CN104453886A - 用于地质部位开发监控的采样压力下流体的装置 - Google Patents
用于地质部位开发监控的采样压力下流体的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104453886A CN104453886A CN201410494228.0A CN201410494228A CN104453886A CN 104453886 A CN104453886 A CN 104453886A CN 201410494228 A CN201410494228 A CN 201410494228A CN 104453886 A CN104453886 A CN 104453886A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chamber
- piston
- fluid
- sampling
- lower piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 23
- 238000011161 development Methods 0.000 title claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/087—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters
- E21B49/088—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters combined with sampling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/081—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells with down-hole means for trapping a fluid sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N2001/1031—Sampling from special places
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N2001/1031—Sampling from special places
- G01N2001/105—Sampling from special places from high-pressure reactors or lines
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种包括采样腔室(01)的流体采样装置，该装置包括下部活塞(05)、上部活塞(02)和中间活塞(28)。使中间活塞(28)移动，以便当关闭腔室时，确保腔室(01)大致恒定体积。
Description
技术领域
本发明涉及诸如气体储层开发(气体储存/提取、气体开采)之类的地下介质开发以及监控这些操作(蓄水层上操作的污染)的技术领域。本发明尤其涉及监控诸如二氧化碳(CO2)或甲烷之类气体的地质存储部位的领域。本发明还涉及诸如通过CO2注入来提高油回收或从母岩中开采气体之类的其它领域。
具体地，本发明涉及流体采样装置，更具体地说，涉及一种用于采样压力下井中流体的装置、管道、导管、管线、储层等。
井中存在的流体需要进行采样以便确定其成分，从而表征井筒所达到的地质储层以及整个工业储存和/或生产过程中随时间的进程。这对于地质气体储存部位的监控尤其如此。
背景技术
工业企业家已经开发出许多技术来监控注入到多孔介质内流体的演变进程。
例如，大家已知道，基于对挥发性种类的研究来对地质的CO2储存部位进行地质监控的方法。此类方法的实例在专利申请FR-2,972,758和FR-2,974,358中已有描述。
这些方法基本上适用于两个隔间：
-储存/盐田蓄水层，其中，主要目的是量化溶解和沉淀的CO2，并由此建立起真正的质量平衡，
-叠置在冠岩上的蓄水层，其中，主要目的是尽可能早地诊断出泄漏。为了实施这些方法，因此有必要让装置在通过地质地层钻探出的井中采样压力下的流体。此类装置称作为采样器。
大家已经知道称作FTS(Flow-Through Sampler)的采样器，其允许从通过地质地层钻探出的井中获得流体采样。此类装置由采样腔室组成，采样腔室的各端具有弹簧加载的阀门。门闩机构将诸阀门连接在一起，并使它们保持打开。腔室之上有编程关闭时间的时钟和释放阀门的触发机构。下端设置有允许流体进入的装置。在顶部处有用以附连缆线的缆线插口。
专利US-5.945,611披露了一种用于采样管道、管子、导管等中处于压力下的流体的装置。该装置包括多个活塞、具有公共通道的本体，其中，所述活塞可滑动地安装在位于所述通道内的侧向入口和侧向出口端口，并与管道连通，所述入口和出口端口这样进行布置，使得活塞的运动可覆盖和打开所述入口和出口端口。
专利US-5,896,926披露了一种用于在原位采样静压状态下地下水而不干扰环境的装置，但包括封隔器来使采样系统与位于上方的区域隔绝开，以及用于将流体“抽吸”到采样腔室内的所述采样器内的就地泵送系统。
法国专利申请，其申请号是FR-12/03,329(尚未出版)，披露了一种采样装置，一方面，该采样装置包括受浸没在采样流体的油腔室内弹簧控制的活塞，另一方面，该采样装置包括一旦移动便排出流体的第二活塞。该装置通过容纳在填满油的腔室内的压缩弹簧来保持打开或关闭的位置。弹簧腔室内状装的油允许减缓减压效应以达到顺利地采样。该装置能够通过手动阀来使用实心活塞的机械动作回收采样的流体。该设计允许避免水银系统或活塞流体系统，并允许在受控压力条件下回收所有或部分的流体。此外，该设计允许避免使用如几乎所有已知采样器中使用的波动腔室和油腔室。该装置的另一优点在于，其可在打开位置中下降到地下介质中，因此，克服了打开的问题并允许完全地填充采样腔室。然而，本专利申请中描述的装置可提出有关由于流体的可压缩性可能阻滞第一活塞返回而关闭采样器的问题。
本发明涉及流体采样装置，该采样装置包括采样腔室，采样腔室包括下部活塞、上部活塞和中间活塞。中间活塞移动而在关闭腔室时确保大致恒定的腔室体积，以避免与采样流体不可压缩性相关的问题。
发明内容
本发明涉及一种用于采样至少一个压力下流体的装置，其包括限定用于容纳所述流体的内部体积的采样腔室。所述装置包括布置在所述腔室下部中的下部活塞、布置在所述腔室上部中的上部活塞、布置在所述下部活塞与上部活塞之间的中间活塞、用于通过移动所述下部活塞来关闭和打开所述腔室的装置，以及用于移动所述中间活塞的装置，以便在所述腔室关闭的同时允许限定用于所述腔室的大致恒定的体积。
根据本发明的一个实施例，所述腔室的体积由所述中间活塞和所述下部活塞所限定。
有利地是，所述中间活塞布置在离开处于所述腔室的打开位置和关闭位置中的所述下部活塞大致恒定距离处，当所述腔室处于关闭位置中时，所述中间活塞搁置在所述上部活塞上。
此外，所述装置包括用于将流体输送到腔室外的装置，所述输送装置包括用于控制所述上部活塞和所述中间活塞的接头从所述腔室的上部下降到下部的控制装置。
根据本发明的另一个实施例，所述腔室的体积由所述中间活塞和所述上部活塞所限定。
有利地是，所述中间活塞布置在离开处于所述腔室的打开位置和关闭位置中的所述上部活塞大致恒定距离处，所述中间活塞搁置在处于所述腔室的打开位置和关闭位置中的所述下部活塞上。
较佳地，所述上部和下部活塞通过连接杆连接，所述中间活塞在该连接杆上滑动。
有利地是，所述上部活塞设有允许流体在所述腔室的外部循环的端口，所述端口可由针阀关闭。
所述装置可进一步包括用于将流体输送到腔室之外的装置，所述输送装置包括用于将所述中间活塞从所述腔室的下部活塞朝上部活塞移动的装置。
根据本发明，打开和关闭所述腔室的装置包括直线元件，其连接至下部活塞和弹簧元件上，以便在打开位置中时，所述弹簧元件被压缩。
有利地是，所述下部活塞装备有针阀和高压连接，其允许所述流体从所述采样腔室排出。
此外，本发明涉及根据本发明装置的使用，其中，通过采样监控井中的流体来监控地下地质部位的开发。该方法包括以下阶段：
a)致动用于关闭和打开所述采样装置的所述腔室的所述装置，以使其处于“打开”位置中，
b)在“打开”位置中，使所述装置下降到监控井中，
c)在“打开”位置中，使所述装置保持在预定位置中，
d)致动用于关闭和打开所述采样装置的所述腔室的所述装置，以使其处于“关闭”位置中，以及
e)使所述装置返回至地面。
还可进一步执行以下阶段：
f)通过致动流体输送装置，将所述流体输送到装置的所述腔室外，以及
g)进行采样流体的至少一个分析。
较佳地，地下地质部位的开发在于：监控地质CO2储存部位，或监控天然气储存/提取部位，或监控页岩气体开发部位，或使用气体注入(特别是CO2)监控提高的油回收部位。
附图说明
参照附图，从阅读下文中对借助于非限制性实例给出的实施例的描述中，将会清楚根据本发明方法的其它特征和优点，附图中：
图1示出了处于“打开”位置中的根据现有技术(FR-12/03,329)的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线A-A剖切的剖视图，
图2示出了根据现有技术(FR-12/03,329)的装置的下部，
图3示出了处于“关闭”位置中的根据现有技术(FR-12/03,329)的装置。该图的中间是沿着左边图中轴线B-B剖切的剖视图，而该图的右边是沿着中间图中轴线C-C剖切的剖视图，
图4示出了处于“打开”位置中的根据本发明第一实施例的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线A-A剖切的剖视图，
图5示出了处于“关闭”位置中的根据本发明第一实施例的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线C-C剖切的剖视图，
图6示出了处于“打开”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室。
图7是处于“打开”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室下部的详图，
图8是处于“打开”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室上部的详图，
图9示出了处于“关闭”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室，
图10是处于“关闭”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室上部的详图，
图11是处于“传递”位置中的根据本发明第二实施例的装置的腔室上部的详图，
图12示出了根据本发明的装置的中央部分，
图13示出了根据本发明的装置的上部，
图14示出了处于“传递”位置中的根据现有技术装置的位置。该图的中间是沿着带有充满流体腔室的左边图中轴线A-A剖切的剖视图，而该图的右边是沿着带有空腔室的左边图中轴线A-A剖切的剖视图，
图15示出了处于“打开”位置中的根据本发明第二实施例的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线A-A剖切的剖视图，
图16示出了处于“关闭”位置中的根据本发明第二实施例的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线B-B剖切的剖视图。
具体实施方式
根据本发明的用于采样压力下流体的装置是基于公知为FTS(Flow-Through Sampler)的采样器的原理，其中，取自井中的液体在装置内自由地循环。
图1至3示出了根据现有技术(如法国专利申请中所描述的，其申请号为FR-12/03,329)的用于采样压力下流体的装置。在这些图中，使用了相同的附图标记。该装置至少包括：
-采样腔室01，
-包围所述采样腔室的本体10、03、08，
-用于使所述腔室内流体循环的循环装置，
-用于将流体保持在所述腔室内的保持装置，以及
-用于将流体输送到所述腔室外的输送装置。
对于根据现有技术的采样器，保持装置包括下部活塞05，其定位成允许或提供通道给流体流入所述腔室01的下部内，所述下部活塞05通过装置移动，该装置包括弹性元件20，其布置在所述本体内的充满油的腔室内并通过诸如杆04那样的直线元件04连接到所述活塞。
输送装置包括控制装置，该装置控制上部活塞02从上部下降到所述腔室的下部，于是，所述流体在所述腔室01内保持在恒定压力下。
图1示出了处于“打开”位置中的现有技术的装置。该图的右边是沿着左边图中轴线A-A剖切的剖视图。图2示出了根据现有技术的装置的下部。图3示出了处于“关闭”位置中的根据现有技术的装置。该图的中间是沿着左边图中轴线B-B剖切的剖视图，而该图的右边是沿着中间图中轴线C-C剖切的剖视图。因此，根据现有技术的装置包括(图1)采样腔室01。该腔室的用途是接纳压力下的流体(在向下钻进状态下)。该采样腔室可包括壳体01，其限定用于容纳流体的内部体积。腔室01的下部可旋入到下端件06上，该下端件06包括至少一个允许流体通过的端口。腔室01的上部旋入到本体10、03、08。腔室还包括其上部内的端口，以使流体在腔室01内循环：流体通过腔室下部端口或通过下端件06的端口流入，并通过其上部内的腔室01的端口流出。
本体包括填充油的腔室，弹性元件20浸没在其中。该弹性元件可以是弹簧或一组Belleville垫圈。它可通过支柱07和杆04连接到下部活塞05。
该下部活塞05适于允许或阻止压力下流体流入腔室01的下部内。因此，在高位内，活塞05至少部分地定位在腔室01内，在其下端处，密封地关闭其入口(例如，该活塞设置有接头)。在低位内，活塞移出腔室01外，因此，允许流体流入。当腔室01设置有下端件06时，该下端件06具有一定长度，允许下部活塞05移出腔室外，并因此允许流体通过端口流入采样腔室01内。
因此，当弹性元件20被压缩时(图1和2)，杆04驱动(受支柱07辅助)下部活塞05移出采样腔室01外，从而允许流体流入腔室内。另一方面，当弹性元件20松开时(图3和4)，杆04向上驱动下部活塞05，以密封地关闭其下部内的采样腔室01。
如图1和2所示，下部活塞05可装备有针阀25和高压连接件，当该装置返回到地面且该流体试样有待分析时，高压连接件允许流体排出采样腔室01外。
第二活塞02被称作为上部活塞，其定位在腔室01内，当流体未输送到腔室外时，定位在其上端处。该上部活塞02适于在腔室内从一端滑动到另一端。它具有中央端口，允许杆04上部滑动并提供给杆04下部以密封，杆04下部的直径大于上部的直径。因此，当弹性元件20松弛时，杆04与上部活塞02合作，从而密封地关闭其上部内的所述采样腔室01。杆04因此设置有台肩，其堵塞上部活塞02的孔。该上部活塞02可通过合适的锁定螺钉27锁定。
腔室可通过本体10、03、08的元件关闭在其上部内，所述本体10、03、08也被称作连接器管10。该连接器管利用另一管03紧固到上部管08。
根据现有技术的装置的操作
处于“打开”位置中的装置(图1、2)
在打开位置中，压力下流体在采样腔室01内自由地循环。在该位置中，通过连接到电动机(或时钟)轴上的手柄23，弹簧20被压紧和保持在一定的压缩水平中(例如80％)。
在该构造中，下部活塞05处于下部位置中。井中流体由此自由地循环通过采样腔室(例如，同时采样器下降到井中)。在腔室的下部，流体流过端部件06的端口，然后该流体在腔室内向上且在杆04与上部活塞02之间流动。一系列钻孔和开口允许流体循环通过壳体01的端口(长形开口)。
根据一实施例，腔室01和端部件06的端口(长形开口)配备有栅格(例如80μm网孔规格)，用于筛滤流体中的固体颗粒。
处于“关闭”位置中的装置：采样腔室锁定(图3)
为了起动采样，释放弹簧20。手柄23因此可转动，并在达到四分之一周后，手柄23面向壳体09的开口。然后弹簧20被释放和松弛，由此沿着支杆07、杆04和下部活塞04驱动。由于弹簧腔室内充满着油，所以该向上运动得以平滑地进行而不会干扰采样的流体。
一旦弹簧松弛，活塞05就处于壳体01的下部内，密封设置在采样腔室的下部内。在上部内，上部活塞02上的杆04通过其底部处较大的直径来提供密封。流体试样被隔绝和密封。采样器可提升到地面。
为转动手柄23，现描述两个实施例：
-地面操作员在合适时间致动电动机24。该电动机转动手柄23，
-随机所带的独立时钟在编程的日期和时间致动手柄23。
处于“传递”位置中的装置
图14示出处于“传递”模式中的装置的位置。该图的中间是沿着带有充满流体腔室的左边图中轴线A-A剖切的剖视图，而该图的右边是沿着带有空腔室的左边图中轴线A-A剖切的剖视图。一旦该装置被提升到地面就可传递流体试样。因此可能：
-旋开端部件06，并用端部件13更换它，允许下部活塞05被锁定在腔室01内的位置中，
-通过针阀25从弹簧腔室中排走油，并通过连接到HP连接管来收集该油，
-通过旋开连接器管11，移去“电动机和钩子”部分，
-旋开管子8，
-移去螺母22并旋开螺栓21，
-旋开连接器管03，然后用支柱07和弹簧20移去连接器管，
-啮合传输活塞12直到它搁置在上部活塞02上为止，
-旋开锁定螺钉27，
-连接至下部活塞05的HP连接管，
-将活塞12的传递运动施加到上部活塞02，并打开针阀25，以及
-一旦上部活塞02搁置在下部活塞05上就完成了传递。
根据本发明的采样器是对以上参照图1至3描述的采样装置的改进。
因此，根据本发明的装置至少包括：
-采样腔室01，
-包围所述采样腔室的本体10、03、08，
-用于使所述腔室内流体循环的循环装置，
-用于将流体保持在所述腔室内的保持装置，以及
-用于将流体输送到所述腔室外的输送装置。
根据本发明的采样器与根据现有技术的装置不同之处在于，它使用第三活塞，该第三活塞被称作中间活塞，布置在下部活塞和上部活塞之间。中间活塞的用途是保持大致恒定的腔室体积，同时，流体流入腔室内并保持在腔室内，即，当下部活塞关闭该腔室之时。因此，中间活塞保持在离开另两个活塞(下部和上部)中一个活塞为大致恒定的距离处，以限定腔室的体积。要记住活塞是刚性的或铰接的机械零件，其在腔室内移动以提供腔室的体积变化；活塞允许将压力转换为机械能以及反之亦然。
根据本发明的采样器还包括通过移动下部活塞来关闭和打开腔室的装置，以及用以移动中间活塞并在腔室关闭时允许限定大致恒定的腔室体积的装置。
根据本发明的装置还可包括根据现有技术采样器的其它特征，例如包括：移动下部活塞来关闭和打开所述腔室的装置，松弛或压缩弹性元件的装置、液体循环端口(端部件)等。
根据本发明第一实施例，腔室体积由中间活塞和下部活塞限定，即，中间活塞处于离开下部活塞基本上恒定的距离处。当流体被采样(“打开”位置)和保持在位置中(“关闭”位置)时，中间活塞与下部活塞一起移动，在流体传递过程中，中间活塞与上部活塞一起移动。因此，在采样(“打开”位置)过程中，一旦在中间活塞和上部活塞之间采样，便形成了体积可变的中间腔室，大致恒定体积的采样腔室形成在中间活塞和下部活塞之间。
图4和5分别示出了处于“打开”和“关闭”位置中的第一实施例。在这些图中，所用的附图标记与那些在图1至3中使用的零件相同。中间活塞28可在杆04上滑动。
在“打开”位置中，中间活塞28下降，并离开上部活塞02一定距离，下部活塞05在端部件06内下降以允许流体通过，而上部活塞02处于高位。流体流过填充腔室的下部，部分流体可朝向体积可变的中间腔室循环通过中间活塞28，特别是在杆04通过的其中心处，流体可通过壳体09内的钻孔流出采样器。
在“关闭”位置中，中间活塞28朝向上部活塞02移动，并来到抵靠上部活塞02的端部位置，两种情况都在高位，下部活塞05向上移回并阻止流体通过。在“打开”和“关闭”位置之间，下部活塞05和中间活塞28的位移大致相同，同时保持大致恒定的间距。
对于流体传输，根据第一实施例，上部活塞02和中间活塞28一起从腔室01的上部下降到腔室01的下部，于是在传输过程中，流体在腔室中保持恒定的压力。根据第二实施例，只有中间活塞28从腔室01的上部下降到腔室01的下部。
通过腔室01下部内采样到的流体的可压缩性，发生了中间活塞28的滑动，并进入到杆中间接头连接处的“端部位置”。中间活塞28移动，直到它到达上部活塞02。移动的距离等于关闭采样器所需的距离，即，对于下部活塞05来说，等价于超越下部内的流体循环系统，直到获得完善的密封为止。
根据本发明的第二实施例，腔室体积由中间活塞和上部活塞限定，即，中间活塞和上部活塞之间的距离大致恒定。当流体被采样(“打开”位置)并保持在位置中(“关闭”位置)时，中间活塞与上部活塞一起移动，并在流体传输过程中中间活塞移动。因此，当流体被采样和保持就位时，一旦在中间活塞和上部活塞之间采样，便形成了大致恒定体积的采样腔室。
图6至11、15和16示出了处于“打开”位置、“关闭”位置和“传输”位置中的第二实施例。在这些图中，所用的附图标记等同于图1至5中所用的附图标记。
腔室01包括通过连接杆29连接的两个活塞02、05，连接杆可在腔室01内滑动，而中间活塞28在连接杆29上滑动。在一端处设置有针阀30的螺纹轴，可提供腔室01中的可动组件(下部活塞05和上部活塞02以及连接杆29)的运动。该轴30可由电动机驱动。上部活塞02设置有开口31，其允许流体在腔室01内循环。针阀30的用途是：一旦通过堵塞上部活塞的开口31完成了采样，针阀便关闭腔室。
在采样之前(“打开”位置)，通过形成活塞之间的负压，使中间活塞28固定到下部活塞05。由活塞和连接杆02、05、28、29组成的组件进入到下位，这样，下部活塞05和中间活塞28跑出管外，因此，打开了腔室01的下部，并允许流体流入，上部活塞02的开口与截止阀30脱开啮合，这允许流体在腔室内循环。
在采样器(处于“打开”位置中)向下位移到采样深度的过程中(图6至8和15)，通过腔室01下部流入的流体在腔室01内循环，并通过因此设置在上部活塞02内的开口31流出，然后，通过布置在腔室01上部内的端口排出。
在采样过程中，在“关闭”位置中(图9、10和16)，可动组件02、28、05、29返回到腔室01内，这具有用位于螺纹轴30端部处的针阀来关闭腔室01下部的功效，以及关闭上部活塞02的开口31以允许位移的功效，以及将待要分析的流体限制在密封的恒定体积腔室01内的功效。
一旦将采样器上拉到地面(图12)，关闭第二截止阀，这允许移去轴30，允许随针阀平移并旋入到传输阀32上。在关闭位置中，针阀密封住腔室。然后可打开第二截止阀。在将分析回路连接到中心阀导管之后，阀刚好需要松开来打开腔室01，并允许其内容物通过导管流出。利用阀门，该阀门具有驱动中间活塞28朝向上部活塞02并放空该腔室的功效，通过增加下部活塞05和中间活塞28之间的压力，可传输腔室01的全部内容物。
图12示出了根据本发明装置的中心部分。上部管08包括弹簧元件20和用于松弛或压缩弹簧的装置07、22、09、23。该允许至少下部活塞05位移的装置可包括：
-带有螺栓21和螺母22的支承支柱07，
-释放或锁定处于压缩状态中弹簧的夹头09，以及
-保持弹簧压缩的手柄23。
图13示出了装置的上部。松弛或压缩所述弹簧元件20的装置07、22、09、23可连接到编程的时钟24表面上的受控的电动机。该电动机部分布置在固定到本体10、03、08上的外壳管11内，位于上部管08的高度上。门闩部分14在该电动机部分顶上，允许装置紧固到缆绳上并下降到井中。
电动机或时钟24借助于轴与手柄23合作。
此外，外壳管11设置有针阀26和高压连接，以便用油来填充弹簧腔室。
该装置的另一优点在于，它在打开位置中可下降到地下介质中，因此，克服了地下介质中打开的问题，并允许完全地填充采样腔室。
装置的使用
本发明还涉及监控地下地质部位开发的方法。该方法可包括：
-监控地质CO2储存部位
-监控天然气储存/提取部位
-通过气体注入，尤其是CO2的注入，监控提高的油回收部位，或者
-监控页岩气体开发部位。
使用根据本发明的装置，其通过借助于监控井来采样压力下的流体，用来监控地下地质部位开发，然后包括以下阶段：
-致动用来循环采样装置的装置，以使装置进入“打开”位置中，例如，通过致动手柄来压缩弹性元件，
-在“打开”位置中，将该装置下降到监控井中，例如，借助于紧固在装置上部的缆绳来下降装置，
-保持采样装置在“打开”位置中的预定深度处，例如，保持预定的时间，
-致动将装置保持在“关闭”位置中的装置，例如，致动手柄来释放弹性元件，
-例如使用缆绳来使装置返回到地面上，
-通过致动传输装置将流体传输出装置腔室外，例如，通过推动上部活塞，同时借助于压力探测器来控制压力，使得腔室内压力保持恒定，以及
-执行对采样流体的分析，诸如：阳离子和阴离子水样种类的分析、所谓微量元素分析、溶解的有机和无机碳分析、溶解气体(主要气体和稀有气体)分析。
所有分析可被诠释，并允许特别地确定储存部位上是否存在CO2泄漏，如果是的话，则确定属于哪种泄漏。
为了转动手柄，存在有两种可能非模式：
-在合适时间，地面操作者致动电动机24。该电动机转动手柄23，或
-随机携带的独立时钟在编程的日期和时间致动手柄23。
根据本发明的装置也可用于采样管道、管子、导管、容器等内的压力下的流体以便分析这些流体。
Claims (14)
1.一种用于采样至少一个压力下流体的装置，其包括限定用于容纳所述流体的内部体积的采样腔室(01)，其特征在于，所述装置包括布置在所述腔室(01)下部中的下部活塞(05)、布置在所述腔室(01)上部中的上部活塞(02)、布置在所述下部活塞(05)与上部活塞(02)之间的中间活塞(28)、用于通过移动所述下部活塞(05)来关闭和打开所述腔室(01)的装置，以及用于移动所述中间活塞(28)的装置，以便在所述腔室(01)关闭的同时允许限定用于所述腔室(01)的大致恒定的体积。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔室(01)的体积由所述中间活塞(28)和所述下部活塞(05)所限定。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中间活塞(28)布置在离开处于所述腔室(01)的打开位置和关闭位置中的所述下部活塞(05)大致恒定距离处，当所述腔室(01)处于关闭位置中时，所述中间活塞(28)搁置在所述上部活塞(02)上。
4.如权利要求2或3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于将流体输送到所述腔室外的装置，所述输送装置包括用于控制所述上部活塞(02)和所述中间活塞(28)的接头从所述腔室(01)的上部下降到下部的控制装置。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔室的体积由所述中间活塞(28)和所述上部活塞(02)所限定。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述中间活塞(28)布置在离开处于所述腔室(01)的打开位置和关闭位置中的所述上部活塞(02)大致恒定距离处，所述中间活塞(28)搁置在处于所述腔室(01)的打开位置和关闭位置中的所述下部活塞(05)上。
7.如权利要求5或6中任一项所述的装置，其特征在于，所述上部活塞(02)和下部活塞(05)通过连接杆(29)连接，所述中间活塞(28)在所述连接杆上滑动。
8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述上部活塞(02)设有允许所述流体在所述腔室(01)的外部循环的端口(31)，所述端口(31)可由针阀(30)关闭。
9.如权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于将流体输送到腔室外的装置，所述输送装置包括用于将所述中间活塞(28)从所述腔室(01)的下部活塞朝上部活塞移动的装置。
10.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述用于打开和关闭所述腔室的装置包括直线元件(04)，其连接至所述下部活塞和弹簧元件(20)上，以便在打开位置中时，所述弹簧元件(20)被压缩。
11.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述下部活塞(05)装备有针阀(25)和高压连接，其允许所述流体从所述采样腔室(01)排出。
12.如上述权利要求中任一项所述的装置的使用，其中，通过采样监控井中的流体来监控地下地质部位的开发，其特征在于，实施以下阶段：
a)致动用于关闭和打开所述采样装置的所述腔室(01)的所述装置，以使其处于“打开”位置中，
b)在“打开”位置中，使所述装置下降到所述监控井中，
c)在“打开”位置中，使所述装置保持在预定位置中，
d)致动用于关闭和打开所述采样装置的所述腔室(01)的所述装置，以使其处于“关闭”位置中，以及
e)使所述装置返回至地面。
13.如权利要求12所述的使用，其特征在于，还实施以下阶段：
