EA011817B1 - Скважинное применение пьезоэлектрических двигателей - Google Patents
Скважинное применение пьезоэлектрических двигателей Download PDFInfo
- Publication number
- EA011817B1 EA011817B1 EA200701812A EA200701812A EA011817B1 EA 011817 B1 EA011817 B1 EA 011817B1 EA 200701812 A EA200701812 A EA 200701812A EA 200701812 A EA200701812 A EA 200701812A EA 011817 B1 EA011817 B1 EA 011817B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fluid
- pump
- cylinder
- piston
- pressure
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 186
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 47
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 22
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000154 gallium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 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
- E21B49/10—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells using side-wall fluid samplers or testers
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
В изобретении описана система отбора проб, применяющаяся для отбора проб реликтового флюида из содержащих углеводороды пластов. Система отбора проб включает каротажный зонд, помещаемый в скважину, пробуриваемую поблизости от представляющего интерес пласта. Каротажный зонд содержит пробоотборник, внедряемый в пласт и насос для отбора флюида, соединенный с пробоотборником таким образом, который позволяет флюиду из пробоотборника проникать в насос. Насос приводится в действие при помощи соответствующих реагирующих на возбуждение электрическим током материалов, включающих пьезоэлектрические материалы, электроактивные полимеры или другие электрочувствительные материалы.
Description
Предпосылки создания изобретения Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к области добычи углеводородов. Точнее говоря, настоящее изобретение относится к устройству для взятия проб реликтового флюида (флюидного раствора), содержащего углеводороды пласта.
Уровень техники
Взятие проб реликтового флюида, содержащегося в подземных пластах (толщах пород), предусматривает метод тестирования участков пласта, представляющих возможный интерес с точки зрения перспективности наличия углеводородов. Этот метод включает получение образца любых наличествующих в пласте флюидов (текучих сред) для дальнейшего анализа в лабораторных условиях при нанесении минимально возможного ущерба пластам, из которых берутся пробы. Взятие пробы пласта главным образом представляет собой точечное тестирование возможной производительности подземных пластов. Дополнительно во время теста на поверхности земли производится непрерывный учет управляющих команд и последовательности выполнения работ. Благодаря этому учету могут быть получены ценные для анализа пластового резервуара данные о давлении и проницаемости пласта, равно как и данные, определяемые способностью флюида к сжатию, его плотностью и относительной вязкостью.
Обычно взятие проб реликтового флюида включает помещение каротажного зонда 10 в скважину 5 при помощи каротажного кабеля 8. На внешней части каротажного зонда 10 друг против друга располагаются пробоотборник 14 и прижимное приспособление 12. Когда пробоотборник 14 оказывается рядом с представляющим интерес пластом 6, данное приспособление 12, выдвигаясь, надавливает на внутреннюю поверхность скважины 5, вдавливая тем самым пробоотборник 14 в пласт 6. Край пробоотборника 14 пронзает внешний диаметр скважины 5 и устанавливает соединение для движения флюида между реликтовым флюидом пласта 6 и пробоотборником 14. Как будет показано более подробно ниже, после внедрения пробоотборника 14 в пласт 6, реликтовый флюид может быть закачен внутрь каротажного зонда 10 при помощи расположенного здесь насоса.
Использовавшиеся ранее измерительные приборы для взятия проб флюида, такие как, к примеру, описанные в И8 2674313, были не достаточно успешными в коммерческой эксплуатации, поскольку их можно было использовать лишь для одного единичного теста при каждом погружении каротажного зонда в ствол скважины. Появившиеся позднее измерительные приборы были пригодны для многочисленных тестов, однако успех применения таких измерительных приборов в определенной мере зависел от специфических характеристик тестируемых пластов. Например, в случае рыхлых пластов требовалось применять иные измерительные приборы, чем в случае затвердевших пластов.
Для проведения многократного тестирования были разработаны скважинные измерительные приборы с выдвигающимися пробоотборными зондами, которые ввинчиваются в стену ствола скважины и извлекают образцы флюида из представляющих интерес пластов, а также измеряют давление флюида в пласте. Традиционно такие скважинные измерительные приборы содержат внутренний поршень для отбора флюида из пласта, который под воздействием гидравлической силы или электричества совершает возвратно-поступательные движения с целью втягивания реликтового флюида из пласта в измерительный прибор.
Обычно эти скважинные измерительные приборы для многократного тестирования содержат встроенную систему циркуляции флюида системы отбора проб, в которой извлекаемый из пласта реликтовый флюид, вместе с любыми инородными веществами, такими как мелкий песок, камни, глинистая корка и так далее, встречаемыми пробоотборным зондом, втягивается в относительно небольшую полость, а затем выбрасывается в ствол скважины, когда измерительный прибор закрывается. Пример такого устройства может быть найден в И8 4416152. Перед закрытием измерительного прибора проба флюида может попадать в резервуар для проб благодаря отдельной, но параллельной системе циркуляции флюида. Согласно другим методам возможна выборка проб благодаря той же самой системе циркуляции.
Другой пример системы циркуляции флюида, использующейся в системе отбора проб реликтового флюида, показан на фиг. 2. В данном случае реликтовый флюид закачивается из пласта 6 через пробоотборник 14 и систему циркуляции флюида 22 при помощи насоса 20. Возвратно-поступательное движение поршня 19 внутри насоса 20 приводит к возникновению перепада давления, под воздействием которого реликтовый флюид всасывается в насос 20. Приведение в действие насоса 20 осуществляется благодаря источнику давления 26, воздействие которого на насос 20 осуществляется по гидроконтуру 24. Контрольные клапана 28, расположенные внутри гидроконтура 24 и внутри системы циркуляции флюида системы отбора проб 22, управляют течением флюида внутри этих жидкостных контуров. Более детальное описание этой системы циркуляции можно найти в И8 5303775 (МтсйаеИ и другие).
Во время процесса бурения в пласт попадает фильтрат бурового раствора. Прежде чем можно будет получить беспримесный образец реликтового флюида, данный фильтрат бурового раствора должен быть вымыт из пласта. Часто этот фильтрат бурового раствора попадает внутрь пробоотборника 14 и мешает проникновению реликтового флюида внутрь устройства для проб. Устройства для взятия проб, согласно известному уровню техники, оборудованы двумя резервуарами, в первом собирается фильтрат бурового раствора, а во втором реликтовый флюид. В данном случае проблемой является то, что неясен объем
- 1 011817 фильтрата бурового раствора, подлежащего удалению. По этой причине является желательным отвод загрязненного фильтратом бурового раствора реликтового флюида из пласта до появления и добычи беспримесного реликтового флюида. Традиционные скважинные измерительные приборы не обладают возможностью неограниченной перекачки флюида и, следовательно, не могут обеспечить полное вымывание фильтрата бурового раствора, загрязнителя к моменту отбора проб.
Согласно стандартной методике оценка проницаемости пласта производится благодаря анализу показателей изменения давления возникающего в ходе работы одного или нескольких поршней для отбора флюида из пласта. Такие анализы требуют знаний о параметрах вязкости флюида перекачиваемой насосом. Подобная информация может быть получена путем впрыска флюида с известными параметрами вязкости из измерительного прибора в пласт и сравнения этих параметров с параметрами вязкости флюида, полученного из пласта. Параметры проницаемости, полученные данным образом, достоверным образом могут быть сопоставлены с параметрами проницаемости пластов прилегающих скважин с целью оптимизации добычи флюида.
