CA2125637A1

CA2125637A1 - Systeme pour transferer des echantillons sous pression

Info

Publication number: CA2125637A1
Application number: CA002125637A
Authority: CA
Inventors: Philippe Ungerer; Gerard Moracchini; Jose Sanchez
Original assignee: Individual
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1994-12-12
Also published as: GB9410715D0; FR2706612B1; GB2278830A; NO942152D0; NO942152L; US5536474A; GB2278830B; FR2706612A1

Abstract

: - Des fluides maintenus à haute pression dans une ou plusieurs cellules d'équilibre à l'intérieur d'une enceinte thermostatée à quelques 200.degree.C, sont extraits par introduction dans celle-ci d'une cellule de prélèvement capable de résister à des pressions de l'ordre de 150 MPa, fixation de la cellule à un élément de raccordement connecté aux cellules d'équilibre, prélèvement et retrait de la cellule hors de l'enceinte thermostatée, toutes ces opérations étant conduites facilement depuis l'extérieur. Après pesée éventuelle de la cellule de prélèvement, un dispositif de transfert permet ensuite de la mettre en communication avec des appareils de mesure et d'analyse tels qu'un gazomètre associé à un flacon séparateur, un moyen d'injection de solvants etc. Les opérations sont synchronisées par un micro-ordinateur programmé. - Application à l'étude d'échantillons géologiques.

Description

212~637 La présente invention concerne un système pour transférer des échantillons de fluides à trèis haute pression et à température très élevée, ou très basse selon les applications dans le but de déterminer certaines de leurs propriétés thermodynamiques.
Le système selon l'invention est utile notamment dans le cadre d'études de propriétés thermodynamiques d'échandllons prélevés à l'origine dans des puits forés jusque dans des gisements souterrains, et placés en surface dans des conditions de pression et de température qui reproduisent les conditions régnant aux lieux de prélèvement. Les mesures ont pour objet notamment d'évaluer la teneur des échantillons en effluents pétroliers.
Les propriétés thermodynamiques sont calculétes en utilisant des modèles compositionnels dans lesquels on intègre des données obtenues par l'analyse des échantillons. En faisant varier certains paramètres tels que la pression et la température par exemple, depuis des valeurs reproduisant celles qui existent à leur profondeur d'enfouissement jusqu'à celles régnant en surface. Par des méthodes d'analyse de ce type, on arrive à
mesurer des propriétés importantes telles que le "point de bulle"
indiquant l'apparition d'une phase gazeuse dans l'échantillon testé, le coefficient de compressibilité, la masse volumique, le G.O.R (gas/oil ratio) etc, comme il est connu des spécialistes.
Un disposidf destiné à conduire des opérations de mesure

2 5 sur des échantillons, est décrit par exemple dans la demande de brevet frangais 2 666 415 du demandeur. Il comporte principalement une enceinte thermostatée telle qu'une enceinte thermostatée contenant deu~c cellules constituées de deux chambres cylindriques déilimitées respectivement par deux

3 0 pistons mobiles, des moyens d'entraînement pour déplacer les deux pistons de fagon indépendante ou coordonnée et un système de conduiee à micro-processeur. Ce dispositif permet de réaliser toute une série d'opérations en maintenant les échantillons placés dans les chambres dans des conditions de pression et de -;~ 2 212~637 tempéirature analogues à celles qui régnent dans 1e sous-sol par exemple.
La conduite de certaines opérations de mesure nécessite que l'on puisse prélever une fraction plus ou moins importante 5 des volumes d'échantillons contenus dans les cellules d'étude à
l'intérieur de l'enceinte thermostatée. Pour la facilité des manipulations et la rigueur des mesures, il est important de respecter certaines conditions:
- il faut que les prélèvements soient effectués de préiférence 10 dans les conditions de pression et de température régnant dans l'enceinte thermostatée et donc que la cellule de pré1èvement puisse être introduite facilement à l'intérieur de l'enceinte et couplée simplement à la cellule d'équilibre contenant la substance à prélever, et ensuite qu'elle puisse être dégagée de 15 la même manière;
- il faut que le volume de l'échantillon prélevé et sa masse soient connus avec précision pour pouvoir mesurer facilement sa masse volumique et qu'il soit transférable pratiquement en totalité vers d'autres appareils de mesure;
20 - il &ut en outre que la cellule de prélèvement soit démontable facilement de façon à permettre des vérifications visuelles;
- il faut encore que les manoeuvres de soutirage de la fraction prélevée et ensuite de transfert vers un appareil de mesure tel qu'un gazomètre, soient conduites de façon automatique pour 2 5 respecter facilement des valeurs de consigne.
Le système de transfert selon l'invention permet d'effectuer avec facilité et précision des prélèvements dans une ou plusieurs cellules d'équilibre disposéies dans une enceinte thermostatée maintenue à une température élevée ou trèis basse selon les 3 0 applications, vers des appareils d'analyse dans le but de déterminer certaines de leurs propriétés thermodynamiques, en respectant les spécifications énoncées ci-dessus.

- ~ ` 3 212~637 Il est caractérisé en ce qu'il comporte en combinaisoo:
- une cellule de prélèvement adaptée à contenir des fluides sous pression élevée, comprenant un corps pourvu d'une cavité de volume variable et une première vanne;
- un élément de raccordement fixe disposé dans l'enceinte thermostatée au voisinage d'une ouverture ménagée dans une paroi de celle-ci, cet élément de raccordement communiquant avec 1adite cellule d'équilibre par l'intermédiaire d'une deuxième vanne;
- des moyens de contrôle pouvant être actionnés depuis 1'extérieur de l'enceinte thermoshtée~ pour introduire et ffxer à
volonté la cellule de prélèvement contre l'élément de raccordement de manière à permettre la communication contrôlée entre la cavité et ladite cellule d'équilibre;
- un ensemble de manoeuvre solidaire du premier élément de raccordement pour faire varier le volume de ladite cavité de volume variable quand la cellule de prélèvement est fixée à ce premier élément de raccordement; et - un dispositif de transfert pour commander des transferts de 2 0 fluides entre la cellule de prélèvement et des appareils d'analyse de propriétés thermodynamiques.
Suivant un mode de réalisadon, la cavité à l'intéricur du corps de la cellule de prélèvement est délimitée par UD piston mobile déplaçable entre une position de rapprochemeot où la 2 5 cellule est sensiblcment vide et une position d'écanement réglable, le piston étant solidaire d'une bride associée à des éléments de guidage par rapport au corps de la cellule lequel comprend une tête pourvue de moyens de fixation à l'élément de raccordement.
3 0 Le premier ensemb1e de manoeuvre peut comporter par exemple un moteur extérieur à l'enceinte thermostatée ct des moyens de manoeuvre entra1nés par le moteur pour contrôler le déplacement du piston de la cellule de prélèvement, et le aussi des dges de guidage associées à un bloc de transmission connecté
3 5 au moteur, pour la mise en rotation des tiges et des moyens ~ 4 ~12~637 mobiles de poussée adaptés à se déplacer linéairement le long des tiges, pour l'entraînement en translation du piston de la cellule de prélèvement.
Les moyens de contrôle comportent par exemple une S deuxième vanne associée au premier élément de raccordement et accessible depuis l'extérieur de l'enceinte thermostatée, pour commander la communication entre la cellule de prélèvement et ladite cellule d'équilibre.
Le dispositif de transfert entre la cellule de prélèvement et 10 des appareils d'analyse de propriétés thermodynamiques comporte par exemple un deuxième ensemble de manoeuvre constitué d'un support associé à un deuxième élément de raccordement pour la fixation de la tête de ladite cellule de prélèvement, cet élément comportant au moins une ou plusieurs 15 vannes pour contrôler le transfert de fluides entre la cellule de prélèvement et un ensemble de réception (tel qu'un gazomètre associé à un flacon séparateur, et d'éventuels moyens pour commander la communication entre le gazomètre et une pompe à
vide), et éventuellement au moins une autre vanne pour 2 0 contrôler la communication entre la cellule de pr61èvement et un élément d'injection de produits solvants, et des moyens de poussée adaptés à venir en butée sur le piston de cette même cellule.
Le dispositif de transfert peut comporter en outre au moins 2 5 une vanne pour contrôler des transferts entre l'élément d'injection, la cellule de prélèvement et l'ensemble de réception.
De préférence, les moyens d'introduction et de fixation de la cellule de prélèvement contre le premier élément de raccordement comportent une ouverture de dimensions adaptées 3 0 à celles de la cellule de prélèvement, ménagée dans la paroi de l'enceinte thermostatée face audit élément de raccordement, cette ouverture étant pourvue d'un couvercle amovible, et des tiges de manoeuvre pour le transport de la cellule de prélèvement.
De préférence, le système comporte un processeur de 3 5 pilotage adapté par exemple à synchroniser les transferts de 5 212~637 fluides à pression sensiblement constante entre ladite cellule d'équilibre et la cellule de prélèvement et/ou entre ce11e-ci et 1esdits appareils d'analyse.
D'autres caractéristiques et avantages du système selon l'invention apparaîtront mieux ~ la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés où:
- la Fig.l montre un mode de réalisation de la cellule de prélèvement;
- la Fig.2 montre schématiquement l'ensemble des moyens de prélèvement;
- la Fig.3 montre schématiquement un mode de réalisation de l'agencement permettant de commander le prélèvement de fluides depuis l'extérieur de l'enceinte thermostatée;
- la Fig.4 montre schématiquement un mode de réalisation d'un système de manoeuvre de la cellule de prélèvement hors de l'enceinte thermostatée; et - la Fig.5 montre schématiquement un dispositif de réception et d'analyse des fluides.
2 0 Le système de transfert selon l'invention comporte une cellule de prélèvement CP(l ) constituée d'un corps 2 pourvu d'une cavité cylindrique 3 et d'un piston 4 de longueur supérieure à ce11e de la cavité 3. Le piston est pourvu de joints d'étanchéité 5 adaptés à mainteoir l'étanchéité aux gaz dans une 2 5 large gamme de températures (-100C à 200C par exemple) et de pressions (0-150 MPa). Le piston 4 coulisse dans la cavité 3 entre une première position d'enfoncement sensiblement au contact du fond de celle-ci et une deuxième position de recul réglable. Le volume maximal de la cavité 3 dans cette position de recul est de l'ordre de 2 cm3. Du côté du fond de la cavité 3, la cellule 1 comporte une tête 6 traversée par deux vis 7 et par un canal coudé ffn 8. Ce canal 8 débouche à l'extérieur du corps 2 par un orifice 9 pourvu d'une rainure circulaire pour un joint d'étanchéité torique 10. Une vanne à pointeau Vl est interposée sur le canal 5 pour contrôler la communication de la cavité 3 avec .
.

~- 6 212~637 I'extérieur. Cette vanne V 1 est disposée de façon que le volume de la partie du canal entre le fond de la cavité 3 et le pointeau (volume mort) soit très petit de l'ordre de lmm3 et donc inférieur à la millième partie du volume maximal de la cavité.
5 Une bride 11 est fixée au piston 4 à l'extérieur de la cavité. Elle peut coulisser le long de deux tiges 12 solidaires du corps 2 et de longueur suffisante pour permettre un déplacement du piston 4 jusqu'à sa position de recul maximal. Le réglage de cette position est effectué par interposition de rondelles 13 entre la tête des 10 tiges 12 et la bride 11.
Le système comporte un agencement permettant une introduction et une connexion facile de la cellule 1 dans une enceinte thermostatée ou enceinte thermostatée 14 dont la température est selon les applications, maintenue très basse 15 (entre -100 et -200C par exemple) ou au contraite très haute (de 100C à 200C par exemple), (Fig.2, 3) pour y prélever des échantillons sous haute pression et ensuite un retrait de la même enceinte.
Cet agencement comporte des moyens de motorisation 2 0 comprenant un moteur électrique 15 (Fig.2) associé à un moto-réducteur 16 lequel est fixé à la paroi 17 de l'enceinte thermostatée 14 et à l'extérieur de celle-ci. L'axe 18 du moto-réducteur est connecté à un bloc de transmission 19 fixé à
l'intérieur de l'enceinte thermostatée. Par l'intermédiaire 2 5 d'engrenages (non représentés), I'axe 18 peut entra;ner en rotation deux tiges filetées 20A et 20B (Fig.3) disposées verticalement et reposant sur deux sabots fixes 21A, 21B. Une plaque de poussée 22 est pourvue de deux alésages filetés permettant le passage des deux tiges filetées 20 au travers de la 3 0 plaque 22. Leur mise en rotation par l'intermédiaire des moyens moteurs 18, 19 a pour effet de faire monter ou faire descendre la plaque de poussée 22. Un piston 23 est solidaire de la face supérieure de la plaque 22.
La face de la tête 6 de la cellule 1 où débouche le canal 8, 3 5 est adaptée à venir en application contre un élément de 7 212~637 raccordement 24 qui comporte des trous filetés adaptés aux vis de fixation 7. Cet élément 24 comporte un canal interne 25 communiquant avec deux canaux latéraux 25A, 25B, cette communication étant contrôlée par une vanne à pointeau V2. Par 5 l'intermédiaire d'engrenages (non représentés), la commande de cette vanne V2 est ramenée du même côté que la commande de la vanne Vl, face à la paroi 17 de l'enceinte thermostatée où a été ménagée une ouverture 26 de dimensions suffisantes (une quinzaine de cm de diamètre par exemple) pour que la cellule de 1 0 prélèvement CP puisse être introduite au travers dans l'enceinte thermostatée et fixée à l'élément de raccordement 24 par serrage des vis 7 (Fig. l ) depuis l'extérieur au moyen de clés de serrage assez longues. Un panneau amovible 27 ferme cette ouvenure 26.
Des passages 28 sont ménagés au travers du panneau 27 par où
1 5 on peut, de l'extérieur, engager des clés 29 de commande des vannes Vl et V2. Quand la cellule de prélèvement CP (1) est en place contre l'élément de raccordement 24, le piston 23 (Fig.3) se trouve alors au-dessous de la bride 11 et il peut être amené à son contact. Par action sur les moyens moteurs 15, 16, 20, on peut 20 déplacer le piston 4 et faire varier le volume de la cavité interne 3 de la cellule de prélèvement CP.
Un codeur optique d'un type connu OC est associé au moteur 15 et permet de déterminer avec précision les déplacements linéaires du piston 3 de la cellule de prélèvement CP. Les signaux 2 5 indicatifs du déplacement, sont transmis à un micro-ordinateur de commande MC programmé pour piloter les opérations de prélèvement.
Aux deux canaux latéraux 25A et 25B de 1'61ément de raccordement 24, sont branchés deux tubes 30A, 30B reliés par 3 0 exemple à deux cellules d'équilibre sensiblement identiques Cl, C2 dù type décrit par exemple dans le brevet FR 2.666.415 du demandeur.
Chacune de ces cellules Cl, C2 schématisées sur la Fig.2, comporte un corps rigide 31 A, 31 B pourvu d'une cavité
3 5 cylindrique axiale pour un piston 32A, 32B pouvant coulisser de 2~25637 façon étanche dans la cavité, des moyens moteurs (non représentés) pour déplacer le piston 32 dans la cavité et des moyens de détection (non représentés) des déplacements effectifs des deux pistons. Les moyens moteurs des deux ce11ules S d'équilibrage sont sous le controle du micro-ordinateur MC qui peut, selon les opérations à effectuer, commander un déplacement séparé des deux pistons ou bien un déplacement en synchronisme, le recul de l'un s'accompagnant d'un retrait de l'autre.
Une opération de prélèvement d'un échantillon de fluide contenu dans la (ou les deux) cellule(s) d'équilibre Cl, C2, comprend les phases suivantes:
1) la cellule de prélèvement CP étant vidée par enfoncement de son piston 3, on ôte le couvercle 27 (Fig.2) et au moyen de clés 29 15 assez longues, on vient visser la tête 6 contre l'élément de connexion 24 en comprimant le joint d'étanchéité torique 10. Les vannes Vl et V2 sont en position de fermeture;
2) Le piston 23 est amené au contact de la bride 11 et on referme le panneau 27 pour que la cellule de prélèvement soit portée à la 2 0 température de l'enceinte thermostatée;
3) On ouvre les vannes V1 et V2 pour mettre la cellule de prélèvement CP avec l'une (ou chaque) cellule d'équilibre Cl, C2;

4) Sous le contrôle du micro-ordioateur CP on commande le déplacement en synchronisme de la dge 23 et du piston 32A, 25 32B, de chaque cellule C1, C2 où du fluide doit être prélevé, de façon à maintenir constant le volume global du fluide. Le débit est suffisamment faible pour que la différence de pression entre la cellule de prélèvement CP et les cellules C1, C2 soit négligeable.
La cellule CP (1) étant à la même température que les cellules C1, 3 0 C2, on réalise un prélèvement à la température même et la pression même du fluide à étudier. Le volume prélevé est obtenu en multipliant le déplacement du piston 4 (Fig.1) par la section de la cavité 3 et en ajoutant le volume mort préalablement étalonné
sous pression;

9 212~6~7 S) Pour s'assurer que l'échantillon est bien représentatif, on peiut commander plusieurs allers et retours synchronisés des pistons 4, 32A, 32B;
6) On ferme la vanne Vl et on enregistre le recul du piston 4 au S moyen du codeur optique OC de déplacement;
7) On commande le retrait de la tige 23 de façon à laisser le piston 4 venir en position de recul contre les rondelles 13 (Fig.l).
A ce stade, on peut vérifier que la vanne Vl ferme bien car autrement on remarque une baisse de pression dans les cellules 1 0 Cl ou C2;
8) On ferme la vanne V2; et 9) On ouvre le panneau 27 et au moyen de clés 29 appropriées, on dévisse les vis 7 pour désolidariser la cellule CP(l) de l'élément de connexion 24 et l'extraire hors de l'enceinte thermostatée 14 au bout d'une pince de manoeuvre.
La cellule de prélèvement est pesée sur une balance de précision de manière à obtenir la différence de poids ~p par rapport à la cellule vide. Grâce au poids modéré de la cellule, de l'ordre de quelques centaines de grammes, il est possible 2 0 d'utiliser des balances de précision, donnant ~ p avec une précision meilleure qu'un milligramme. En désignant par V le volume de l'échantillon dans les conditions de prélèvement, V' le volume dans les conditions de pesée (c'est-à-dire en butée contre les rondelles 13 (Fig.l)), par Pa la masse volumique de l'air lors 2 5 des pesées et par g l'accélération de la pesanteur, la masse volumique du fluide dans les conditions de prélèvement s'obtient par la relation ~p + pa g V' Pf=
3 0 g V
qui est valable du fait que le volume mort (dans le canal 8) est faible devant V et V' et que la pesée de la cellule vide est faite avec le volume minimal.
Une fois la masse volumique mesurée, I'échantillon peut 3 5 être, au choix, renvoyé dans la cellule d'équilibre Cl ou C2 en 212~637 remontant la ce11ule de prélèvement sur l'élément de raccordement 24, ou détendu pour être analysé dans le dispositif de récupération décrit ci-après.
Le dispositif de récupération comporte (Fig.4) un dispositif S de manoeuvre comprenant un portique rigide 33 associé à sa base à un élément de raccordement 34 analogue à l'élément 24 (Fig.2). Cet élément 34 comporte (Fig.S) un canal 35 communiquant avec deux canaux latéraux 35A, 35B commandés respectivement par deux vannes V3, V4. Le canal 35 est en alignement avec le canal coudé 8 de la cellule de prélèvement CP
quand celle-ci est mise en place au contact de l'élément de connexion 34 et fixé à lui par les vis 7 (Fig.4). Au portique 33 est fixé le corps d'un vérin pneumatique 36 dont la tige 37 peut venir en appui contre la bride 11 de la cellule de prélèvement CP.
Le vérin 36 est connecté à une source d'air comprimé non représentée. Par action sur le vérin 36, on peut évacuer totalement le fluide hors de la cellule CP au volume mort près. Le dispositif de récupération est inc1inable (Fig.S) de façon à faciliter l'évacuation totale du fluide hors de la cellule de prélèvement CP.
2 0 Par l'intermédiaire de la vanne V3, le canal 35A
communique avec une canalisation 44 relié à un flacon séparateur 39, lequel communique avec un gazomètre 38 via une vanne d'accès V7. Le gazomètre d'un type connu, comportc une chambre délimitée par un piston 40 dont le volume peut être 2 5 modifié par action de moyens moteurs asservis 41 qui sont commandés par le micro-ordinateur MC de fa,con à maintenir le volume intérieur du gazomètre 38 à une pression inférieure ou égale à une valeur de consigne.
Le dispositif de récupération comporte aussi un élément d'injection de produits solvants 42 relié à une canalisa~ion 43 qui communique par une vanne VS avec le gazomètre et par une vanne V6 avec Ic canal 35B de l'élément de connexion 34.
On peut faire communiquer le gazomètre 38 et le flacon séparateur 39 avec une pompe à vide (non représentée) en la 212~637 connectant à la canalisation 43 à la place de l'élément d'injection 40.
Les opérations de détente et d'analyse de l'échantillon prélevé se déroulent de la manière suivante:
S Avant la d~tente de l'échantillon, l'ensemble du flacon séparateur 39 et du gazomètre 38 est mis sous vide par ouverture de la vanne V7, et le piston 40 de gazomètre est immobilisé dans une position où son volume est supérieur au volume de gaz attendu. La détente s'effectue en ouvrant la vanne V3 légèrement, afin que l'échantillon n'arrive pas dans le flacon séparateur 39 avec une vitesse trop grande qui risquerait de causer l'entraînement de gouttelettes de liquide dans le gazomètre 38. -Au lieu de faire le vide dans l'ensemble flacon-gazomètre avant la détente de l'échantillon, on peut également remplir cet ensemble d'un gaz inerte sous pression atmosphérique, dont on sait a priori qu'il ne fait pas partie du mélange (H~lium par exemple). Une correction adaptée permet d'obtenir le volume de ;~
gaz dû à l'échantillon. L'aoalyse n'est pas modifiée par la présence de ce gaz inene. - ~ -Pendant la détente de l'échantillon, le flacon séparateur 39 est maintenu à très basse tcmpérature par immersion dans I'azote liquide, afin de favoriser le piégeage des gaz condensaUes et des liquides dans le flacon. Une fois la détente achevée, on 2 5 laisse le flacon séparateur revenir progressivement à la température ambiante pour permettre la vaporisation des gaz condensables et d'une partie des liquides volatils dans le gazomètre. Par lecture des volumes du gazomètre 38 et du volume de liquide présent dans le flacon 39 qui est gradué à cet 3 0 effet, on détermine le rapport volumétrique gaz/liquide dans les ~-conditions de séparation fix~6e (température ambiante et pression ~ ;
atmosphérique par exemple). Avec une seringue on peut proc6der au prélèvement de chacune des phases pour analyse chromatographique, après avoir fermé la vanne de séparation V7 35 et d6solidarisé le flacon séparateur 39 du gazomètre 38.

12 212~637 Dans certains cas, on procède à une injection de solvants dans le circuit de récupération 41 pour récupérer la totalité de l'échantillon, notamment si l'on craint une précipitation de phases solides (paraffines, asphaltènes, etc) ou si le volume de liquide S recueilli dans le flacon est trop faible pour que le liquide éventuellement resté dans les volumes morts puisse être négligé.
Après remontage de la cellule, I'injection du solvant dans la cellule de prélèvement se fait au moyen de l'élément d'injection 40, les vannes V4 et V6 étant ouvertes et les vannes V3 et VS
10 étant fermées. Le piston 4 de la cellule de prélèvement est ainsi repoussé jusqu'à sa position de recul. Une fois que le volume de solvant désiré est injecté dans la cellule CP, on ferme la vanne Vl pour démonter la cellule et la peser. On peut ainsi connaitre précisément la masse de solvant introduite et favoriser la mise 15 en solution des restes d'échantillon par une agitation adéquate.
Ces opérations effectuées, on remonte une dernière fois la cellule CP sur l'élément de connexion 34 pour transférer le solvant et l'échantillon qui y est dissous, en ouvrant la vanne V3 et en repoussant le piston 4 au moyen du vérin pneumatique 36. Ceci 2 0 permet de récupérer les dépôts éventuellement présents entre cette cellule CP et le flacon séparateur 39, et d'analyser quantitativement l'échantillon.
Afin de minimiser la quantité de solvant restant dans les volumes morts, on peut chauffer la cellule de prélèvement CP, à
2 5 une température supérieure au point d'ébullition du solvant.
L'augmentation de volume résultant de la vaporisation du solvant demeuré dans la cellule de prélèvement induit ainsi un transfert du solvant vers le flacon s~parateur 39. En particulier, le solvant liquide resté dans la ligne entre la vanne Vl et le flacon 3 0 séparateur 39 est chassé par les vapeurs de solvant, ce qui améliore la récupération de l'échantillon. Les vapeurs de solvants viennent se condenser dans le flacon séparateur, qui est maintenu à température ambiante. Ce dispositif d'injection de solvant constitue aussi un moyen simple et efficace d'assurer le nettoyage de la cellule et du circuit de récupération avant le prélèvement suivant.
En résumé, les opérations précédentes consistent essentiellement:
S 1) après pesée à vide du flacon séparateur 39, à mettre sous vide ou sous atmosphère de gaz inerte l'ensemble du flacon et du gazomètre 38 (les vannes sont ouvertes et les autres vannes fermées);
2) à immerger le flacon séparateur 39 dans un réfrigérant;
10 3) à ouvrir la vanne Vl le plus doucement possible;
4) à actionner le piston 4 de la cellule de prélèvement CP par le vérin pneumatique 36;

5) à fermer les vannes V1 et V3; et

6) à démonter la cellule de prélèvement CP à la peser.
Deux cas peuvent alors se présenter:
a) Si la masse d'échantillon restée dans la cellule de prélèvement est négligeable, il suffit alors de retirer le récipient de réfrigérant et de laisser le flacon séparateur 39 revenir progressivement à la température ambiante, et l'on est ramené au cas d'une détente 2 0 classique avec 7a) modification du volume du gazomètre pour atteindre la pression standard;
8a) fermeture de la vanne de séparation V7 et lecture approximative du volume liquide;
2 5 9a) analyse du gaz par chromatographie permettant de déterminer la masse de gaz (mG);
lOa) démontage du flacon séparateur et pesée, pour mesurer la masse de liquide (mL) dans les conditions standard;
lla) vérification du bilan mL + mG = mT où mT est la masse totale 3 0 d'échantillon que l'on a obtenu par pesée de la cellule de prélèvement CP avant et après transfert;
12a) analyse du liquide par chromatographie ou par toute autre méthode;

14 212~637 b) Si la masse d'échantillon restée dans la cellu1e de prélèvement n'est pas négligeable on proc~de alors à une injection de solvant selon la procédure suivante:
7b) remontage de la cellule;
5 8b) injection de solvant au moyen de l'élément d'injection 42, la vanne V3 restant fermée et les vannes V1, V4 et V6 étant ouvertes;
9b) fermeture de Vl et V4;
10b) démontage de la cellule de prélèvement et pesée pour 10 mesurer la masse de solvant (ms);
1 lb) retrait du flacon 39 hors du réfrigérant et retour progressif à la température ambiante de celui-ci;
12b) agitation de la cellule de prélèvement CP pour bien mettre en solution les solides éventuels qui y seraient restés piégés;
15 13b) remontage de la cellule de prélèvement CP et fermeture de la vanne de séparation V7 entre le gazomètre 38 et le flacon séparateur 39;
14b) ouverture de vannes Vl et V3 et transfert du solvant dans le flacon séparateur 37 par action sur le vérin pneumadque 36;
2 0 l5b) chauffage de la cellule de prélèvement CP au-dessus de la température d'ébullition du solvant;
16b) fermeture de Vl et V3;
17b) analyse du gaz par chromatographie pour obtenir la masse de gaz (mG);
2 5 1 8b) démontage du flacon séparateur et pesée, pour en déduire la masse de solvant et celle de l'échantillon en solution (mLS);
l9b) vérification du bilan mLS + mG = mT + ms où mT est la masse d'échantillon que l'on a obtenu par pesée de la cellule avant et après transfert; et 3 0 20b) analyse du liquide (solvant + échantillon en solution) par chromatographie gazeuse ou toute autre technique.
On a décrit une application où l'échantillon prélevé est maintenu à une température élevée. La cellule de prélèvement décrite est cependant adaptée également pour le transfert r~ 15 212~637 d'échantillons que l'on a maintenu à une température inférieure à
0C (entre 0C et - 200C par exemple).

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Claims

1) Système pour transférer des échantillons de fluides maintenus sous pression élevée dans une ou plusieurs cellules d'équilibre disposées dans une enceinte thermostatée, vers des appareils d'analyse dans le but de déterminer certaines de leurs propriétés thermodynamiques, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison:
- une cellule de prélèvement adaptée à contenir des fluides sous pression élevée, comprenant un corps pourvu d'une cavité de volume variable et une première vanne, - un premier élément de raccordement fixe disposé dans l'enceinte thermostatée au voisinage d'une ouverture ménagée dans une paroi de celle-ci, cet élément de raccordement communiquant avec ladite cellule d'équilibre par l'intermédiaire d'une deuxième vanne;
- des moyens de contrôle pouvant être actionnés depuis l'extérieur de l'enceinte thermostatée, pour introduire et fixer à
volonté la cellule de prélèvement contre l'élément de raccordement de manière à permettre la communication contrôlée entre la cavité et ladite. cellule d'équilibre;
- un premier ensemble de manoeuvre solidaire du premier élément de raccordement pour faire varier le volume de ladite cavité de volume variable quand la cellule de prélèvement est fixée au premier élément de raccordement; et - un dispositif de transfert pour commander des transferts de fluides entre la cellule de prélèvement et des appareils d'analyse de propriétés thermodynamiques.

2) Système de transfert selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la cavité à l'intérieur du corps de la cellule de prélèvement est délimitée par un piston mobile déplaçable entre une position de rapprochement où la cellule de prélèvement est sensiblement vide et une position d'écartement réglable, le piston étant solidaire d'une bride associée à des éléments de guidage par rapport au corps de la cellule lequel comprend une tête pourvue de moyens de fixation audit premier élément de raccordement.

3) Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier ensemble de manoeuvre comporte un moteur extérieur à l'enceinte thermostatée et des moyens de manoeuvre entraînés par le moteur, pour contrôler le déplacement du piston de la cellule de prélèvement.

4) Système selon la revendication précédente, caractérisé
en ce que le premier ensemble de manoeuvre comporte des tiges de guidage, un bloc de transmission connecté au moteur pour la mise en rotation des tiges de guidage, des moyens mobiles de poussée adaptés à se déplacer linéairement le long des tiges de guidage pour l'entraînement en translation du piston de la cellule de prélèvement.

5) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent une deuxième vanne associée audit premier élément de raccordement et accessible depuis l'extérieur de l'enceinte thermostatée, pour commander la communication entre la cellule de prélèvement et ladite cellule d'équilibre.

6) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transfert entre la cellule de prélèvement et des appareils d'analyse de propriétés thermodynamiques comporte un deuxième ensemble de manoeuvre constitué d'un support associé à un deuxième élément de raccordement pour la fixation de la tête de ladite cellule de prélèvement, ce deuxième élément de raccordement comportant au moins une vanne pour contrôler le transfert de fluides entre la cellule de prélèvement et un ensemble de réception et des moyens de poussée adaptés à venir en butée sur le piston de la cellule de prélèvement.

7) Système de transfert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième élément de raccordement comporte au moins une autre vanne pour contrôler la communication entre la cellule de prélèvement et un élément d'injection de produits solvants, le dispositif de transfert comportant en outre au moins une vanne pour contrôler des transferts entre l'élément d'injection, la cellule de prélèvement et l'ensemble de réception.

8) Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'ensemble de réception comporte un gazomètre associé à un flacon séparateur, et des moyens pour commander la communication entre le gazomètre et une pompe à vide.

9) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'introduction et de fixation de la cellule de prélèvement contre le premier élément de raccordement comportent une ouverture de dimensions adaptées à celles de la cellule de prélèvement, ménagée dans la paroi de l'enceinte thermostatée face audit premier élément de raccordement, cette ouverture étant pourvue d'un couvercle amovible, et des tiges pour la manoeuvre des vannes et le transport.

10) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un processeur de pilotage.

11) Système selon la revendication précédente, caractérisé
en ce que le processeur de pilotage est adapté à synchroniser les transferts de fluides à pression sensiblement constante entre ladite cellule d'équilibre et la cellule de prélèvement.

12) Système selon la revendication précédente, caractérisé
en ce que le processeur de pilotage est adapté à synchroniser les transferts de fluides entre la cellule de prélèvement et lesdits appareils d'analyse.