CN100572801C

CN100572801C - 地层流体测试抽吸泵和对地下地层内原生流体取样的方法

Info

Publication number: CN100572801C
Application number: CNB2006800075463A
Authority: CN
Inventors: R·迪弗吉奥; 李在东; R·图赖拉贾辛加姆
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: WO2006096452A2; EA011817B1; EP1856412A2; EA200701812A1; US20060198742A1; JP2008537577A; WO2006096452A3; CN101137844A; CA2600032A1

Abstract

一种用于从含烃地层中采集原生流体样品的取样系统，所述取样系统包括设置在目标地层附近的井筒内的探头。所述探头包括可插入到地层内的样品探测器和与样品探测器流体连通的抽吸泵。所述抽吸泵由相关的电响应材料驱动，其中所述电响应材料可包括压电材料、电活化聚合物，或者一些其它的电响应材料。

Description

地层流体测试抽吸泵和对地下地层内原生流体取样的方法

技术领域

本发明一般涉及烃类生产的领域。尤其是，本发明涉及一种用于对含烃地层原生流体取样的装置。

背景技术

对包含在地下地层中的原生流体取样提供了一种对可能含有烃类的目标地层区域进行测试的方法。这种方法包括取得存在的任意地层流体样品以在日后在实验室环境下进行分析，而对测试地层产生最小伤害。地层样品基本上为地下地层可能产能的点测试。此外，测试期间在地面连续记录所述控制和事件的顺序。根据这一记录可获得用于地层油藏分析的有用的地层压力和渗透率数据以及确定流体压缩系数、密度和相对粘度的数据。

通常，原生流体取样包括通过电缆8将探头10设置在井筒5中。在探头10外部与其相对的常常是样品口14和推动装置12。当样品口14靠近目标层6时，推动装置12伸出并靠在井筒5的内表面上，从而使样品口14与地层6接合。样品口14的接合刺穿井筒5的外径并在地层6中的原生流体与样品口14之间建立流体连通。如之后进行的详细描述所述，在推动样品口14进入地层6之后，通过探头10内的泵送设备将原生流体吸入探头10。

早期的地层流体取样仪器，如US2,674,313中公开的仪器，并不是完全成功的商业服务，因为它们受到限制，在每次进入井筒时只能进行一次测试。后期的仪器适用于多次测试，然而，这些测试器的成功在很大程度上取决于被测试特定地层的特征。例如，如果地层疏松，所需的取样装置将不同于致密地层的取样装置。

井下多样测试器已经被研制出来，其具有可伸长的取样探测器，该探测器与井壁接合并从目标层中抽汲流体样品，并测量地层内流体的压力。传统上，这些井下仪器包括内部抽吸活塞(drawn-downpiston)，该活塞液压地或电动地来回往复以将原生流体从地层中抽入所述仪器中。

通常，井下多样测试取样装置具有用于取样系统的流体管路，其需要将从地层中抽出的原生流体以及取样探测器遇到的任意外来物质(如细砂、岩石、泥饼等)吸入到容积较小的室中并在所述工具关闭时被排入井筒中。这种装置的一个示例在US4,416,152中公开。关闭之前，样品通过分离的但平行的管路流入样品仓。其中还提供了通过同一流体管路采集样品的其它方法。

用于原生流体取样的管路的另一示例在图2中示出。在该图中，利用泵20借助样品口14和取样管路22将原生流体驱出地层6。泵20内活塞19的往复运动产生了将原生流体吸入泵20的压差。用于泵20的激励手段由压力源26产生并通过液压管路24传给泵20。单向阀28关键地位于液压管路24和取样管路22内，单向阀28引导所述流体在这些管路内流动。对这种管路的更细描述出现在授予Michaels等人的美国专利US5,303,775中。

在钻井过程中，泥浆滤液进入地层。在采集真实的、未受污染的原生流体样品之前，必需将该滤液从地层中冲除。所述滤液常常被容纳在样品口14内，从而阻止了原生流体流向取样装置。现有的取样装置具有用于收集滤液的第一样品仓和收集原生流体的第二样品仓。这一方法所具有的问题为不知道所冲除滤液的体积。因此，需要从地层中泵出受到滤液污染的地层流体，直到确认并生产出未受污染的原生流体为止。常规的井下测试仪器不具有不受限制的流体泵送能力，因而不能在取样之前确保将滤液污染物完全冲除。