При извлечении на поверхность жидкостные характеристики флюида могут быстро измениться, поэтому необходимо, чтобы процесс ее извлечения происходил как можно более быстро. Однако является важным, чтобы можно было контролировать скорость протекания флюида, чтобы не допустить падения его давления ниже его точки насыщения (газом) (образования пузырьков), поскольку результат измерения характеристик раздельных флюидов не будет являться репрезентативным. После того, как эти компоненты будут выделены из раствора, они обычно не могут воссоединиться, что приводит к появлению нерепрезентативной выборки результатов измерения характеристик флюидов, обладающих измененными свойствами.
Недавно разработанные испытательные приборы с резервуарами обладают возможностью измерения давления реликтового флюида в точке насыщения в момент отбора его проб. Подобное может быть достигнуто с помощью использования известных технологий светопроводимости, позволяющих обнаруживать пузырьки в флюиде. Однако у данного метода есть некоторые недостатки, проявляющиеся, когда во флюиде присутствуют твердые частицы, что иногда приводит к получению ошибочных результатов измерений. Другие методы включают захват определенного объема флюида и постепенное его увеличение при постоянной температуре. Данные изменения объема и давления образуют график изменения давления в зависимости от величины объема, что позволяет определить величину показателя давления в точке насыщения. Эта величина предположительно располагается в зоне графика, где график давления и объема больше не является линейным.
К сожалению применяющиеся в настоящее время насосные устройства, совмещенные с приборами для отбора проб, имеют присущие им недостатки. Например, контроль за электрическими или гидравлическими источниками использующихся в настоящее время насосных систем не является точным, в результате чего это проявляется в неспособности полностью контролировать скорость операций насосов. Невозможность же полного контроля над скоростью операций насосов не позволяет мгновенно отключать систему накачки в случае падения давления реликтового флюида ниже его точки насыщения, а также затрудняет возможность аккуратного измерения значения этого показателя. Взятие же проб реликтового флюида при давлении флюида ниже его точки насыщения оказывает негативное влияние на точность результатов теста. Таким образом, существует необходимость в способах взятия проб реликтового флюида, при которых реликтовая флюидная жидкость может быть получена и проанализирована при известных показателях давления не изменяющих состояние полученного образца.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается насос для отбора пробы флюида из пласта, содержащий поршень, цилиндр, форма которого позволяет поршню проникать в него, а также приводное средство, функционально соединенное с ним. Приводное средство выполнено из электрочувствительного материала (реагирующего на стимуляцию электрическим током). Альтернативно данный электрочувствительный материал может представлять собой пьезокомпозит или электроактивный полимер. По выбору, пьезокомпозит может представлять собой как одиночный пьезоэлектрический сегмент, так и по меньшей мере два различных пьезоэлектрических сегмента. Приводное средство насоса может, по выбору, быть представлено пьезоэлектрическим двигателем, выбранным из группы, включающей линейный пьезоэлектрический двигатель и роторный пьезоэлектрический двигатель. Функциональное соединение насоса для отбора флюида может представлять собой как непосредственное механическое крепежное приспособление, расположенное между указанным приводным средством насоса и поршнем, или гидроконтур.
Насос для отбора пробы флюида из пласта может дополнительно содержать контур обратной связи и блок управления работой насоса, где контур обратной связи включает устройство контроля давления, функционально связанное с блоком управления работой насоса. Устройство контроля давления снабжает данными о давлении флюида внутри цилиндра, а блок управления работой насоса можно запрограммировать для автоматического регулирования операциями этого насоса, основываясь на данных о давлении флюида внутри цилиндра, что позволяет поддерживать давление флюида внутри цилиндра выше уровня его точки насыщения.
Предлагается также способ отбора проб реликтового флюида из подземного пласта, включающий
- 2 011817 спуск насоса для отбора флюида в скважину, граничащую с подземным пластом, установление сообщения для движения флюида между насосом и подземным пластом, а также управление работой насоса при помощи приводного средства. Приводное средство для приведения в действие насоса для отбора флюида функционально соединено с ним и содержит электрочувствительный материал. Данный способ дополнительно включает снабжение приводного средства, электрической энергией. Материал приводного средства может состоять из пьезокомпозита, который может представлять собой как одиночный сегмент, так и по меньшей мере два различных пьезоэлектрических сегмента. Пьезокомпозит может представлять собой пьезоэлектрический двигатель, который выбирают из группы, включающей линейный пьезоэлектрический двигатель и роторный пьезоэлектрический двигатель. При желании, электрочувствительный материал может состоять из электроактивного полимера.
Упомянутое функциональное соединение может осуществляться прямым механическим крепежным соединением приводного средства и поршня, а также может содержать гидроконтур. Данный способ может далее включать контроль за давлением внутри цилиндра и операции контроля за работой насоса для отбора флюида, основывающиеся на давлении флюида внутри цилиндра, что позволит поддерживать давление взятой пробы внутри цилиндра выше уровня давления, при котором достигается точка насыщения. Насос для отбора флюида может обеспечивать как постоянное давление, так и постоянный объемный расход.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 изображен частичный боковой вид в разрезе каротажного зонда для взятия образца флюида, размещенный в скважине;
фиг. 2 является иллюстрацией насоса для отбора флюида (из пласта) согласно известному уровню техники;
на фиг. 3А-3Г изображен вид в перспективе материалов, реагирующих на стимуляцию электрическим током;
на фиг. 4 изображен боковой вид одного из вариантов насоса для отбора флюида, согласно приведенному описанию настоящего изобретения;
на фиг. 5 изображен один из вариантов насоса для отбора флюида, согласно приведенному описанию настоящего изобретения;
на фиг. 6 изображен частичный боковой вид в разрезе одного из вариантов насоса для отбора флюида, согласно приведенному описанию настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
На фиг. 4 показан вид в разрезе одного из вариантов предлагаемого в настоящем изобретении насоса 56 для отбора флюида из пласта. В данном варианте насос 56 для отбора флюида содержит корпус 57, один конец которого образует цилиндр 58, а другой конец содержит полость 66. Цилиндр 58 имеет, соответственно, по существу цилиндрическую форму для помещения внутри него поршня 68. Поршень 68, обладающий дискообразной конфигурацией, должен аналогичным образом быть по наружному диаметру, по существу, круглым и имеющим форму, позволяющую ему совершать осевые возвратнопоступательные перемещения внутри цилиндра 58. Полость 66, будучи изображенной по существу цилиндрической, может иметь и другие формы, а также изменяющуюся площадь поперечного сечения вдоль своей длины. Как будет описано более подробно ниже, полость 66 должна обладать формой, позволяющей внедрять в нее секцию электрочувствительного материала.
По краю окружности поршня 68 может располагаться уплотнение 69. Является предпочтительным, чтобы данное уплотнение 69 состояло из упругого пластичного материала, такого как полимер, который способен обеспечить герметичное уплотнение по внешнему диаметру поршня 68. Это герметичное уплотнение должно изолировать давление внутри цилиндра 58 со стороны 71 поршня от давления внутри цилиндра со стороны поршневого штока 70.
Насос 56 для отбора флюида, показанный на фиг. 4, также включает трубопровод 60 для всасывания флюида, с концом, примыкающим к впускному отверстию 61 в корпусе 57 насоса. Поскольку впускное отверстие 61 проходит через наружную поверхность корпуса 57 и достигает полости цилиндра 58, трубопровод 60 для всасывания флюида, таким образом, соединяется с цилиндром 58, позволяя флюиду из пласта протекать в цилиндр. Другой конец трубопровода 60 для всасывания флюида соединен с пробоотборником 14, что позволяет флюиду из пласта попадать через пробоотборник в трубопровод. В трубопроводе 60 для всасывания флюида расположен впускной запорный клапан 62. Через этот впускной запорный клапан 62 флюид может течь лишь в направлении впускного отверстия 61, но не от впускного запорного клапана 62 к пробоотборнику 14.