f)通过致动流体输送装置，将所述流体输送到装置的所述腔室外，以及
g)进行采样流体的至少一个分析。
14.如权利要求12或13中任一项所述的使用，其特征在于，地下地质部位的开发在于：监控地质CO2储存部位，或监控天然气储存/提取部位，或监控页岩气体开发部位，或使用气体注入、特别是CO2的监控提高的油回收部位。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1359196A FR3011029B1 (fr) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | Preleveur de fluide sous pression pour la surveillance de l'exploitation d'un site geologique |
| FR1359196 | 2013-09-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104453886A true CN104453886A (zh) | 2015-03-25 |
| CN104453886B CN104453886B (zh) | 2019-05-10 |
Family
ID=50101921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410494228.0A Expired - Fee Related CN104453886B (zh) | 2013-09-24 | 2014-09-24 | 用于地质部位开发监控的采样压力下流体的装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9835028B2 (zh) |
| EP (1) | EP2851506B1 (zh) |
| CN (1) | CN104453886B (zh) |
| FR (1) | FR3011029B1 (zh) |
| PL (1) | PL2851506T3 (zh) |
| RU (1) | RU2669868C2 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107192573A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-09-22 | 国网山东省电力公司龙口市供电公司 | 一种电力工业井下可视化采样装置 |
| CN109025986A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种流体取样装置及方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016190863A1 (en) | 2015-05-27 | 2016-12-01 | Microseismic, Inc. | Method for determining fracture proppant spatial distribution using passive seismic signals |
| FR3068066B1 (fr) | 2017-06-21 | 2019-08-16 | IFP Energies Nouvelles | Installation mobile d'analyse d'un fluide |
| CN107420099B (zh) * | 2017-09-20 | 2023-11-10 | 河间市科信油田技术服务有限公司 | 井下仪器以及井下作业系统 |
| CN112459165A (zh) * | 2020-07-22 | 2021-03-09 | 南京景明环境科技服务有限公司 | 一种地下水监测井和安装方法 |
| CN115200944B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-07-18 | 青海省地质环境调查院 | 一种基于矿泉水基地建设用水文地质智能化取样装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1269455A (zh) * | 1999-03-25 | 2000-10-11 | 施卢默格海外有限公司 | 地层流体采样设备和方法 |
| CN1333459A (zh) * | 2001-06-07 | 2002-01-30 | 西安石油学院 | 全储层取样测试器 |
| CN1624295A (zh) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | 施卢默格海外有限公司 | 井下流体泵送装置和方法 |
| CN1912341A (zh) * | 2005-04-29 | 2007-02-14 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 流体分析方法和设备 |
| FR2983898A1 (fr) * | 2011-12-08 | 2013-06-14 | IFP Energies Nouvelles | Procede de surveillance d'un site de stockage geologique de gaz au moyen de mesures de ph par fluorescence |
| WO2013122477A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Petrotech As | Apparatus and method for well testing |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2951537A (en) * | 1957-02-04 | 1960-09-06 | Schlumberger Well Surv Corp | Sampling apparatus |
| FR1203329A (fr) | 1958-09-17 | 1960-01-18 | Jouet | |
| US3858649A (en) * | 1973-02-26 | 1975-01-07 | Halliburton Co | Apparatus for testing oil wells using annulus pressure |
| US4270385A (en) * | 1979-05-25 | 1981-06-02 | Gearhart Owen Industries, Inc. | Tool for testing earth formations in boreholes |
| GB9026585D0 (en) * | 1990-12-06 | 1991-01-23 | Exal Sampling Services Limited | Sampling system |
| JP3093130B2 (ja) | 1995-07-10 | 2000-10-03 | 核燃料サイクル開発機構 | パッカー式地下水採水装置および採水方法 |
| US6065355A (en) * | 1997-09-23 | 2000-05-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Non-flashing downhole fluid sampler and method |
| US5945611A (en) | 1998-07-15 | 1999-08-31 | Welker Engineering Company | Dual piston flow-through sampler |
| US7258167B2 (en) * | 2004-10-13 | 2007-08-21 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for storing energy and multiplying force to pressurize a downhole fluid sample |
| RU50250U1 (ru) * | 2005-07-12 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Устройство для отбора проб жидкости из скважины |
| RU2422769C1 (ru) * | 2010-03-30 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии |
| FR2972758B1 (fr) | 2011-03-14 | 2014-02-07 | IFP Energies Nouvelles | Procede de stockage geologique de gaz par analyses geochimiques de gaz rares |
| FR2974358B1 (fr) | 2011-04-21 | 2013-05-03 | IFP Energies Nouvelles | Procede de stockage geologique de gaz par analyses geochimiques de gaz rares dans la phase gaz |
-
2013
- 2013-09-24 FR FR1359196A patent/FR3011029B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-08-25 EP EP14306306.3A patent/EP2851506B1/fr not_active Not-in-force
- 2014-08-25 PL PL14306306T patent/PL2851506T3/pl unknown
- 2014-09-18 RU RU2014137891A patent/RU2669868C2/ru active
- 2014-09-22 US US14/492,251 patent/US9835028B2/en active Active
- 2014-09-24 CN CN201410494228.0A patent/CN104453886B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1269455A (zh) * | 1999-03-25 | 2000-10-11 | 施卢默格海外有限公司 | 地层流体采样设备和方法 |
| CN1333459A (zh) * | 2001-06-07 | 2002-01-30 | 西安石油学院 | 全储层取样测试器 |
| CN1624295A (zh) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | 施卢默格海外有限公司 | 井下流体泵送装置和方法 |
| CN1912341A (zh) * | 2005-04-29 | 2007-02-14 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 流体分析方法和设备 |
| FR2983898A1 (fr) * | 2011-12-08 | 2013-06-14 | IFP Energies Nouvelles | Procede de surveillance d'un site de stockage geologique de gaz au moyen de mesures de ph par fluorescence |
| WO2013122477A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Petrotech As | Apparatus and method for well testing |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107192573A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-09-22 | 国网山东省电力公司龙口市供电公司 | 一种电力工业井下可视化采样装置 |
| CN107192573B (zh) * | 2017-07-25 | 2023-05-12 | 国网山东省电力公司龙口市供电公司 | 一种电力工业井下可视化采样装置 |
| CN109025986A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种流体取样装置及方法 |
| CN109025986B (zh) * | 2018-08-15 | 2021-09-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种井下流体的取样装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150083403A1 (en) | 2015-03-26 |
| FR3011029B1 (fr) | 2015-10-02 |
| PL2851506T3 (pl) | 2018-10-31 |
| CN104453886B (zh) | 2019-05-10 |
| FR3011029A1 (fr) | 2015-03-27 |
| EP2851506B1 (fr) | 2018-04-25 |
| US9835028B2 (en) | 2017-12-05 |
| RU2014137891A (ru) | 2016-04-10 |
| RU2669868C2 (ru) | 2018-10-16 |
| EP2851506A1 (fr) | 2015-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104453886A (zh) | 用于地质部位开发监控的采样压力下流体的装置 | |
| US10626721B2 (en) | System and method for controlled pumping in a downhole sampling tool | |
| CN104838089B (zh) | 用于监控天然气地质储藏的高压流体采样器 | |
| US20020066563A1 (en) | Method and apparatus for continuously testing a well | |
| CN104929629B (zh) | 一种管中管地下流体分层取样装置 | |
| CN103967486A (zh) | 一种气体推动式地下流体分层取样装置 | |
| CN110439552A (zh) | 一种基于钻井的多相流保真取样装置及方法 | |
| CN206114618U (zh) | 一种非常规致密砂岩油定量模拟及测试实验装置 | |
| CN204098908U (zh) | 一种气体推动式地下流体分层取样装置 | |
| CN213235045U (zh) | 一种适用超低渗透地层的ψ型管多相保真取样装置 | |
| CN211549679U (zh) | 一种基于钻井的多相流保真取样装置 | |
| CN105074129B (zh) | 取样室组件和方法 | |
| US20200182750A1 (en) | Apparatus and methods for fluid transportation vessels | |
| US20170260856A1 (en) | Device for sampling a pressurised fluid, equipped with means for increasing the volume of the sampling chamber | |
| CN111119882B (zh) | 一种适用超低渗透地层的ψ型管多相保真取样方法及装置 | |
| US7121347B2 (en) | Liquid sampler | |
| CN204754923U (zh) | 一种管中管地下流体分层取样装置 | |
| CN209667872U (zh) | 页岩气井钻完井用污油罐 | |
| RU2309880C2 (ru) | Устройство для отбора остаточного рассола из подземного резервуара и подачи отвердителя | |
| CN115993303A (zh) | 一种气体在液体中的溶解时间测定装置及方法 | |
| WO2015088908A1 (en) | Apparatus and method for obtaining formation fluid samples utilizing a flow control device in a sample tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190510 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |