completamente abaixo, uma passagem 110 em uma porção superior da câmara de amostragem 102 (veja a figura 2A) é colocada em comunicação com uma passagem de fluido interna estendendo-se longitudinalmente 112 formada completamente através do amostrador de fluido 100

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10/24 (veja a figura 3) quando a operação de amostragem de fluido é iniciada usando o atuador 106. A passagem 112 se torna uma porção da passagem 16 na coluna tubular 12 (veja a figura 1) quando o amostrador de fluido 100 é interconectado na coluna tubular 12. Como tal, a passagem de fluido interna 112 provê um furo liso através do amostrador de fluido 100. A passagem 110 na porção superior da câmara de amostragem 102 está em comunicação com uma câmara de amostra 114 via uma válvula de checagem 116. A válvula de checagem 116 permite fluido escoar da passagem 110 para dentro da câmara de amostra 114, mas impede fluido de escapar da câmara de amostra 114 para a passagem 110.

[0023] Um pistão de captura de detritos 118 separa a câmara de amostra 114 de uma câmara de fluido de medidor 120. Quando uma amostra de fluido é recebida na câmara de amostra 114, o pistão 118 é deslocado para baixo. Antes de tal deslocamento para baixo do pistão 118, entretanto, a seção de pistão 122 é deslocada para baixo em relação à seção de pistão 124. Na configuração ilustrada, à medida que fluido escoa para dentro da câmara de amostra 114, uma válvula de checagem opcional 128 permite o fluido escoar para dentro da câmara de detritos 126. O diferencial de pressão resultante através da seção de pistão 122 faz a seção de pistão 122 se deslocar para baixo, expandindo assim a câmara de detritos 126.

[0024] Eventualmente, a seção de pistão 122 se deslocará para baixo suficientemente distante para um anel de encaixe, anel-C, lingüetas forçadas por mola, grampos ou outro tipo de dispositivo de engate 130 engatar um recesso 132 formado na seção de pistão 124. Uma vez que tal dispositivo de engate

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130 tenha engatado o recesso 132, as seções de pistão 122, 124 se deslocam para baixo juntas para expandir a câmara de amostra 114. O fluido recebido na câmara de detritos 126 é impedido de escapar de volta para dentro da câmara de amostra 114 pela válvula de checagem 128 em configurações que incluem a válvula de checagem 128. Desta maneira, o fluido inicialmente recebido na câmara de amostra 114 é aprisionado na câmara de detritos 126. Este fluido recebido inicialmente está tipicamente carregado com detritos, ou é um tipo de fluido (tal como lama) que não é desejado para amostra. A câmara de detritos 126 portanto permite este fluido recebido inicialmente ser isolado da amostra de fluido recebida depois na câmara de amostra 114.

[0025] A câmara de fluido de medidor 120 inicialmente contém um fluido de medição, tal como um fluido hidráulico, óleo de silicone ou similar. Um restritor de fluxo 134 e uma válvula de checagem 136 controlam o fluxo entre a câmara 120 e uma câmara atmosférica 138 que inicialmente contém um gás em uma pressão relativamente baixa tal como ar a pressão atmosférica. Um conjunto de pistão desmontável 140 na câmara 138 inclui uma ponta 142 que inicialmente mantém uma outra válvula de checagem 144 fora do assento, tal que fluxo em ambas as direções seja permitido através da válvula de checagem 144 entre as câmaras 120, 138. Quando pressão elevada é aplicada à câmara 138, entretanto, como descrito mais completamente abaixo, o conjunto de pistão 140 se desmonta axialmente, e a ponta 142 não mais manterá a válvula de checagem 144 fora do assento, impedindo assim fluxo da câmara 120 para a câmara 138.

[0026] Um pistão flutuante 146 separa a câmara 138 de uma

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12/24 outra câmara atmosférica 148 que inicialmente contém um gás em uma pressão relativamente baixa tal como ar a pressão atmosférica. Um espaçador 150 é ligado ao pistão 146 e limita deslocamento para baixo do pistão 146. O espaçador 150 também é usado para contatar uma haste 152 de uma válvula 154 para abrir a válvula 154. A válvula 154 inicialmente impede comunicação entre a câmara 148 e uma passagem 156 em uma porção inferior da câmara de amostragem 102. Em adição, uma válvula de checagem 158 permite fluxo de fluido da passagem 156 para a câmara 148, mas impede fluxo de fluido da câmara 148 para a passagem 156.

[0027] Como mencionado acima, uma ou mais das câmaras de amostragem 102 e preferivelmente nove das câmaras de amostragem 102 são instaladas dentro de fendas receptoras de câmaras dispostas exteriormente 159 que circunscrevem a passagem de fluido interna 112 do portador 104. Um furo de selo 160 (veja a figura 3B) é provido no portador 104 para receber a porção superior da câmara de amostragem 102 e um outro furo de selo 162 (veja a figura 3C) é provido para receber a porção inferior da câmara de amostragem 102. Desta maneira, a passagem 110 na porção superior da câmara de amostragem 102 é colocada em comunicação selada com uma passagem 164 no portador 104, e a passagem 156 na porção inferior da câmara de amostragem 102 é colocada em comunicação selada com uma passagem 166 no portador 104.

[0028] Em adição às nove câmaras de amostragem 102 instaladas dentro do portador 104, um medidor/registrador de pressão e temperatura (não mostrado) do tipo conhecido por aqueles experientes na técnica também pode ser recebido no portador 104 de uma maneira similar. Por exemplo, os furos de

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13/24 selo 168, 170 no portador 104 podem ser para prover comunicação entre o medidor/registrador e passagem de fluido interna 112. Note que, embora o furo de selo 170 representado na figura 3C esteja em comunicação com a passagem 172, preferivelmente se o furo de selo 170 for usado para acomodar um medidor/registrador, então um plugue é usado para isolar o medidor/registrador da passagem 172. A passagem 172 está, entretanto, em comunicação com a passagem 166 e a porção inferior de cada câmara de amostragem 102 instalada no furo de selo 162 e, portanto serve como um coletor para o amostrador de fluido 100. Se uma câmara de amostragem 102 ou medidor/registrador não é instalado em uma ou mais dos furos de selagem 160, 162, 168, 170 então um plugue será instalado para impedir fluxo através dele.

[0029] A passagem 172 está em comunicação com a câmara 174 da fonte de pressão 108. A câmara 174 está em comunicação com a câmara 176 da fonte de pressão 108 via uma passagem 178. As câmaras 174, 176 inicialmente contêm um fluido pressurizado, tal como gás comprimido ou líquido. Preferivelmente, nitrogênio comprimido entre cerca de 7.000 psi e 12.000 psi é usado para pré-carregar as câmaras 174, 176, mas outros fluidos ou combinações de fluidos e/ou outras pressões tanto mais altas quanto mais baixas podem ser usados, se desejado. Apesar de a figura 3 representar a fonte de pressão 108 como tendo duas câmaras de fluido comprimido 17 4, 17 6, deve ser entendido por aqueles experientes na técnica que a fonte de pressão 108 pode ter qualquer número de câmaras tanto mais altas quanto mais baixas que aquelas que estão em comunicação entre si para prover a fonte de pressão requerida. Como mais bem visto na figura 4, uma vista de seção transversal da

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14/24 fonte de pressão 108 é ilustrada, mostrando uma válvula de enchimento 180 e uma passagem 182 se estendendo da válvula de enchimento 180 até a câmara 17 4 para fornecer o fluido pressurizado para as câmaras 174, 176 na superfície antes de correr o amostrador de fluido 100 poço abaixo.

[0030] Como mais bem visto nas figuras 3A e 5, o atuador 106 inclui múltiplas válvulas 184, 186, 188 e respectivos discos de ruptura 190, 192, 194 para prover atuação separada de múltiplos grupos de câmaras de amostragem 102. Na configuração ilustrada, nove câmaras de amostragem 102 podem ser usadas, e estas são divididas em até três grupos de três câmaras de amostragem cada. Cada grupo de câmaras de amostragem pode ser referido como um conjunto de câmara de amostragem. Assim, a válvula 184, 186, 188 e um respectivo disco de ruptura 190, 192, 194 são usados para atuar um grupo de três câmaras de amostragem 102. Para clareza, a operação do atuador 106 com relação a somente uma das válvulas 184, 186, 188 e seu respectivo um dos discos de ruptura 190, 192, 194 é descrita abaixo. A operação do atuador 106 com relação às outras válvulas e discos de ruptura é similar àquela descrita abaixo.

[0031] A válvula 184 inicialmente isola a passagem 164, que está em comunicação com as passagens 110 em três das câmaras de amostragem 102 via a passagem 196, a partir da passagem de fluido interna 112 do amostrador de fluido 100. Isto isola a câmara de amostra 114 em cada uma das três câmaras de amostragem 102 da passagem 112. Quando é desejado receber uma amostra de fluido dentro de cada uma das câmaras de amostra 114 das três câmaras de amostragem 102, a pressão no anel tubular 26 é aumentada uma quantidade suficiente para

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15/24 romper o disco 190. Isto permite pressão no anel tubular 26 deslocar a válvula 184 para cima, abrindo assim a válvula 184 e permitindo comunicação entre a passagem 112 e as passagens 196, 164.

[0032] Fluido a partir da passagem 112 então entra na passagem 110 na porção superior de cada uma das três câmaras de amostragem 102. Para clareza, a operação de somente uma das câmaras de amostragem 102 após recepção de uma amostra de fluido nela será descrita abaixo. O fluido escoa da passagem 110 através da válvula de checagem 116 para a câmara de amostra 114. Um volume inicial do fluido é aprisionado na câmara de detritos 126 do pistão 118 como descrito acima. O deslocamento para baixo da seção de pistão 122, e então das seções de pistão combinadas 122, 124, é freado pelo fluido de medição na câmara 120 escoando pelo restritor 134. Isto impede pressão na amostra de fluido recebida na câmara de amostra 114 de cair abaixo de seu ponto de bolha.

[0033] À medida que o pistão 118 se desloca para baixo, o fluido de medição na câmara 120 escoa pelo restritor 134 para dentro da câmara 138. Neste ponto, a ponta 142 mantém a válvula de checagem 144 fora do assento. O fluido de medição recebido na câmara 138 faz o pistão 146 se deslocar para baixo. Eventualmente, o espaçador 150 contata a haste 152 da válvula 154 que abre a válvula 154. A abertura da válvula 154 permite pressão na fonte de pressão 108 ser aplicada à câmara 148. A pressurização da câmara 148 também resulta em pressão sendo aplicada às câmaras 138, 120 e, portanto à câmara de amostra 114. Isto é devido ao fato que a passagem 156 está em comunicação com as passagens 166, 172 (veja a figura 3C) e, portanto, está em comunicação com o fluido pressurizado da

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16/24 fonte de pressão 108.

[0034] Quando a pressão a partir da fonte de pressão 108 é aplicada à câmara 138, o conjunto de pistão 140 se desmonta e a ponta 142 não mais mantém a válvula de checagem 144 fora do assento. A válvula de checagem 144 então impede pressão de escapar da câmara 120 e câmara de amostra 114. A válvula de checagem 116 também impede o escape de pressão da câmara de amostra 114. Desta maneira, a amostra de fluido recebida na câmara de amostra 114 é pressurizada.

[0035] Na configuração ilustrada do amostrador de fluido 100, múltiplas câmaras de amostragem 102 são atuadas pela ruptura do disco 190, uma vez que a válvula 184 é usada para prover comunicação seletiva entre a passagem 112 e as passagens 110 nas porções superiores das múltiplas câmaras de amostragem 102. Portanto, múltiplas câmaras de amostragem 102 recebem simultaneamente amostras de fluido nelas a partir da passagem 112.

[0036] De uma maneira similar, quando o disco de ruptura 192 é rompido, um grupo adicional de múltiplas câmaras de amostragem 102 receberá amostras de fluido nelas, e quando o disco de ruptura 194 é rompido um grupo adicional de múltiplas câmaras de amostragem 102 receberá amostras de fluido nela. Os discos de ruptura 184, 186, 188 podem ser selecionados tal que eles sejam rompidos sequencialmente em diferentes pressões no anel tubular 26 ou eles podem ser selecionados tal que eles sejam rompidos simultaneamente, na mesma pressão no anel tubular 26.

[0037] Uma outra característica importante do amostrador de fluido 100 é que as múltiplas câmaras de amostragem 102, nove no exemplo ilustrado, compartilham a mesma fonte de

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17/24 pressão 108. Isto é, a fonte de pressão 108 está em comunicação com cada uma das múltiplas câmaras de amostragem 102. Esta característica provê conveniência, velocidade, economia e segurança reforçadas na operação de amostragem de fluido. Em adição a compartilhar uma fonte de pressão comum poço abaixo, as múltiplas câmaras de amostragem 102 do amostrador de fluido 100 também podem compartilhar uma fonte de pressão comum na superfície. Especifícamente, uma vez que todas as amostras sejam obtidas e pressurizadas poço abaixo, o amostrador de fluido é recuperado para a superfície. Apesar de que certo resfriamento das amostras vai ocorrer, a fonte de pressão comum mantém as amostras em uma pressão adequada para impedir qualquer degradação de mudança de fase. Uma vez na superfície, a amostra pode permanecer nas múltiplas câmaras de amostragem 102 por um tempo considerável durante o qual as condições de temperatura podem flutuar. Conseqüentemente, uma fonte de pressão de superfície, tal como um compressor ou uma bomba, pode ser usada para supercomprimir as câmaras de amostragem 102. Este processo de supercompressão permite múltiplas câmaras de amostragem 102 serem adicionalmente pressurizadas ao mesmo tempo com as câmaras de amostragem 102 permanecendo no portador 104 ou após as câmaras de amostragem 102 terem sido removidas do portador 104.

[0038] Note que, apesar do atuador 106 ser descrito acima como sendo configurado para permitir a atuação separada de três grupos de câmaras de amostragem 102, com cada grupo incluindo três das câmaras de amostragem 102, será apreciado que qualquer número de câmaras de amostragem 102 pode se usado, câmaras de amostragem 102 podem ser incluídas em

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18/24 qualquer número de grupos (incluindo um) , cada grupo pode incluir qualquer número de câmaras de amostragem 102 (incluindo uma), diferentes grupos podem incluir diferentes números de câmaras de amostragem 102 e não é necessário que as câmaras de amostragem 102 sejam agrupadas separadamente ao todo.

[0039] Referindo-se agora à figura 6, um método de atuação alternativo para o amostrador de fluido 100 é representativamente e esquematicamente ilustrado. Ao invés de usar pressão aumentada no anel tubular 2 6 para atuar as válvulas 184, 186, 188, um módulo de controle 198 incluído no amostrador de fluido 100 pode ser usado para atuar as válvulas 184, 186, 188. Por exemplo, um receptor de telemetria 199 pode ser conectado para controlar o módulo 198. O receptor 199 pode ser qualquer tipo de receptor de telemetria, tal como um receptor capaz de receber sinais acústicos, sinais de pulsos de pressão, sinais eletromagnéticos, sinais mecânicos ou similares. Como tal, qualquer tipo de telemetria pode ser usada para transmitir sinais para o receptor 199.

[0040] Quando o módulo de controle 198 determina que um sinal apropriado foi recebido pelo receptor 199, o módulo de controle 198 faz uma ou mais selecionadas das válvulas 184, 186, 188 abrir, fazendo assim uma pluralidade de amostras de fluido serem tomadas no amostrador de fluido 100. As válvulas 184, 186, 188 podem ser configuradas para abrir em resposta à aplicação ou liberação de corrente elétrica, pressão de fluido, força de pressionamento, temperatura ou similar.

[0041] Referindo-se agora às figuras 7 e 8, uma configuração alternativa de um amostrador de fluido para uso

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19/24 na obtenção de uma pluralidade de amostras de fluido que configura princípios da presente invenção está representativamente ilustrada e geralmente designada 202 para acoplar o amostrador de fluido 200 a outras ferramentas de poço na coluna do amostrador. O amostrador de fluido 200 também inclui um atuador 204 que opera de uma maneira similar ao atuador 106 descrito acima. Abaixo do atuador 204 está um portador 206 que é de construção similar ao portador 104 descrito acima. O amostrador de fluido 200 adicionalmente inclui um coletor 208 para distribuir pressão de fluido. Abaixo do coletor 208 está um conector inferior 210 para acoplar o amostrador de fluido 200 ou outras ferramentas de poço na coluna do amostrador.