Данный вариант насоса 56 для отбора флюида также содержит трубопровод 64 для отвода флюида, один конец которого примыкает к выпускному отверстию 65, а другой конец соединен с резервуаромхранилищем флюида (не показан), что позволяет ей протекать из трубопровода для отвода флюида в резервуар-хранилище. В трубопроводе для отвода флюида 64 расположен выпускной запорный клапан 63, чье расположение позволяет флюиду течь от насоса 56 для отбора флюида к резервуару-хранилищу флюида, препятствуя движению флюида от резервуара-хранилища к насосу 56 для отбора флюида. По
- 3 011817 добно впускному отверстию 61, выпускное отверстие 65 проходит через наружную поверхность корпуса 57, позволяя, тем самым, флюиду попадать из цилиндра 58 в трубопровод 64 для отвода флюида.
На фиг. 3А-3Г показан вид в перспективе примеров электрочувствительных материалов. Такие материалы, реагирующие на стимуляцию электрическим током, преобразуют электрическую энергию в механическую и могут увеличиваться в объеме или сжиматься под воздействием электрического тока. Электрочувствительные материалы, могут быть представлены пьезокомпозитами, электроактивными полимерами, искусственными мускулами, так и другими подобными материалами.
При подводе электрической энергии к пьезоэлектрическому материалу последний начинает испытывать напряжение, что заставляет его увеличиваться в объеме. Когда же подача электрической энергии прекращается, данное напряжение исчезает, и материал сжимается. Перечень пьезоэлектрических материалов потенциально пригодных для использования в данном варианте изобретения включает (без ограничения ими) керамику, кварц, поликристаллическую пьезоэлектрическую керамику, аналогичные кварцу кристаллы, такие как берлинит (А1РО4) и ортофосфат кристаллы галлия (СаРО4), керамика со структурами перовскита или вольфрамовой бронзы (ВаТ1ОЗ, КиЬО3, Ь1ПЬО3, Ь1ТаОЗ, В1ЕеОЗ, Ν;·ιχ\νθ3. Βα2ΝαΝ65Ο5, РЬ2К№>5О15).
Перечень подходящих для использования полимерных материалов, реагирующих на стимуляцию электрическим током, включает любые изоляционные полимеры или резину (или их комбинацию), которые деформируются в ответ на приложение электростатической силы или деформация которых является результатом изменения в электрическом поле. В частности, служащие примером материалы включают силиконовые эластомеры, акриловые эластомеры, такие как акриловый эластомер УНВ 4910, полиуретаны, термопластовые эластомеры, сополимеры, содержащие поливинилиденфторид, чувствительные к давлению склеивающие вещества, флуороэластомеры, полимеры, содержащие части силикона и акрила, и т. п. вещества. Полимеры, содержащие части силикона и акрила, могут включать, к примеру, сополимеры, содержащие части силикона и акрила, полимерные смеси, включающие силиконовый эластомер и акриловый эластомер.
В случае с электрочувствительным материалом в варианте, изображенном на фиг. 3А-3Г и фиг. 4, электрочувствительный материал (ЭЧМ), увеличивается в объеме под воздействием электрического тока. Увеличение объема показано со ссылкой на сравнение фиг. ЗА и 3Б. На фиг. ЗА изображен пример ЭЧМ 50 длины Ь1 в его расслабленном или неактивированном состоянии. Для пояснения свойств материала, способного к расширению в результате стимуляции электрическим током, на фиг. ЗБ представлен ЭЧМ 50а, чье изображение показывает, как данный материал реагирует на воздействие электричеством. На фиг. ЗБ ЭЧМ 50 увеличился в сравнении с ЭЧМ 50 фиг. ЗА, и его длина возросла с Ь1 до Ь1 + АЬ1; где Ь1 + АЬ1 больше, чем Ь1. Увеличение зависит от размеров неактивированного материала, равно как и от количества электрического тока или электрического напряжения поданного к материалу. Считается, что специалист в данной области техники сможет определить адекватные размеры материала и необходимое количество электроэнергии для достижения желаемых целей и средств по настоящему изобретению.
В качестве альтернативы, как показано на фиг. ЗВ и ЗГ, электрочувствительный материал может представлять собой сегментный ЭЧМ 52 состоящий из по меньшей мере двух сегментов 54, последовательно уложенных в продольном направлении. На фиг. ЗВ изображен вид в перспективе сегментного ЭЧМ 52 в расслабленном состоянии, при воздействии прилагаемой электрической энергии на сегментный ЭЧМ 52 он расширяется до образования расширенного ЭЧМ 52а (фиг. ЗЭ) с длины равной Ь2 до длины равной Ь2 + ЛЬ2; где Ь2 + ЛЬ2 больше, чем Ь2. При помощи сегментной конструкции может быть получено преимущество, выражающееся в большем контроле и гибкости увеличения объема ЭЧМ. В данном случае отдельный сегмент 54 может быть увеличен в объеме путем выборочного воздействия на него электрической энергией, либо совокупные сегменты 54 могут последовательно увеличиваться в объеме, чтобы воздействовать на манеру расширительного воздействия, осуществляемого расширением объема сегментного ЭЧМ 52. Необходимо отметить, что в то время как на фиг. ЗА-ЗГ изображено лишь линейное расширение, ЭЧМ (50, 52) могут также увеличиваться и в радиальном направлении.
Во время проведения соответствующей операции реликтовый флюид, находящийся в представляющем интерес пласте 6, попадает в пробоотборник 14, проходит вдоль трубопровода 60 для всасывания флюида во впускное отверстие 61, заполняя таким образом цилиндр 58. Обычно, когда цилиндр 58 заполняется реликтовым флюидом, поршень 68 движется вниз по направлению к полости 66. Это движение может осуществляться в результате перепада давления, оказываемого на поршень 68, вызываемого присутствием флюида, либо в результате воздействия пружины (не показана), помещаемой внутрь цилиндра 58 и возвращающей поршень обратно.
Когда необходимое количество флюида поступит в цилиндр 58, ЭЧМ 50, помещенный в полости 66, подвергается стимуляции электрическим током. Необходимо отметить, что сегментный ЭЧМ 52 может использоваться вместо ЭЧМ 50, или оба этих меняющих свой объем материала могут быть использованы одновременно. Как обсуждалось ранее, электрический стимул приводит к увеличению объема ЭЧМ 50, это увеличение объема, в свою очередь, толкает поршневой шток 70, заставляя последний выйти из полости 66. Поскольку поршневой шток 70 выходит из полости 66 (ход поршня вверх), поршень 68
- 4 011817 перемещается вдоль цилиндра 58, прилагая движущую силу к флюиду, находящемуся внутри цилиндра 58. Данная движущая сила повышает давление флюида, заставляя его, тем самым, перемещаться из цилиндра 58 через выпускное отверстие 65 и трубопровод 64 для отвода флюида в резервуар-хранилище. Как хорошо известно, стратегическое позиционирование и ориентирование впускного и выпускного запорных клапанов (62, 63) позволяет флюиду двигаться в цилиндр 58 из пласта 6 во время хода поршня вниз и из цилиндра 58 в резервуар-хранилище флюида во время хода поршня вверх.
В другом возможном варианте, как показано пунктирными линиями на фиг. 4, трубопровод 60а для всасывания реликтового флюида соединен с корпусом 57 при помощи впускного отверстия 61а. В данном случае впускное отверстие 61а проходит через насос 56 для отбора флюида в зоне корпуса 57, находящейся поблизости от ЭЧМ, размещенного в полости 66. В данной конфигурации выталкивание поршня 68 в цилиндр 58 под воздействием увеличения объема ЭЧМ 50 уменьшает давление на тыльную сторону поршня 68 втягивая, таким образом, пластовую жидкость из пласта 6. Более того, подобно впускному отверстию 61а, выпускное отверстие 65а данного альтернативного варианта осуществления изобретения аналогичным образом расположено поблизости от ЭЧМ, размещенного в полости 66. Таким образом, жидкость, втянутая в цилиндр 58 во время увеличения объема ЭЧМ 50, выталкивается из цилиндра 58 во время хода поршня 68 вниз.
Вариант насоса 56 для отбора флюида, изображенный на фиг. 5, включает удлиненный корпус 57а с цилиндром 58а, по существу, цилиндрической формы для продольного перемещения поршня 68а внутри этого цилиндра. Аналогично поршню 68 в варианте, изображенном на фиг. 4, поршень 69а обладает дискообразной конфигурацией, позволяющей ему совершать осевые перемещения внутри цилиндра 58а. Однако используемые в данном случае поршневые штоки (74, 75) данного варианта осуществления изобретения отходят соответствующим образом от обеих сторон поршня (71а, 72а). Поршневые штоки (74, 75) входят в соответствующую переднюю и заднюю полости (76, 73), расположенные в противоположных концах цилиндра 58а. Далее, в данном варианте осуществления изобретения, трубопроводы для всасывания флюида 60а соединяются с цилиндром 58а посредством впускных отверстий 61а, находящихся по обеим сторонам от поршня 68а. Аналогичным образом трубопроводы для отвода флюида соединяются с цилиндром 58а посредством выпускных отверстий 65а, которые также располагаются по обеим сторонам от поршня 68а. На другом конце трубопроводы 60а для всасывания флюида соединены с пробоотборником, что позволяет реликтовому флюиду попадать в цилиндр 58а по этим трубопроводам. Как и в случае с вариантом, показанным на фиг. 5, в данном варианте осуществления изобретения другой конец трубопроводов 64а для отвода флюида подсоединен к резервуару-хранилищу флюида, взятого в качестве образца. В трубопроводе 60 для всасывания флюида расположены впускные запорные клапана 62а, которые позволяют флюиду течь лишь в направлении цилиндра 58а. В трубопроводах 64а для отвода флюида расположены выпускные запорные клапаны 63а, которые позволяют флюиду течь из цилиндра в направлении к резервуару-хранилищу флюида, взятого в качестве образца, но препятствуют его обратному движению. В каждой из полостей 76, 73 расположено определенное количество ЭЧМ 50.
При работе варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 5, осевое перемещение поршня 68а осуществляется в результате стимуляции любого из ЭЧМ 51, находящихся в передней полости 76, или ЭЧМ 53, находящихся в задней полости 73. Как было отмечено выше, стимуляция электрическим током реагирующих на это воздействие материалов может вызывать увеличение их размеров. В случае с насосом 56а для отбора флюида увеличение размера ЭЧМ 51 или ЭЧМ 53 приводит к движению поршня 68а вдоль оси цилиндра 58а. Перемещение поршня 68а в любом направлении приводит к увеличению давления флюида внутри цилиндра 58а в части, которую поршень 68а сдвигает вперед, что заставляет жидкость из этой части перемещаться в резервуар-хранилище флюида через трубопровод 64 для отвода флюида. Более того, в другой части цилиндра 58а давление флюида уменьшается, что приводит к всасыванию реликтового флюида из пласта 6 в пробоотборник 14, и далее в данную часть цилиндра 58а. Когда ход поршня 68а достигает своего предела, стимулирование электричеством увеличенного в объеме ЭЧМ 51 или 53 прекращается и электрическая энергия затем начинает подаваться к другому ЭЧМ 51 или 53, чтобы повторить процесс одновременного выдавливания флюида из одной части цилиндра 58а и всасывания флюида в другую часть цилиндра. Соответственно стимулирование электричеством не должно одновременно осуществляться в отношении обоих ЭЧМ 51 и ЭЧМ 53, а наоборот, должно применяться в раздельной последовательности. Использование настоящего изобретения, таким образом, позволяет извлекать образцы реликтового флюида под давлением из представляющего интерес пласта 6 и помещать их в резервуар для проб для последующего анализа. Сохранение реликтового флюида под давлением позволяет содержать образец выше точки насыщения флюида сохраняя все компоненты внутри взятой пробы.
Вариант насоса 78 для отбора флюида, изображенный на фиг. 6, включает поршень 80, цилиндр 82, поршневой шток 86, сегмент 88 ЭЧМ, стержневой анкер 92, установочную поверхность 94, защемляющий ограничитель 100 движения поршня при такте расширения, защемляющий ограничитель 102 движения поршня при такте сжатия и, опционально, гаситель 98 колебаний. Установочная поверхность 94 далее включает опоры 95, которые отходят перпендикулярно от основного корпуса установочной поверхности 94. Опоры 95 содержат первое 97 и второе 99 отверстия, в которые помещены соответствующие
- 5 011817 защемляющие ограничители движения поршня (100, 102). Цилиндр 82 выполнен вытянутым и располагается внутри в целом цилиндрического кожуха 84. Внутренний диаметр цилиндра 82 позволяет поршню 80 входить в цилиндр в продольном направлении и осуществлять в нем осевые возвратнопоступательные движения. Поршень 80 обладает дискообразной конфигурацией с округлым наружным диаметром, который должен соответствовать размерам и конфигурации внутреннего диаметра цилиндра 82. Является предпочтительным, чтобы соответствующие размеры наружной окружности поршня 80 и внутреннего диаметра цилиндра были достаточно близки, чтобы образовать герметичное уплотнение вдоль наружного диаметра поршня 80. Для герметизации на наружном диаметре поршня 80 могут располагаться уплотнения (не показаны).
Поршневой шток 86 прикреплен к тыльной части поршня 80 и выходит из кожуха цилиндра 84 через отверстие 85, расположенное на задней части кожуха цилиндра 84. С другого своего края поршневой шток 86 соединен с передней частью ЭЧМ 88. Для препятствования вытеканию флюида из отверстия 85 вокруг поршневого штока 86 внутри цилиндра рядом с отверстием 85 может располагаться кольцевое уплотнение 96.
На промежутке между кожухом цилиндра 84 и ЭЧМ 88 поршневой шток 86 проходит через защемляющий ограничитель 100 движения поршня при такте расширения. Защемляющий ограничитель 100 движения поршня при такте расширения входит в первое отверстие 97 одной из опор 95. Внутренний диаметр первого отверстия 97 больше, чем внешний диаметр поршневого штока 86, что позволяет защемляющему ограничителю 100 движения поршня располагаться внутри данного отверстия. Как показано, защемляющий ограничитель движения поршня представляет собой единичную деталь в форме кольца охватывающую часть длины поршневого штока 86; однако защемляющий ограничитель движения поршня может также состоять из одной или более деталей расположенных по радиусу в промежутке между поршневым штоком 86 и диаметром первого отверстия 97.