地层渗透率估测值通常根据由一个或多个抽吸活塞产生的压力变化得出。这些分析需要知道泵送期间流动流体的粘度。这可通过将已知粘度的流体从所述工具注入地层并对比注入流体和所采集的地层流体的粘度而获得。之后，以这种方式确定的渗透率可在井场之外可靠地比作地层的渗透率以优化流体的采集。

当暴露于裸眼井时，地层流体的流体特征会快速变化，因此，尽可能快地将地层流体移走是重要的。然而，为了防止流体压力下降到“泡点压力”以下调整地层流量是重要的，因为测量分离的流体不会产生典型的样品。在使这些组分脱离溶液之后，它们通常不能再合并，这样就会产生具有变流体性质的非典型样品。

近来研制的油藏测试装置能够在取样的同时测量原生流体的泡点压力。这可利用用于探测液体中气泡的已知光透射技术来完成。然而，在流体中存在颗粒物质时这种方法具有一些缺陷，从而在某些时候会产生错误的结果。其他方法包括捕集一定体积的地层流体并在恒定温度下逐渐增加其体积。体积和压力的测量变化提供了压力对体积的关系曲线，从而确定泡点压力值。在压力和体积曲线不再呈线性关系时的曲线区域内估算该值。

不幸地是，目前应用的具有取样装置的泵送设备具有固有的缺陷。例如，目前应用的泵送系统的电或液压驱动装置的控制是不精确的，这反过来就不会对泵速进行完全控制。如果原生流体的压力下降到其泡点以下时，不能完全控制泵速抑制了停止泵操作的能力，并且还限制了精确测量泡点的能力。由于在其泡点以下的压力下对原生流体取样会负面影响取样数据结果的精度。因此，存在一种对原生流体取样装置的需求，从而在不改变样品状态的情况在已知压力下获得原生流体并对其进行分析。

发明内容

本发明的装置包括地层流体测试抽吸泵(drawdown pump)，该泵包括活塞、用于容纳其内活塞的缸，以及可操作地连接到所述活塞的驱动装置。所述驱动装置由响应于电激励的材料构成。可选择地是，所述响应于电激励的材料可为压电复合材料或电活化聚合物。可任选地是，所述压电复合材料可为单个压电段或至少两个不同的压电段。所述抽吸泵的驱动装置可任意为压电马达，其中所述的压电马达从包括线性压电马达和旋转压电马达的组中选择。抽吸泵的可操作连接可包括在所述驱动装置与所述活塞之间的直接机械连接以及液压管路。

地层测试抽吸泵还可包括反馈环路和泵控装置，所述反馈环路包括与泵控装置协同操作的压力监测装置。所述压力监测装置提供表示缸内流体压力的数据，其中所述泵控装置是可编程的，其响应于表示缸内流体压力的数据而控制所述抽吸泵的操作，从而确保缸内的流体压力保持在流体泡点压力以上。

这里所公开的对地下地层内原生流体取样的方法包括将抽吸泵插入到与地下地层相邻的井筒内，在抽吸泵与地下地层之间提供流体连通通道，并操作具有驱动装置的抽吸泵。本发明方法的所述驱动装置可操作地连接到抽吸泵并包括响应于电激励的材料。所述方法还包括向所述驱动装置提供电能。本方法的材料可包括压电复合材料，其为单段或至少两个不同的段。本发明方法的压电复合材料可包括压电马达，其中所述压电马达从包括线性压电马达和旋转压电马达的组中选择。可任选地是，本发明方法的响应于电激励的材料可包括电活化聚合物。

本发明的方法的可操作连接包括在驱动装置与活塞之间的直接机械连接，并且还可包括液压管路。所述方法还可包括监测缸内的压力。本发明的方法还包括根据所述缸内被监测的压力控制抽吸泵的操作，从而确保缸内的压力保持在所取样流体的泡点压力以上。所述抽吸泵可在恒定压力或在恒定体积流量的条件下进行操作。

附图说明

图1示出了设置在井筒内的取样探头的局部剖开侧视图。

图2示出了现有技术的抽吸泵。

图3A-3D为以透视图形式示出的电响应材料。

图4示出了根据在此公开的抽吸泵的一个实施例的剖视图。

图5示出了根据在此公开的抽吸泵的一个实施例。

图6示出了根据在此公开的抽吸泵的一个实施例的局部剖视图。

具体实施方式

现在参考附图，图4的剖视图示出本发明的抽吸泵56的一个实施例。在该实施例中，所述抽吸泵56包括在一端包围缸58并且在另一端具有腔66的泵套57。所述缸58大致呈圆筒形，并且用于容纳其内的活塞68。具有盘状构造的活塞68同样具有某一外径，所述活塞大致呈圆形并且在缸58内往复轴向运动。同样大致为圆筒形的腔66可以具有其它的形状，并且沿其长度也具有可变的剖面。在下文更详细地描述，腔66用于容纳电响应材料段。

密封件69设置在活塞68的最外圆周上。所述密封件69优选包括弹性易弯材料，如聚合物，其能够提供穿过活塞68的外径的压力密封。因此，这种压力密封将活塞表面71一侧的缸58内的压力与沿活塞杆70的缸内压力隔离。

图4的抽吸泵56还包括流体进入管线60，其终止在形成于泵套57上的入口61处的一个端部。由于入口61横穿泵套57的外侧并进入缸58，因此流体进入管线60与缸58流体连通。流体进入管线60的另一端与样品探测器(sample probe)14流体连通。在流体进入管线60中设有入口单向阀62。流体只能在朝向入口61的方向流过入口单向阀62，但是可以阻止流体从入口单向阀62朝向样品探测器14的方向流过入口单向阀62。

该实施例中的抽吸泵56还包括流体出口管线64，其一个端部连接在出口65并且另一端与流体储藏仓(未示出)流体连通。出口单向阀63设置在流体出口管线64上，其方位允许流体从抽吸泵56流到流体储藏仓，但是阻止流体从储藏仓流到抽吸泵56。与入口61一样，出口65通过泵套57的外表面，从而允许在流体出口管线64和缸58之间流体连通。

现在参考图3A-3D，以透视图的形式示出了电响应材料(ERM)的例子。电响应材料将电能转变成机械能，并且将其暴露到电激励时能够膨胀或收缩。所述电响应材料可包括压电复合材料、电活化聚合物、人造肌肉(artificial muscle)或类似材料。

当电压作用在压电材料上时，所述材料产生使其膨胀的应变。当去除电压时，所述应变消失并且材料收缩。本发明实施例使用的潜在压电材料的非限制清单包括：陶瓷，石英，多晶体压电陶瓷，石英模拟晶体(如柏林石(AlPO4)和正磷酸镓(GaPO4))，具有钙钛矿或钨-青铜结构的陶瓷(BaTiO3，KNbO3，LiNbO3，LiTaO3，BiFeO3，NaxWO3，Ba2NaNb5O5，PbKNb5O15)。

合适的电活化聚合物包括任何大致绝缘的聚合物或橡胶(或其组合物)，其能够响应静电力而变形或其变形能够导致电场变化。尤其是，典型的材料包括：硅酮弹性体，丙烯酸系弹性体(如VHB4910丙烯酸系弹性体)，聚氨酯，热塑性弹性体，包括PVDF、压敏胶粘剂、氟化橡胶的共聚物，包括硅酮和丙烯酸半体(acrylic moieties)的聚合物以及类似物质。例如，包括硅酮和丙烯酸半体的聚合物可包括具有硅酮和丙烯酸半体的共聚物，以及具有硅酮弹性体和丙烯酸系弹性体的共混聚合物。

关于图3A-3D和图4的实施例的电响应材料，所述电响应材料随着电激励的使用而膨胀。图3A和3B比较性地示出了这种膨胀，图3A示出了处于松弛或无反应状态的长度L₁的ERM50的例子。图3B示出了电响应材料的膨胀状态，并且示出了ERM50a是怎样响应所作用的电激励的。在图3b中，ERM50a膨胀超过了图3A中的ERM50的长度，并且其长度从L₁增加到L₁+ΔL₁，其中L₁+ΔL₁长于L₁。所增加的值是未受激励的材料尺寸与作用到材料上的电流或电压的量的函数。应该相信的是，在本领域技术人员的能力范围内能够很好地确定正确的尺寸和所作用的电功率，以便获得本发明所需的方法和目的。

可选择地是，现在参考图3C-3D，电响应材料可以是段式ERM52，该段式ERM52至少包括两个以轴向配置顺序叠加的段54。图3C示出了在松弛状态的段式ERM52的透视图，将电能作用到段式ERM52时，其膨胀为已膨胀ERM52a(图3D)，并且其长度L₂膨胀到L₂+ΔL₂，其中L₂+ΔL₂大于L₂。ERM膨胀的更大控制和柔韧性的优点可通过段式的实施例实现。在此，单个段54通过选择性地施加电能而膨胀，或者聚集的段54顺序膨胀以影响由段式ERM52的膨胀作用所施加的膨胀行程的方式。应该指出的是，虽然在图3A-3D示出了线性膨胀，但是ERM 50、52也可以以径向方式膨胀。

在操作中，目标地层6内的原生流体进入样品探测器14，穿过流体进入管线60并进入入口61，从而充满缸58。一般来说，当缸58充满原生流体时，活塞68处于下行程模式并朝向腔66移动。活塞68的这种运动可通过由于流体压力而产生的穿过活塞68的压差产生，或者通过设置在缸58内用于驱动活塞向后移动的弹簧(未示出)产生。

当所需量的流体充满缸58时，向设置在腔66内的ERM50施加电激励。应该指出的是，段式ERM52可替代ERM50，或者同时可使用这些改变的实施例。如上所述，电激励使ERM50膨胀，这种膨胀反过来又推压活塞杆70并使其移出腔66。当活塞杆70移出腔66时(上行程模式)，活塞68横过缸58行进，从而给缸58内的流体作用一个驱动力。该驱动力加压所述流体，从而使其从缸58穿过出口65经由流体出口管线64流入流体储藏仓。众所周知，进口和出口单向阀62、63的关键定位和定向在下行程模式过程中允许流体从地层6流入缸58，在上行程模式过程中允许流体从缸58流到流体储藏仓。

可选择的是，如图4的虚线所示，原生流体进入管线60a在入口61a处连接到泵套57上。在此，入口61a在ERM腔66附近的泵套57的区域内穿过原生流体抽吸泵56。在这种构造中，通过ERM50的膨胀推动活塞68进入缸58可减小活塞68后部的压力，从而将流体从地层6吸入。另外，与入口61a一样，可选择实施例的出口65a类似地位于ERM腔66的附近。因此，在ERM50膨胀过程中吸入缸58的流体在活塞68的下行程被驱出缸58。

图5示出的抽吸泵56a的实施例包括具有大致圆筒形的缸58a的细长泵套57a，所述缸58a用于容纳其内轴向设置的活塞68a。与图4所示实施例中的活塞68一样，活塞69a具有适合在缸58a内轴向移动的盘状构造。但是，该实施例的相关联的活塞杆74、75分别从第一和第二活塞表面71a、72a延伸。活塞杆74、75延伸入设置在缸58a相对端的相应前后腔76、73。另外，在该实施例中，流体进入管线60a经由活塞68a两侧上的入口61a接到缸58a上。类似地，流体出口管线经由同样定位在活塞68a两侧上的出口65a连接到缸58a上。入口管线60a在其它端与样品探测器流体连通，从而能够使原生流体通过这些管线流入缸58a。与图5的实施例的情况一样，在该实施例中，流体出口管线64a的另一端连接到流体样品仓上。进入管线60a设有入口单向阀62a，所述阀限制流体仅仅流向缸58a。出口管线64a也设有出口单向阀63a，其允许流体从所述缸流向流体样品仓，但是阻止流体反向流动。在每个腔76、73内设置有许多ERM50。

在图5的实施例的操作中，通过激励前腔76内的ERM51或后腔73内的ERM53中的一个来实现活塞68a的轴向运动。如上所述，激励任何电响应材料能够使其膨胀。在抽吸泵56a的情况下，ERM51或ERM53的膨胀沿缸58a的轴线驱动活塞68a。活塞68a在每个方向上的移动增加了缸58a内活塞68a朝其移动部分的流体压力，从而推动该部分内的任何流体经由相应的流体出口管线64a流向流体储藏仓。另外，在缸58a的其它部分，流体压力减小，从而将原生流体从地层6吸入样品口14，并进入缸58a的所述部分。当活塞68a到达其行程的终端时，终止激励已膨胀ERM 51或53的电力，然后将电力作用到其它ERM 51或53上，以重复驱使流体流出缸58a的一部分并同时将流体吸入其它部分的过程。因此，所述电激励不应该同时作用到ERM51和ERM53上，但是可以以不连续的顺序进行作用。因此，使用本发明能够使原生流体的样品在一定压力下从目标地层6吸入，并且储存在流体储藏仓内以用于日后的分析。在一定压力下保持所述原生流体可保持样品在其泡点以上，从而保存样品内的所有组分。

图6中抽吸泵78的实施例包括活塞80，缸82，活塞杆86，ERM段88，锚杆92，基座94，膨胀行程夹紧制动器100，压缩行程夹紧制动器102以及任选的缓冲器98。所述基座94还包括远离基座94的主体垂直延伸的腿95。所述腿95包括第一孔97和第二孔99，所述夹紧制动器100、102分别设置在所述孔内。所述缸82是细长的，并且形成在大致圆筒形的缸套84内。所述缸82的内径形成为轴向地容纳其内的活塞80并且允许活塞80在其内轴向往复运动。活塞80具有圆形外径的盘状构造，该外径与缸82内径的尺寸和结构匹配。优选的是，活塞80的外部圆周的相应尺寸和缸82的内径足够接近，以沿活塞80的外径形成压力密封。密封件(未示出)可设置在活塞80的外径上以提供所述压力密封。

活塞杆86固连到活塞80的后侧并在缸套84外部延伸通过缸套84后表面上的开口85。所述活塞杆86的另一端连接到ERM88的前侧。缸82内围绕活塞杆86具有与开口85相邻的环形密封件96以便阻止流体流过所述开口85。

在缸套84和ERM88之间，活塞杆86穿过膨胀行程夹紧制动器100。所述膨胀行程夹紧制动器100配合在穿过一条腿95的第一孔97内。所述第一孔97的内径大于活塞杆86的外径，因而提供用于容纳夹紧制动器100的空间。如图所示，夹紧制动器100为限定活塞杆86的一部分长度的单个环形元件；但是夹紧制动器100还可包括径向设置在活塞杆86和第一孔97的直径之间空间内的一个或多个元件。

夹紧制动器100的可选择触发在活塞杆86上用足够的力撞击制动器100，以将活塞杆86有效地结合到腿95上，从而阻止活塞杆86相对于腿95移动。用于制动器的合适材料的例子包括可膨胀的封隔器，延伸元件以及电响应材料(如压电材料和电活化聚合物)。

锚杆92的一端连接到ERM88的后侧并在任选的缓冲器98内终止之前穿过压缩行程夹紧制动器102。可任选地是，锚杆92的另一端通过贯穿缓冲器98的壁的开口93而插入缓冲器98内。所述缓冲器98可包括压缩流体，例如但不限于硅油，盐水或地层流体。密封件96邻近开口93设置，其用于保持缓冲器98内的流体。

ERM段88优选包括电响应材料，如压电复合材料、电活化聚合物、或对外部电激励进行响应的任意其它物质。图6所示实施例的ERM段88为一系列堆叠的元件90，其中每一元件具有大体相同的尺寸。然而，ERM段88可选择地包括电响应材料的单个非段式部分。此外，堆叠的元件90的尺寸也是可变的。另外，单个元件90的特定材料是可变的，例如，一个或更多个元件90可由压电材料构成，而其余的元件90可由电活化聚合物构成。

在操作中，图6所示抽吸泵78的实施例与上面所述的泵56、56a以相同的方式进行操作，也即抽吸泵78与样品探测器14通过管道15流体连通。利用缸82与地层6之间存在的压差将原生流体吸入缸82。所述压差可通过推动活塞80轴向向后移动穿过缸套84从而降低缸内的压力来产生。活塞80的移动通过选择触发ERM段88并结合膨胀行程夹紧制动器100与压缩行程夹紧制动器102来完成。例如，激励ERM段88并同时释放压缩行程夹紧制动器102使得ERM段88响应于所施加的外部电激励而膨胀。ERM段88的膨胀使锚杆92穿过压缩行程夹紧制动器102在远离ERM段88的方向上滑动。一旦ERM段88的膨胀行程完成，压缩行程夹紧制动器102受到触发从而夹紧其内的锚杆92。之后，将外部激励从ERM段88上移除，而膨胀行程夹紧制动器100处于释放模式。从ERM段88上移除电激励使得ERM段88的尺寸收缩到其通常的或松弛的状态。ERM段88的收缩以及膨胀行程夹紧制动器100的释放在ERM段88的方向上拉动活塞杆86，从而在向后的方向上推动活塞80穿过缸82。

在每一次释放/触发顺序期间实现的活塞行程长度取决于ERM段88的电响应材料的数量和类型以及所施加的外部激励的量和类型。连续重复上述的释放/触发和激励步骤在活塞行程上产生“尺蠖(inch-worm)”效应，这使得抽吸泵78将合适量的原生流体吸入缸82内以进行随后的分析。通常的流体取样体积从约30cc到超过900cc的范围内变化，并且常常在约56cc的范围内。然而，所取样流体的实际量取决于抽汲流体的特定地层，因此，缸82的容积应当能够容纳所取样流体的量。

由于电响应材料的高度响应特性，活塞80的速度和行程可被紧紧地控制以确保缸82内的压力保持在原生流体的泡点压力以上。因此，本公开中的抽吸泵所实现的许多优点中的一个为：所测的活塞80的不连续移动不会形成由目前通常应用的抽吸泵马达的加速/减速而产生的大的动力。此外，由于电响应材料的高度响应特性，本公开的抽吸泵的操作周期速度很好地处在操作应用的可接受限度内。

缸82内的压力可利用所附的压力监测装置83进行监测。所述压力监测装置83的执行还提供了控制驱动抽吸泵78的触发的能力从而确保缸82内的压力保持在其内所取样流体的泡点以上。抽吸的顺序会出现在在恒定压力或在恒定体积流量的条件下。由压力监测装置83所测的压力通过反馈环路87被传递给泵控装置79。压力监测装置83可为压力表，并能够探测任意目前公知的或以后发展的压力监测装置内的压力。例如，压力监测装置83能够气动地或者通过将机械能转换为电能的换能器(如石英元件或压电部件)监测压力。能够以数字或模拟形式测量并获得所测的压力。

泵控装置79在现有技术中是已知的，其可包括可编程电路，如计算机或微处理器，可编程电路已经被编程为分析缸82内的所测压力值并将其与原生流体的泡点压力相比较。如果这两个压力都落在预定的压力范围内，则对所述压力控制装置79进行编程以调整抽吸泵78的操作，从而确保缸82内的压力保持在其泡点压力以上。数据命令优选为数字的形式并通过控制环路81被传送给抽吸泵78的操作部件77。操作部件77包括由图6中的虚线所包围的元件，以及用于输送和控制电信号的元件，所述电信号被应用到虚线内的元件。所属领域的技术人员能够建立合适的压力范围，缸内的压力应当保持在该压力范围之上。所属领域的技术人员对控制系统进行编程以比较所测压力和泡点压力并在这些压力落在特定范围内时影响泵的控制。

此外，由ERM段88的响应材料实现的另外优点为：不连续的抽吸泵78的尺蠖运动激励了活塞80的连续的或模拟的运动，其使由目前的抽吸泵所产生的动态泵动效应最小或消除了所述的动态泵动效应。当需要清空缸82内的流体时，释放/触发顺序可反转以便推动活塞80进入缸82，从而迫使流体通过缸出口(未示出)以进行存储和/或流体分析。

包括可选择的缓冲器98以及其内的可压缩流体提供了对于锚杆92运动的阻力以对活塞80进行压力补偿。在可压缩流体内产生的阻力对于如下情况是有用的：当向夹紧制动器100、102施加的力受到限制并不具有足够的夹紧力来支承活塞杆86从而抵抗传递到活塞80上的流体力时。仍可优选地是，锚杆92的自由端可包括活塞(未示出)以增加由缓冲器98所提供的阻力。另外，所述阻力被存储在压缩流体内并能转换成平移力，从而在流体取样行程完成之后向后推动活塞80使其进入缸82。可替换所述流体的物品可包括弹簧或其它弹性设备或材料，动能在所述物品内被转换成势能并暂时存储在其内。

因此，这里所述的本发明能够很好地实现所述的目的并能够获得所述的结果和优点，并且其自身还具有其它优点。虽然为了公开的需要而给出了本发明的优选实施例，但为了获得所需的结果，在所述方法的细节当中存在许多变化。例如，所述电响应材料可用于提高液压力，其中所述的液压力用于操作在此公开的抽吸泵。此外，本文所公开的泵装置的实施例可用于测量流体物理性质，如流体密度和流体粘度。Poiseuille定律可用于测量流体粘度，流体粘度可通过穿过一定长度的管的已知量的流体流动和测量沿管方向的压降进行确定。确定粘度的其它方法包括旋转流体内的筒并测量流体内相应产生的扭矩。筒的旋转可通过添加旋转压电马达来完成。这些和其它类似的改进对于所属领域的技术人员来说是显而易见的，并包含在本文所公开的本发明的精神和所附的权利要求书的范围之内。

Claims

1、一种地层流体测试抽吸泵，其包括：

活塞；

用于对地层原生流体取样的样品探测器；

用于在其内接纳所述活塞的缸，其中所述缸与所述样品探测器流体连通；以及

可操作地连接到所述活塞的驱动装置，其中所述驱动装置包括响应于电激励的材料。

2、如权利要求1所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述材料包括压电复合材料。

3、如权利要求2所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：还包括压电马达。

4、如权利要求3所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述压电马达从包括线性压电马达和旋转压电马达的组中选择。

5、如权利要求1所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述材料包括电活化聚合物。

6、如权利要求1所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述可操作的连接包括在所述驱动装置与所述活塞之间的直接机械连接。

7、如权利要求1所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述可操作的连接包括液压管路。

8、如权利要求3所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述压电复合材料包括至少两个不同的压电段。

9、如权利要求1所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：还包括反馈环路和泵控装置，所述反馈环路包括与泵控装置协同操作的压力监测装置。

10、如权利要求9所述的地层流体测试抽吸泵，其特征在于：所述压力监测装置提供表示缸内流体压力的数据，其中所述泵控装置是可编程的，其响应于表示缸内流体压力的数据而控制所述抽吸泵的操作，从而确保缸内的流体压力保持在流体泡点压力以上。

11、一种对地下地层内原生流体取样的方法，其包括：

将一抽吸泵插入到与所述地下地层相邻的井筒内；

在抽吸泵与地下地层之间提供流体连通通道；以及

操作具有一驱动装置的所述抽吸泵，其中所述驱动装置可操作地连接到所述抽吸泵并包括响应于电激励的材料。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于：还包括向所述驱动装置提供电能。

13、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述材料包括压电复合材料。

14、权利要求13所述的方法，其特征在于：所述压电复合材料包括压电马达。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述压电马达从包括线性压电马达和旋转压电马达的组中选择。

16、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述材料包括电活化聚合物。

17、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述可操作的连接包括在所述驱动装置与所述活塞之间的直接机械连接。

18、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述可操作的连接包括液压管路。

19、如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述压电复合材料包括至少两个不同的压电段。

20、如权利要求13所述的方法，其特征在于：还包括监测所述缸内的压力。

21、如权利要求20所述的方法，其特征在于：还包括根据所述缸内被监测的压力控制抽吸泵的操作，从而确保缸内的压力保持在所取样流体的泡点压力以上。

22、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述抽吸泵的操作模式从包括在恒定压力下的操作和在恒定体积流量条件下的操作所构成的组中选择。