[0042] O amostrador de fluido 200 tem uma passagem de fluido interna estendendo-se longitudinalmente 212 formada completamente através do amostrador de fluido 200. A passagem 212 torna-se uma porção da passagem 16 na coluna tubular 12 (veja a figura 1) quando o amostrador de fluido 200 é interconectado na coluna tubular 12. Na configuração ilustrada, o portador 206 tem dez fendas receptoras de câmara dispostas exteriormente que circunscrevem passagens de fluido internas 212. Como mencionado acima, um medidor/registrador de pressão e temperatura (não mostrado) do tipo conhecido por aqueles experientes na técnica pode ser recebido no portador 206 dentro de uma das fendas receptoras de câmara tais como a fenda 214. O restante das fendas são usadas para receber câmaras de amostragem e câmaras de fonte de pressão.

[0043] Na configuração ilustrada, as câmaras de amostragem 216, 218, 220, 222, 224, 226, são respectivamente recebidas dentro das fendas 228, 230, 232, 234, 236, 2338. As câmaras

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20/24 de amostragem 216, 218, 220, 222, 224, 226 são de uma construção e operam da maneira descrita acima com referência à câmara de amostragem 102. As câmaras de fonte de pressão 240, 242, 244 são respectivamente recebidas dentro das fendas 246, 248, 250 de uma maneira similar àquela descrita acima com referência à câmara de amostragem 102. As câmaras de fonte de pressão 240, 242, 244 inicialmente contêm um fluido pressurizado, tal como um gás comprimido ou líquido. Preferivelmente, nitrogênio comprimido entre cerca de 10.000 psi e 20.000 psi é usado para pré-carregar as câmaras 240, 242, 244, mas outros fluidos ou combinações de fluidos e/ou outras pressões tanto mais altas quanto mais baixas podem ser usados, se desejado.

[0044] O atuador 204 inclui três válvulas que operam de uma maneira similar às válvulas 184, 186, 188 do atuador 106. O atuador 204 tem três discos de ruptura, um associado com cada válvula de uma maneira similar aos discos de ruptura 190, 192, 194 do atuador 106 e um dos quais é representado e denotado como disco de ruptura 252. Como descrito acima, cada um dos discos de ruptura provê a atuação separada de um grupo de câmaras de amostragem. Na configuração ilustrada, seis câmaras de amostragem são usadas, e estas são divididas em até três grupos de duas câmaras de amostragem cada. Associada com cada grupo de duas câmaras de amostragem está uma câmara de fonte de pressão. Especificamente, o disco de ruptura 252 está associado com as câmaras de amostragem 216, 218 que também estão associadas com a câmara de fonte de pressão 240 via o coletor 208. De uma maneira similar, o segundo disco de ruptura está associado com as câmaras de amostragem 220, 222 que também estão associadas com a câmara de fonte de pressão

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242 via o coletor 208. Em adição, o terceiro disco de ruptura está associado com as câmaras de amostragem 224, 226 que também estão associadas com a câmara de fonte de pressão 244 via o coletor 208. Na configuração ilustrada, cada disco de ruptura, válvula, par de câmaras de amostragem, câmara de fonte de pressão e seção de coletor podem ser referidos como um conjunto de câmara de amostragem. Cada um dos três conjuntos de câmara de amostragem opera independentemente dos outros dois conjuntos de câmara de amostragem. Para clareza, a operação de um conjunto de câmara de amostragem é descrita abaixo. A operação dos dois outros conjuntos de câmara de amostragem é similar àquela descrita abaixo.

[0045] A válvula associada com o disco de ruptura 252 inicialmente isola as câmaras de amostra das câmaras de amostragem 216, 218 da passagem de fluido interna 212 do amostrador de fluido 200. Quando for desejado receber uma amostra de fluido dentro de cada uma das câmaras de amostra das câmaras de amostragem 216, 218, a pressão no anel tubular 26 é aumentada uma quantidade suficiente para romper o disco 252. Isto permite pressão no anel tubular 26 deslocar a válvula associada para cima de uma maneira descrita acima, abrindo assim a válvula e permitindo comunicação entre a passagem 212 e as câmaras de amostra das câmaras de amostragem 216, 218.

[0046] Como descrito acima, fluido a partir da passagem 212 entra em uma passagem na porção superior de cada uma das câmaras de amostragem 216, 218 e passa por uma válvula de checagem opcional para as câmaras de amostra. Um volume inicial do fluido é aprisionado em uma câmara de detritos como descrito acima. O deslocamento para baixo do pistão de

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22/24 detritos é freado pelo fluido de medição em uma outra câmara fluindo através de um restritor. Isto impede a pressão na amostra de fluido recebida nas câmaras de amostra de cair abaixo de seu ponto de bolha.

[0047] À medida que o pistão de detritos se desloca para baixo, o fluido de medição escoa pelo restritor para dentro de uma câmara inferior fazendo o pistão se deslocar para baixo. Eventualmente, um espaçador contata uma haste de uma válvula inferior que abre a válvula e permite pressão da câmara de fonte de pressão 240 ser aplicada à câmara inferior via o coletor 208. A pressurização da câmara inferior também resulta em pressão sendo aplicada às câmaras de amostra das câmaras de amostragem 216, 218.

[0048] Como descrito acima, quando a pressão a partir da câmara de fonte de pressão 240 é aplicada à câmara inferior, um conjunto de pistão se desmonta e uma ponta não mais mantém uma válvula fora de assento, o que impede pressão de escapar das câmaras de amostra. A válvula de checagem superior também impede o escape de pressão da câmara de amostra. Desta maneira, as amostras de fluido recebidas nas câmaras de amostra são pressurizadas.

[0049] Na configuração ilustrada do amostrador de fluido 200, duas câmaras de amostragem 216, 218 são atuadas pelo disco de ruptura 252, uma vez que a válvula associada com o usada para prover comunicação seletiva entre a câmaras de amostra das câmaras de Assim, ambas as câmaras de amostragem

216, 218 recebem simultaneamente amostras de fluido nelas a partir da passagem 212.

[0050] De uma maneira similar, quando os outros discos de mesmo e passagem 212 e as amostragem 216, 218.

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23/24 ruptura são rompidos grupos adicionais de duas câmaras de amostragem (câmaras de amostragem 220, 222 e câmaras de amostragem 224, 226) receberão amostras de fluido nelas e as amostras de fluido obtidas nelas serão pressurizadas por fontes de pressão 242, 244, respectivamente. Os discos rompidos podem ser selecionados tal que eles sejam rompidos seqüencialmente em pressões diferentes no anel tubular 26 ou eles podem ser selecionados tal que eles sejam rompidos simultaneamente, na mesma pressão no anel tubular 26.

[0051] Uma das características importantes do amostrador de fluido 200 é que as múltiplas câmaras de amostragem, duas no exemplo ilustrado, compartilham uma fonte de pressão comum. Isto é, cada fonte de pressão está em comunicação com múltiplas câmaras de amostragem. Esta característica provê conveniência, velocidade, economia e segurança reforçadas na operação de amostragem de fluido. Em adição a compartilhar uma fonte de pressão comum poço abaixo, múltiplas câmaras de amostragem do amostrador de fluido 200 também podem compartilhar uma fonte de pressão comum na superfície. Especificamente, uma vez que todas as amostras são obtidas e pressurizadas poço abaixo, o amostrador de fluido 200 é recuperado para a superfície. Apesar de que certo resfriamento das amostras irá ocorrer, a fonte de pressão comum mantém as amostras em uma pressão adequada para evitar qualquer degradação de mudança de fase. Uma vez na superfície, as amostras podem permanecer nas múltiplas câmaras de amostragem por um tempo considerável durante o qual as condições de temperatura podem flutuar. Conseqüentemente, uma fonte de pressão superficial, tal como um compressor ou uma bomba, pode ser usada para

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24/24 supercomprimir as câmaras de amostragem. Este processo de supercompressão permite múltiplas câmaras de amostragem serem adicionalmente pressurizadas ao mesmo tempo com as câmaras de amostragem permanecendo no portador 206 ou após as câmaras de amostragem terem sido removidas do portador 206.

[0052] Deve ser entendido por aqueles experientes na técnica que apesar de o amostrador de fluido 2 00 ter sido descrito como tendo uma câmara de fonte de pressão em comunicação com duas câmaras de amostragem via o coletor 208, outros números de câmaras de fonte de pressão podem estar em comunicação com outros números de câmaras de amostragem partindo dos princípios da presente invenção. Por exemplo, em certas configurações, uma câmara de fonte de pressão pode comunicar pressão para três, quatro ou mais câmaras de amostragem. Do mesmo modo, duas ou mais câmaras de fonte de pressão podem atuar como uma fonte de pressão comum para uma única câmara de amostragem ou para uma pluralidade de câmaras de amostragem. Cada uma destas configurações pode ser habilitada fazendo os ajustes apropriados ao coletor 208 tal que as câmaras de fonte de pressão desejadas e as câmaras de amostragem desejadas sejam corretamente comunicadas entre si. [0053] Embora esta invenção tenha sido descrita com uma referência a configurações ilustrativas, esta descrição não é intencionada a ser interpretada de um modo limitante. Várias modificações e combinações das configurações ilustrativas bem como outras configurações da invenção, serão aparentes a pessoas experientes na técnica mediante referência à descrição. É portanto pretendido que as reivindicações anexas abranjam tais modificações ou configurações.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo, compreendendo:

um portador (104); e uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) operacionalmente associadas com o portador, referido aparelho sendo caracterizado pelo fato de compreender uma fonte de pressão (108) compreendendo nitrogênio pressurizado e pelo menos duas câmaras de pressão (174, 176) e seletivamente em comunicação fluida com pelo menos duas câmaras de amostragem (102) tal que a fonte de pressão (108) seja operável para pressurizar amostras de fluido obtidas nas pelo menos duas câmaras de amostragem (102).
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o portador (104) ainda compreender pelo menos nove fendas receptoras de câmara (159), a pluralidade de câmaras de amostragem (102) ainda compreendendo nove câmaras de amostragem (102).
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de cada uma das câmaras de pressão (174, 176) estar posicionada em uma das fendas receptoras de câmara (159).
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de cada uma das câmaras de pressão ser operável para pressurizar pelo menos duas das câmaras de amostragem (102) .
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um coletor (172) que provê a comunicação fluida entre as câmaras de amostragem (102) e a fonte de pressão (108).
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado

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2/3 pelo fato de as câmaras de amostragem (102) e a fonte de pressão (108) serem longitudinalmente separadas pelo coletor (172) .
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um atuador (106) que controla o fluxo de fluidos de amostra para dentro das câmaras de amostragem (102) .
8. Método para obter uma pluralidade de amostras de fluido em um poço subterrâneo, usando o aparelho (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

posicionar no poço um amostrador de fluido compreendendo o aparelho (100);

obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) do amostrador de fluido; e pressurizar cada uma das amostras usando uma fonte de pressão (108) do amostrador de fluido que está em comunicação fluida com cada uma das câmaras de amostragem (102).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a etapa de obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) do amostrador de fluido adicionalmente compreender obter uma amostra de fluido em cada uma de duas câmaras de amostragem do amostrador de fluido e sendo que a etapa de pressurizar cada uma das amostras de fluido usando uma fonte de pressão (108) que está em comunicação fluida com cada uma das câmaras de amostragem (102) adicionalmente compreender pressurizar ambas as amostras de fluido.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a etapa de obter uma amostra de fluido em cada

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3/3 uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) do amostrador de fluido adicionalmente compreender obter uma amostra de fluido em cada uma das nove câmaras de amostragem do amostrador de fluido e sendo que a etapa de pressurizar cada uma das amostras de fluido usando uma fonte de pressão (108) que está em comunicação fluida com cada uma das câmaras de amostragem (102) adicionalmente compreender pressurizar todas as nove das amostras de fluido.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a etapa de obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) do amostrador de fluido adicionalmente compreender obter simultaneamente as amostras de fluido em pelo menos duas das câmaras de amostragem (102).
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a etapa de obter uma amostra de fluido em cada uma de uma pluralidade de câmaras de amostragem (102) do amostrador de fluido adicionalmente compreender obter simultaneamente as amostras de fluido em cada uma das câmaras de amostragem (102) .
13. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de obter uma primeira porção de cada amostra em uma câmara de detritos.
14. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de recuperar o amostrador de fluido para a superfície e simultaneamente supercomprimir pelo menos duas das amostras de fluido usando uma fonte de pressão de superfície.

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