Выборочное активирование защемляющего ограничителя 100 движения поршня приводит к давлению данного ограничителя на поршневой шток 86, сила которого достаточна для эффективного защемления поршневого штока 86 в опоре 95, в силу чего прекращается перемещение поршневого штока 86 относительно опоры 95. Примеры материалов, подходящих для изготовления ограничителя 100, включают надувной пакер, увеличивающиеся в размерах материалы и электрочувствительные материалы, такие как пьезоэлектрические материалы и электроактивные полимеры.
Стержневой анкер 92 с одного края соединяется с задней частью ЭЧМ 88 и проходит через защемляющий ограничитель 102 движения поршня при такте сжатия, прежде чем завершиться в опциональном гасителе 98 колебаний. Другой конец стержневого анкера 92 может входит в гаситель 98 колебаний через отверстие 93, проходящее через стенку гасителя 98 колебаний. В гасителе 98 колебаний содержится сжимаемая жидкость, такая как, к примеру, но не ограничиваясь этим примером, силиконовое масло, соляной раствор или жидкость из пласта. Кольцевые уплотнения 96 располагаются рядом с отверстием 93, чтобы воспрепятствовать вытеканию жидкости из гасителя 98 колебаний.
Сегмент 88 ЭЧМ предпочтительно состоит из электрочувствительного материала, такого как пьезокомпозит, электроактивный полимер или любой другой электрочувствительный материал. Сегмент 88 ЭЧМ варианта изобретения изображенного на фиг. 6 показан в виде серии помещенных в стек элементов 90, где каждый из таких элементов обладает, по существу, одинаковыми размерами. Однако сегмент 88 ЭЧМ альтернативным образом может состоять из целой несегментированной части электрочувствительного материала. Далее, помещенные в стык элементы 90 могут также быть разных размеров. Кроме этого, специфические материалы, из которых состоят отдельные элементы 90, могут варьироваться, например, один или более элементов 90 могут состоять из пьезоэлементов, в то время как остальные элементы 90 могут состоять из электроактивных полимеров.
Во время работы насос 78 для отбора флюида, изображенный на фиг. 6, функционирует подобно описанным ранее насосам для отбора флюида из пласта (56, 56а), то есть насос 78 для отбора флюида соединен с пробоотборником 14 посредством трубопровода 15. Реликтовый флюид всасывается в цилиндр 82 благодаря разнице давления в цилиндре 82 и пласте 6. Перепад давления может создаваться путем понижения давления внутри цилиндра вследствие обратного хода поршня 80 в продольном направлении внутри цилиндрического кожуха 84. Перемещение поршня 80 совершается благодаря выборочному возбуждению сегмента 88 ЭЧМ и использованию, как защемляющего ограничителя 100 движения поршня при такте расширения, так и защемляющего ограничителя 102 движения поршня при такте сжатия. К примеру, стимулирование сегмента 88 ЭЧМ при одновременном ослаблении защемляющего ограничителя 102 движения поршня при такте сжатия позволяет сегменту 88 ЭЧМ увеличиваться в размерах в ответ на прилагаемое внешнее стимулирование электрическим током. Благодаря расширению сегмента 88 ЭЧМ стержневой анкер 92 проталкивается через защемляющий ограничитель 102 движения поршня при такте сжатия в направлении от сегмента 88 ЭЧМ. По завершении цикла расширения сегмента 88 ЭЧМ активируется защемляющий ограничитель 102 движения поршня при такте сжатия фиксируя, тем самым, стержневой анкер 92. После этого внешнее стимулирование сегмента 88 ЭЧМ электрическим током прекращается, в то время как защемляющий ограничитель движения поршня при такте расширения 100 находится в свободном деактивированном состоянии. Прекращение внешнего стимулирования
- 6 011817 сегмента 88 ЭЧМ электрическим током позволяет сегменту 88 ЭЧМ сжаться до нормального или ненапряженного состояния. Сжимание сегмента 88 ЭЧМ во взаимодействии с ослаблением защемляющего ограничителя 100 движения поршня при такте расширения приводит к перемещению поршневого штока 86 в направлении к сегменту 88 ЭЧМ, что, в свою очередь, ведет к перемещению поршня 80 в цилиндре в обратном направлении.
Длина хода поршня каждой последовательности стадий ослабления/активизации зависит от количества и типа электрочувствительного материала, использованного в сегменте 88 ЭЧМ, равно как и от количества и типа приложенного внешнего стимулирования. Последовательно повторяющиеся вышеописанные стадии ослабления/активизации и стимулирования оказывают постепенное воздействие на перемещение поршня, позволяя насосу 78 для отбора флюида втянуть достаточное количество реликтового флюида в цилиндр 82 для последующего анализа. Типичные объемы взятого для проб флюида могут варьироваться от 30 кубических сантиметров до более чем 900 кубических сантиметров, и часто находятся на уровне около 56 кубических сантиметров. Однако фактическое количество взятой для проб флюида зависит от специфического пласта, из которого извлекается данная жидкость, поэтому объем цилиндра 82 должен быть достаточным, чтобы вместить объем флюида отбираемой для проб.
По причине высокой чувствительности реагирующих на стимуляцию электрическим током материалов скорость перемещения и такт поршня 80 могут контролироваться с высокой точностью, что позволяет обеспечить давление внутри цилиндра 82 выше показателя точки насыщения реликтового флюида. Таким образом, одним из многих преимуществ, получаемых в результате применения предлагаемого в настоящем изобретении насоса для отбора флюида, является то, что выверенные дискретные перемещения поршня 80 не приводят к образованию больших динамических сил, которые образуются по причине циклов ускорения/замедления использующихся в настоящее время стандартных двигателей насосов для отбора флюида из пласта. Более того, по причине высокой чувствительности реагирующих на стимуляцию электрическим током материалов, скорость рабочих циклов насосов для отбора флюида из пласта согласно настоящему изобретению находится строго внутри приемлемых границ для таких эксплутационных применений.
Давление внутри цилиндра 82 может контролироваться при помощи присоединенного устройства контроля давления. Использование устройства 83 контроля давления также позволяет контролировать приведение в действие насоса 78 для отбора флюида для целей поддержания давления внутри цилиндра 82 выше точки насыщения взятой пробы флюида. Последовательность отбора флюида из пласта может происходить при постоянном давлении или при постоянной объемной скорости потока. Значения показателей уровня давления, измеряемого устройством 83 контроля давления, передаются посредством контура 87 обратной связи к блоку 79 управления насосом. Устройство 83 контроля давления может быть представлено датчиком давления и может обнаруживать наличие давления в любом узле контроля давления, который известен в настоящее время или который будет разработан в будущем. Например, устройство 83 контроля давления может контролировать уровень давления при помощи сжатого воздуха или при помощи преобразователей, которые преобразуют механическую энергию в электрическую, таких как кварцевые элементы или пьезоэлектрические составные элементы. Показатели измеряемого давления могут быть получены как в цифровом, так и в аналоговом виде.
Блок 79 управления насосом, как известно из уровня техники, может состоять из программируемого устройства, такого как компьютер или микропроцессор, запрограммированного, чтобы анализировать показатели значений измеряемого уровня давления внутри цилиндра 82 и сравнивать их с показателем значения уровня давления точки насыщения реликтового флюида. При этом блок 79 управления насосом может быть запрограммирован таким образом, что в случае, если эти два показателя давления окажутся в пределах заранее установленного диапазона уровней давления, блок управления насосом может скорректировать работу насоса 78 для отбора флюида так, чтобы уровень давления флюида внутри цилиндра 82 оставался выше его точки насыщения. Команды управления предпочтительно являются цифровыми и передаются к рабочим узлам 77 насоса 78 для отбора флюида по контуру 81 управления. Рабочие узлы 77 включают детали, обведенные пунктирной линией на фиг. 6, а также узлы, использующиеся для подвода и контроля электрического(их) сигнала(ов), подаваемого к деталям, обведенным пунктирной линией. Специалисты в данной области техники смогут установить необходимый диапазон давлений, ниже которого давление в цилиндре не должно опускаться. Также в силах специалистов запрограммировать систему контроля и управления таким образом, чтобы сравнивать полученные показатели давления с уровнем давления точки насыщения флюида и влиять на бок управления насосом, когда эти показатели попадают в упомянутый установленный диапазон давлений.
Кроме того, дополнительным преимуществом использования реагирующих на стимуляцию электрическим током материалов сегмента 88 ЭЧМ является тот факт, что дискретные постепенные перемещения насоса 78 для отбора флюида искусственно воспроизводят непрерывное или аналоговое перемещение поршня 80, что минимизирует или полностью устраняет динамическое воздействие от функционирования насоса, проявляющееся при работе использующихся в настоящее насосов для отбора флюида из пласта. Когда требуется освободить цилиндр 82 от флюида, последовательность стадий ослабления/активизации может быть изменена, что приведет к вводу поршня 80 в цилиндр 82, благодаря чему
- 7 011817 жидкость будет выведена через выпускное отверстие цилиндра для последующего хранения и(или) анализа.
Добавление опционального гасителя 98 колебаний с содержащейся внутри его сжимаемой жидкостью ведет к приложению противодействующей силы по отношению к перемещению стержневого анкера 92, что компенсирует давление, оказываемое по отношению к поршню 80. Сила противодействия, возникающая внутри сжимаемой жидкости, может быть полезна в ситуациях, когда сила, прилагаемая защемляющими ограничителями движения поршня (100, 102), является ограниченной и не обладает достаточным уровнем для зажима поршневого штока 86, чтобы противодействовать силе давления флюида, которое она оказывает на поршень 80. Также выборочно свободный конец стержневого анкера 92 может содержать поршень (не показан), чтобы увеличить силу противодействия, прилагаемую гасителем 98 колебаний. Помимо этого, сила противодействия аккумулируется внутри сжимаемой жидкости и может быть трансформирована в поступательную силу, которая будет использована для проталкивания поршня 80 обратно в цилиндр 82 после завершения цикла взятия проб флюида. В качестве альтернативы жидкости может быть использована пружина или другое эластичное устройство или материал, кинетическая энергия которого может быть преобразована в потенциальную энергию и может быть временно сохранена.
Таким образом, описанное здесь изобретение хорошо адаптировано для выполнения задач, достижения целей и получения как описанных, так и для других преимуществ. В то время как предпочтительный вариант осуществления изобретения был описан лишь для целей раскрытия изобретения, существуют многочисленные изменения в деталях, необходимых для получения желаемых результатов. Например, электрочувствительный материал может быть использован для повышения давления гидравлических систем, где производимое гидравлическое давление используется для приведения в движение описанного здесь насоса для отбора флюида. Кроме того, описанные здесь варианты насосов могут быть задействованы для измерения физических характеристик флюида, таких как, к примеру, его плотность и вязкость. При этом для измерения вязкости флюида может быть применен Закон Пуазейля, для чего измеряется изменение давления на единицу длины трубки при протекании через нее заданного количества флюида. Другие способы измерения вязкости флюида включают вращение цилиндра в флюиде и измерение соответствующего крутящего момента возникающего в нем. Вращение цилиндра может выполняться при помощи использования роторного пьезоэлектрического двигателя. Эти и другие подобные модификации могут быть применены специалистами в данной области техники в рамках настоящего изобретения, объем притязаний которого определяется в прилагаемой формулой изобретения.
Claims (22)
1. Насос для отбора проб флюида из пласта, содержащий поршень, пробоотборник для отбора пробы реликтового флюида, цилиндр, выполненный с возможностью размещения внутри него поршня и сообщающийся с пробоотборником, и приводное средство, функционально соединенное с поршнем и выполненное из электрочувствительного материала.
2. Насос по п.1, в котором электрочувствительный материал представляет собой пьезокомпозит.
3. Насос по п.2, содержащий пьезоэлектрический двигатель.
4. Насос по п.3, в котором пьезоэлектрический двигатель выбран из группы, включающей линейный пьезоэлектрический двигатель и роторный пьезоэлектрический двигатель.
5. Насос по п.1, в котором электрочувствительный материал представляет собой электроактивный полимер.
6. Насос по п.1, в котором упомянутое функциональное соединение включает непосредственное механическое крепежное средство, расположенное между приводным средством и поршнем.
7. Насос по п.1, в котором упомянутое функциональное соединение включает гидроконтур.
8. Насос по п.3, в котором пьезокомпозит включает по меньшей мере два различных пьезоэлектрических сегмента.
9. Насос по п.1, дополнительно включающий блок управления насосом и контур обратной связи, содержащий устройство контроля давления, функционально связанное с блоком управления насосом.
10. Насос по п.9, в котором устройство контроля давления выполнено с возможностью обеспечения данных, отражающих давление флюида внутри цилиндра, а блок управления насосом запрограммирован для регулирования операций насоса на основе данных о давлении флюида внутри цилиндра с возможностью поддержания давления флюида внутри цилиндра выше уровня точки насыщения.
11. Способ отбора проб реликтового флюида из подземного пласта, при осуществлении которого вводят насос для отбора флюида в скважину, прилегающую к данному подземному пласту, устанавливают сообщение для движения флюида между насосом для отбора флюида и подземным пластом, и осуществляют управление работой насоса для отбора флюида при помощи приводного средства, функционально соединенного с насосом для отбора флюида и содержащего электрочувствительный материал.
- 8 011817
12. Способ по п.11, в котором осуществляют подачу электрической энергии к приводному средству.
13. Способ по п.11, в котором электрочувствительный материал представляет собой пьезокомпозит.
14. Способ по п.13, в котором пьезокомпозит представляет собой пьезоэлектрический двигатель.
15. Способ по п.14, в котором пьезоэлектрический двигатель выбирают из группы, включающей линейный пьезоэлектрический двигатель и роторный пьезоэлектрический двигатель.
16. Способ по п.11, в котором электрочувствительный материал представляет собой электроактивный полимер.
17. Способ по п.11, в котором упомянутое функциональное соединение осуществляют непосредственно механическим крепежным средством, располагаемым между приводным средством и поршнем.
18. Способ по п.11, в котором упомянутое функциональное соединение включает гидроконтур.
19. Способ по п.13, в котором пьезокомпозит включает по меньшей мере два различных пьезоэлектрических сегмента.
20. Способ по п.13, в котором дополнительно осуществляют контроль за давлением внутри цилиндра.
21. Способ по п.20, в котором дополнительно осуществляют контроль за работой насоса для отбора флюида на основе контроля давления флюида внутри цилиндра, обеспечивая поддержание давления внутри цилиндра выше уровня точки насыщения пробы флюида.
22. Способ по п.11, в котором выбирают режим работы насоса для отбора флюида из группы, включающей работу при постоянном давлении и работу при постоянном объемном расходе.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/074,124 US20060198742A1 (en) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | Downhole uses of piezoelectric motors |
| PCT/US2006/007425 WO2006096452A2 (en) | 2005-03-07 | 2006-03-02 | Downhole uses of piezoelectric motors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200701812A1 EA200701812A1 (ru) | 2008-02-28 |
| EA011817B1 true EA011817B1 (ru) | 2009-06-30 |
Family
ID=36944280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200701812A EA011817B1 (ru) | 2005-03-07 | 2006-03-02 | Скважинное применение пьезоэлектрических двигателей |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060198742A1 (ru) |
| EP (1) | EP1856412A2 (ru) |
| JP (1) | JP2008537577A (ru) |
| CN (1) | CN100572801C (ru) |
| CA (1) | CA2600032A1 (ru) |
| EA (1) | EA011817B1 (ru) |
| WO (1) | WO2006096452A2 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012008881A1 (ru) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Kuznetsov Andrey Leionidovich | Пьезоэлектрический насос |
| WO2014027931A1 (ru) * | 2012-08-17 | 2014-02-20 | Kuznetsov Andrey Leonidovich | Насосная установка с электроприводом |
| US9599102B2 (en) | 2012-08-02 | 2017-03-21 | Andrey Leonidovich Kuznetsov | Piezoelectric pump unit |
| RU2667476C2 (ru) * | 2016-12-05 | 2018-09-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью "РЭНК" ООО "РЭНК" | Шаговый пьезоэлектрический двигатель |
| RU2715881C2 (ru) * | 2017-07-26 | 2020-03-05 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ" (ООО "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ") | Шаговый пьезодвигатель |
| RU2715880C2 (ru) * | 2017-07-26 | 2020-03-05 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ" (ООО "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ") | Пьезоэлектрический двигатель шагового типа |
| RU2756625C2 (ru) * | 2018-08-27 | 2021-10-04 | Андрей Леонидович Кузнецов | Погружная стрикционная насосная установка |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7559358B2 (en) * | 2005-08-03 | 2009-07-14 | Baker Hughes Incorporated | Downhole uses of electroactive polymers |
| US7352111B2 (en) * | 2005-12-01 | 2008-04-01 | Schlumberger Technology Corporation | Electroactive polymer pumping system |
| GB2443834B (en) * | 2006-11-07 | 2009-06-24 | Schlumberger Holdings | Vibration damping system for drilling equipment |
| US8032311B2 (en) | 2008-05-22 | 2011-10-04 | Baker Hughes Incorporated | Estimating gas-oil ratio from other physical properties |
| PL2516801T3 (pl) * | 2009-12-23 | 2018-05-30 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Narzędzia wgłębne z napędem elektromechanicznym i elektrohydraulicznym |
| WO2015030930A2 (en) | 2013-08-27 | 2015-03-05 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and mehtods for artificial lift via a downhole piezoelectric pump |
| CN104464818B (zh) * | 2014-09-30 | 2019-03-15 | 成都安吉洛克锚固技术有限公司 | 一种砂浆锚杆锚固注浆数据检测存储系统及分析方法 |
| NO339638B1 (no) | 2014-10-03 | 2017-01-16 | Expro Petrotech As | Apparat og framgangsmåte for å tilveiebringe en fluidprøve i en brønn |
| US10087719B2 (en) | 2015-12-11 | 2018-10-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for artificial lift subsurface injection and downhole water disposal |
| US11286748B2 (en) | 2016-11-15 | 2022-03-29 | Exxonmobil Upstream Research Company | Pump-through standing valves, wells including the pump-through standing valves, and methods of deploying a downhole device |
| CA3042368A1 (en) | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Exxonmobil Upstream Research Company | Hydrocarbon wells and methods cooperatively utilizing a gas lift assembly and an electric submersible pump |
| US10480501B2 (en) | 2017-04-28 | 2019-11-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Nested bellows pump and hybrid downhole pumping system employing same |
| US10760387B2 (en) | 2017-04-28 | 2020-09-01 | Exxonmobil Upstream Research Company | Cooling systems and methods for downhole solid state pumps |
| CA3078444C (en) | 2017-10-04 | 2022-03-15 | Exxonmobil Upstream Research Company | Wellbore plungers with non-metallic tubing-contacting surfaces and wells including the wellbore plungers |
| US20190234211A1 (en) * | 2018-02-01 | 2019-08-01 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Formation fluid sampling module |
| US11762117B2 (en) | 2018-11-19 | 2023-09-19 | ExxonMobil Technology and Engineering Company | Downhole tools and methods for detecting a downhole obstruction within a wellbore |
| US11668167B2 (en) | 2018-12-07 | 2023-06-06 | ExxonMobil Technology and Engineering Company | Protecting gas lift valves from erosion |
| US11193354B2 (en) | 2018-12-07 | 2021-12-07 | Baker Hughes Holdings Llc | Motors for downhole tools devices and related methods |
| US11365613B2 (en) | 2018-12-07 | 2022-06-21 | Exxonmobil Upstream Research Company | Electrical submersible pump motor adjustment |
| US11519260B2 (en) | 2018-12-13 | 2022-12-06 | Exxonmobil Upstream Research Company | Rod pump position measurement employing wave-based technologies |
| US11078775B2 (en) | 2018-12-18 | 2021-08-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Acoustic pressure wave gas lift diagnostics |
| US11208875B2 (en) | 2019-01-04 | 2021-12-28 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of conducting plunger lift operations using a sphere and sleeve plunger combination |
| US11326426B2 (en) | 2019-05-29 | 2022-05-10 | Exxonmobil Upstream Research Company | Hydrocarbon wells including gas lift valves and methods of providing gas lift in a hydrocarbon well |
| US11555388B2 (en) | 2019-10-30 | 2023-01-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | Self-adjusting gas lift system |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3194162A (en) * | 1962-11-15 | 1965-07-13 | Clevite Corp | Piezoelectric fuel injector |
| US4073276A (en) * | 1975-03-04 | 1978-02-14 | Cav Limited | Fuel injection pumping apparatus |
| US4735185A (en) * | 1985-06-14 | 1988-04-05 | Nippondenso Co., Ltd. | Apparatus for feeding high-pressure fuel into engine cylinder for injection control |
| US6301959B1 (en) * | 1999-01-26 | 2001-10-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Focused formation fluid sampling probe |
| US6886509B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-05-03 | Mahle Ventiltrieb Gmbh | Hydraulic actuator for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine |
| US6923916B1 (en) * | 2002-10-18 | 2005-08-02 | Hitachi High-Technologies Corporation | Liquid chromatograph pump and control method therefor |
| US20060158065A1 (en) * | 1999-07-20 | 2006-07-20 | Sri International A California Corporation | Electroactive polymer devices for moving fluid |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3859851A (en) * | 1973-12-12 | 1975-01-14 | Schlumberger Technology Corp | Methods and apparatus for testing earth formations |
| FR2448621A1 (fr) * | 1979-02-09 | 1980-09-05 | Inst Francais Du Petrole | Sonde a patin rotatif pour effectuer des mesures dans un forage |
| US4522745A (en) * | 1982-11-17 | 1985-06-11 | Chevron Research Company | Fused 5,6,5-membered heterocyclic electroactive polymers |
| US5115880A (en) * | 1989-05-08 | 1992-05-26 | Halliburton Geophysical Services | Piezoelectric seismic vibrator with hydraulic amplifier |
| US5353637A (en) * | 1992-06-09 | 1994-10-11 | Plumb Richard A | Methods and apparatus for borehole measurement of formation stress |
| US5303775A (en) * | 1992-11-16 | 1994-04-19 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for acquiring and processing subsurface samples of connate fluid |
| US5377755A (en) * | 1992-11-16 | 1995-01-03 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for acquiring and processing subsurface samples of connate fluid |
| US5313025A (en) * | 1993-05-05 | 1994-05-17 | Halliburton Logging Services, Inc. | Displacement amplified acoustic transmitter |
| US6781284B1 (en) * | 1997-02-07 | 2004-08-24 | Sri International | Electroactive polymer transducers and actuators |
| CN2353926Y (zh) * | 1998-10-20 | 1999-12-15 | 河间市贵昌深井特种抽油机有限公司 | 机电一体型抽油泵 |
| US6339886B1 (en) * | 1998-12-22 | 2002-01-22 | Baker Hughes, Inc. | Remotely measured caliper for wellbore fluid sample taking instrument |
| US6321845B1 (en) * | 2000-02-02 | 2001-11-27 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus for device using actuator having expandable contractable element |
| AU2001238675A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-09-03 | Sri International | Electroactive polymer thermal electric generators |
| CA2385376C (en) * | 2000-07-20 | 2005-04-05 | Baker Hughes Incorporated | Drawdown apparatus and method for in-situ analysis of formation fluids |
| AU2001283388A1 (en) * | 2000-08-15 | 2002-02-25 | Baker Hughes Incorporated | Formation testing apparatus with axially and spirally mounted ports |
| US6439556B1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-08-27 | Delphi Technologies, Inc. | Active decoupler hydraulic mount |
| GB2392980B (en) * | 2001-05-15 | 2005-06-15 | Baker Hughes Inc | Method and apparatus for downhole fluid characterization using flxural mechanical resonators |
| US6675914B2 (en) * | 2002-02-19 | 2004-01-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pressure reading tool |
| JP4292821B2 (ja) * | 2003-02-17 | 2009-07-08 | セイコーエプソン株式会社 | 流体装置 |
| US6998999B2 (en) * | 2003-04-08 | 2006-02-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Hybrid piezoelectric and magnetostrictive actuator |
| US7234519B2 (en) * | 2003-04-08 | 2007-06-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flexible piezoelectric for downhole sensing, actuation and health monitoring |
| US7799278B2 (en) * | 2004-07-06 | 2010-09-21 | Schlumberger Technology Corporation | Microfluidic system for chemical analysis |
-
2005
- 2005-03-07 US US11/074,124 patent/US20060198742A1/en not_active Abandoned
-
2006
- 2006-03-02 EP EP06736700A patent/EP1856412A2/en not_active Withdrawn
- 2006-03-02 CA CA002600032A patent/CA2600032A1/en not_active Abandoned
- 2006-03-02 JP JP2008500765A patent/JP2008537577A/ja active Pending
- 2006-03-02 EA EA200701812A patent/EA011817B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-03-02 CN CNB2006800075463A patent/CN100572801C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-02 WO PCT/US2006/007425 patent/WO2006096452A2/en active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3194162A (en) * | 1962-11-15 | 1965-07-13 | Clevite Corp | Piezoelectric fuel injector |
| US4073276A (en) * | 1975-03-04 | 1978-02-14 | Cav Limited | Fuel injection pumping apparatus |
| US4735185A (en) * | 1985-06-14 | 1988-04-05 | Nippondenso Co., Ltd. | Apparatus for feeding high-pressure fuel into engine cylinder for injection control |
| US6301959B1 (en) * | 1999-01-26 | 2001-10-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Focused formation fluid sampling probe |
| US20060158065A1 (en) * | 1999-07-20 | 2006-07-20 | Sri International A California Corporation | Electroactive polymer devices for moving fluid |
| US6886509B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-05-03 | Mahle Ventiltrieb Gmbh | Hydraulic actuator for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine |
| US6923916B1 (en) * | 2002-10-18 | 2005-08-02 | Hitachi High-Technologies Corporation | Liquid chromatograph pump and control method therefor |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012008881A1 (ru) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Kuznetsov Andrey Leionidovich | Пьезоэлектрический насос |
| US9273676B2 (en) | 2010-07-15 | 2016-03-01 | Renk Limited Liability Company | Piezoelectric pump |
| US9599102B2 (en) | 2012-08-02 | 2017-03-21 | Andrey Leonidovich Kuznetsov | Piezoelectric pump unit |
| WO2014027931A1 (ru) * | 2012-08-17 | 2014-02-20 | Kuznetsov Andrey Leonidovich | Насосная установка с электроприводом |
| RU2667476C2 (ru) * | 2016-12-05 | 2018-09-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью "РЭНК" ООО "РЭНК" | Шаговый пьезоэлектрический двигатель |
| RU2715881C2 (ru) * | 2017-07-26 | 2020-03-05 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ" (ООО "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ") | Шаговый пьезодвигатель |
| RU2715880C2 (ru) * | 2017-07-26 | 2020-03-05 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ" (ООО "ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ") | Пьезоэлектрический двигатель шагового типа |
| RU2756625C2 (ru) * | 2018-08-27 | 2021-10-04 | Андрей Леонидович Кузнецов | Погружная стрикционная насосная установка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006096452A3 (en) | 2007-07-26 |
| US20060198742A1 (en) | 2006-09-07 |
| CN101137844A (zh) | 2008-03-05 |
| WO2006096452A2 (en) | 2006-09-14 |
| EP1856412A2 (en) | 2007-11-21 |
| CA2600032A1 (en) | 2006-09-14 |
| JP2008537577A (ja) | 2008-09-18 |
| CN100572801C (zh) | 2009-12-23 |
| EA200701812A1 (ru) | 2008-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA011817B1 (ru) | Скважинное применение пьезоэлектрических двигателей | |
| CN1826455B (zh) | 改进的泡点压力井下pv测试 | |
| RU2354827C2 (ru) | Инструмент и способ для оценки пласта | |
| RU2074316C1 (ru) | Устройство для определения характеристик пласта в нисходящей скважине и способ определения характеристик пласта в нисходящей скважине | |
| US10738607B2 (en) | Downhole formation testing and sampling apparatus having a deployment linkage assembly | |
| US20040216874A1 (en) | Apparatus and Method for Controlling the Pressure of Fluid within a Sample Chamber | |
| RU2391503C2 (ru) | Способ и устройство для анализа флюида | |
| US9243628B2 (en) | Adaptive pump control for positive displacement pump failure modes | |
| MXPA05006833A (es) | Herramienta para verificar formaciones en una perforacion. | |
| WO2002103159A1 (fr) | Appareil pour prelever des echantillons et realiser une diagraphie dans toutes les zones de production d'un puits | |
| NO319932B1 (no) | Anordning og fremgangsmate for formasjonstesting av en uforet bronn | |
| CN102926369B (zh) | 一种预钻式旁压仪、自钻式旁压仪及自钻式旁压设备 | |
| EP3266979A1 (en) | Formation environment sampling apparatus, systems, and methods | |
| CN103237957A (zh) | 用于测量地下地层中的压力的方法 | |
| AU2019352495A1 (en) | Apparatus and method for performing formation stress testing in an openhole section of a borehole | |
| EP0646215B1 (en) | Method and apparatus for pressure, volume, and temperature measurement and characterization of subsurface formations | |
| CN109696324A (zh) | 一种岩土钻孔中岩土体的原位围压实验装置 | |
| CN109580375A (zh) | 一种地表原位岩土三轴压缩测试装置 | |
| US10145240B2 (en) | Downhole formation fluid sampler having an inert sampling bag | |
| Ayers et al. | Design of a multi‐level monitoring well for continuous sample collection | |
| AU745242B2 (en) | Early evaluation system with pump and method of servicing a well | |
| Peterson et al. | Discrete interval sampling and pressure measurements in uncased boreholes using a zone-of-interest groundwater sampler (ZOIGS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |