EP1232330B1 - Procede et dispositif de simulation sismique de formations contenant des liquides - Google Patents

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EP1232330B1
EP1232330B1 EP99962880A EP99962880A EP1232330B1 EP 1232330 B1 EP1232330 B1 EP 1232330B1 EP 99962880 A EP99962880 A EP 99962880A EP 99962880 A EP99962880 A EP 99962880A EP 1232330 B1 EP1232330 B1 EP 1232330B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plunger
cylinder
well
bore
chamber
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99962880A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1232330A1 (fr
EP1232330A4 (fr
Inventor
Sergey A. Kostrov
William O. Wooden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Seismic Research Corp
Applied Seismic Res Corp
Original Assignee
Applied Seismic Research Corp
Applied Seismic Res Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Applied Seismic Research Corp, Applied Seismic Res Corp filed Critical Applied Seismic Research Corp
Publication of EP1232330A1 publication Critical patent/EP1232330A1/fr
Publication of EP1232330A4 publication Critical patent/EP1232330A4/fr
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Publication of EP1232330B1 publication Critical patent/EP1232330B1/fr
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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
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production

Definitions

  • the present invention relates to a shock wave generating method and device and, more particularly, to a method and device for repeatedly generating shock waves in an injection well borehole to increase oil recovery and oil production and to carry out the continuous seismic survey of oil an bearing formation.
  • Seismic surveys taken at different stages in the life of an oil field, are used to locate pockets of hydrocarbons. These types of surveys are generally referred to as 4-D seismic surveys which incorporate data relating to depth, width, length and time. Problems have been encountered because of the lack of compatibility of surveys performed at various times. Analysis of the data is expensive and often unreliable.
  • seismic waves In conducting seismic surveys, energy is released that travels through the earth in the form of vibrations called seismic waves.
  • the seismic waves move in all directions and gradually grow weaker as the distance increases from the source.
  • Body waves the fastest seismic waves, move through the earth.
  • Body waves may be compression waves or shear waves.
  • Compressional waves push and pull the rock.
  • Shear waves make rocks move from side to side.
  • Compressional waves can travel through solids, liquids, or gasses, but shear waves can pass only through solids.
  • Compressional waves are the fastest seismic waves and are often referred to as primary waves.
  • Shear waves travel slower and are referred to as secondary waves.
  • Seismograph instruments are equipped with sensors called seismometers that can detect ground motions caused by seismic waves.
  • a seismograph produces wavy lines that reflect the size of seismic waves passing beneath it.
  • the record of the wave called a seismogram, is printed on paper, film or recording tape or is stored and displayed by computers.
  • Seismic or elastic wave stimulation is a known technique for enhancing oil recovery from an oil bearing bed as described in "Elastic-Wave Stimulation of Oil Production: A Review of Methods and Results,” Geophysics Vol. 59, No. 6 (June 1994).
  • Kostrov USSR Patent No. 1,674,597 granted May 1, 1991 discloses a well hydro-acoustic generator comprising a frame with inlets and outlets, a conical nozzle, a resonant diaphragm and a conical deflector.
  • the conical deflector has a particular angle providing optimum reflection of waves created by the generator and the resonant diaphragm such that the whole energy of the wave is transferred into the direction of the casing wall.
  • the U. S. Patent O Vagin No. 5,586,602 discloses a method and apparatus for increasing the effectiveness of shock wave stimulation of oil-bearing formations which includes a pumping unit arranged at the wellhead, a tubing string which extends downwardly into the production casing of the well, a stuffing box arranged on top of the tubing string, a cylinder connected with the bottom of the tubing string, and a plunger which reciprocates up and down within the tubing string and cylinder. As the plunger moves upwardly, the fluid in the tubing string is compressed. At the top of the pumping unit upstroke, the plunger exits the top of the cylinder so that the fluid in the tubing string is discharged into the production casing, thereby generating a shock wave.
  • Roberts U. S. Patent No. 5, 950,726 discloses well stimulation apparatus which employs an underground casing which provides a sealed vessel in which is supported a tubing string.
  • the casing the tubing string are filled with a working fluid and a pumping unit reciprocates a plunger within the tubing string to cyclically pressurize and depressurize the working fluid for creating elastic wave energy.
  • a hollow conical projector is supported at the lower end of a pump barrel to amplify and direct energy waves.
  • Working fluid substantially fills the tubing assembly and the sealed vessel formed by the well head, the casing and a bridge plug installed above perforations in a live or abandoned well.
  • Vagin Patent No. 5,586,602, Wagner et al Patent No. 5,836,389 and Roberts Patent No. 5,950,726 disclose processes which require that the well be completely filled with liquid and sealed for forming a closed system.
  • the present invention was developed to overcome these and other drawbacks of the prior devices by providing an improved method and apparatus for producing an elastic shock wave in a borehole which includes pumping means arranged at the wellhead, a tubing string extending downwardly into the production casing of the well, a hollow cylinder assembly connected with the bottom of the tubing string, and a pair of plungers arranged within the cylinder assembly for compressing liquid contained within the cylinder assembly and discharging the compressed liquid into the production casing, thereby generating a shock wave.
  • a primary object of a first embodiment of the present invention is to provide an apparatus for producing a shock wave in a borehole, such as a well, which includes a pumping unit arranged at the wellhead, a tubing string extending downwardly into the production casing of the well, a hollow cylinder assembly connected with the bottom of the tubing string, and a pair of plungers arranged within the cylinder assembly and connected with the pumping unit with sucker rods and a polish rod for compressing liquid contained within the cylinder assembly and discharging the compressed liquid into the production casing, thereby generating a shock wave.
  • the cylinder assembly includes a hollow upper cylinder, a hollow lower cylinder arranged below the upper cylinder, a crossover cylinder arranged between the upper and lower cylinders, and a compression cylinder containing a compression chamber arranged between the crossover cylinder and the upper cylinder.
  • the lower cylinder has a larger inner diameter than the upper cylinder and the lower plunger has a larger diameter than the upper plunger.
  • the internal bore of the lower cylinder is adapted to receive the lower plunger
  • the internal bore of the upper cylinder is adapted to receive the upper plunger.
  • the lower plunger Due to the lower plunger having a greater diameter than the upper plunger, the volume of the compression chamber is reduced and the liquid contained therein becomes compressed. When the pumping unit reaches the top of its stroke, the lower plunger allows the compressed liquid contained in the compression chamber to be discharged into the well.
  • the lower plunger includes an internal bore and a ball for selectively allowing the passage of liquid upwardly through the lower plunger into the compression chamber when the lower plunger is displaced downwardly.
  • It is a further object of the present invention to provide a method of producing a shock wave in a borehole which includes the steps of installing a tubing string and cylinder assembly in the borehole, filling the borehole and cylinder assembly with a liquid, providing a pair of plungers in the cylinder assembly, and displacing the plungers to compress the liquid contained in the cylinder assembly and discharge the liquid into the borehole.
  • the first embodiment of the apparatus is installed in a borehole so that the hydrostatic fluid level in the well is higher than the top of the upper cylinder.
  • the motion of the pumping unit causes the plungers to move up and down in the upper and lower cylinders.
  • the liquid in the compression chamber is compressed and at the top of the stroke, the lower plunger allows liquid to flow past lower plunger into lower cylinder.
  • the compressed liquid contained in the compression chamber is released, thereby generating a shock wave which propagates downwardly until it strikes the bottom of the well and propagates farther into the formation.
  • the upper part of the lower plunger is reinserted into the lower cylinder while the upper plunger remains inside the upper cylinder, thereby providing the seal needed to compress the liquid in the compression chamber during the upstroke.
  • a primary object of the second embodiment of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a shock waves in a borehole of the injection well which includes a pumping unit arranged at the wellhead, a tubing string extending downwardly into production casing of the injection well, packer installed on tubing string, perforated cylinder connected with the bottom of the tubing string below a packer, a sealing device installed at the bottom of the perforated cylinder, a hollow cylinder assembly connected with the bottom of a sealing device, amplifier installed at the bottom of the cylinder assembly and a plunger assembly arranged within the cylinder assembly and connected via the sealing device with the pumping unit by means of sucker rod string, having at least one sucker rod and a polish rod for vacuuming water contained within cylinder assembly and discharging the water containing in the production casing into the vacuumed volume of the cylinder assembly on downstroke, thereby generating a shock waves.
  • the cylinder assembly includes a vacuum chamber connected with a bottom of the sealing device, a hollow lower cylinder arranged below the vacuum chamber and a preventive cylinder arranged between the vacuum chamber and lower cylinder.
  • the internal bore of a lower cylinder is adapted to receive the lower plunger.
  • the plunger When the plunger is displaced upwardly in the cylinder assembly, the plunger travels into the vacuum chamber and the volume of vacuum chamber is decreased and the water contained therein becomes compressed.
  • the pumping unit reaches the top of its stroke, the bottom of the plunger exits from the top of the lower cylinder allowing the compressed water contained in vacuum chamber to be discharged into the casing generating shock wave.
  • It is another object of present invention to provide an apparatus for producing a shock wave in borehole of injection well in which a string of sucker rods installed inside the vacuum chamber includes a stabilizing rod installed on the top of plunger and the length of stabilizing rod is defined by expression: L sr ⁇ ⁇ Id sr ⁇ 1 n ⁇ E P ( D 2 lp - D 2 up ) 1 ⁇ 2 , where L sr is the length of stabilizing rod, ⁇ 3.14, I is the main central radius of inertia of cross section of middle rod, d sr is a diameter of middle rod, E is modulus of elasticity of the rod's material, P is the pressure inside the vacuum chamber, D p is the diameter of plunger, D is is the inner diameter of sealing device, n is a safety coefficient.
  • It is further object of present invention to provide a method of producing a shock waves in a borehole of injection well which includes the steps of installing in borehole of injection well a tubing string with packer, perforated cylinder connected with the bottom of the tubing string and installed below the packer, the sealing device connected with the bottom of perforated cylinder and the cylinder assembly connected with the sealing device and including preventive cylinder installed on the top of lower cylinder and amplifier installed at the bottom of lower cylinder, providing a plunger assembly including at least one sucker and stabilizing rods inside the cylinder assembly, and displacing the plunger to vacuum the water contained in the cylinder assembly and discharge water contained in borehole into vacuumed volume of the cylinder assembly on downstroke or discharge the compressed water contained in cylinder assembly into borehole of injection well on upstroke.
  • a d sw is defined by the formulae:
  • a d sw ⁇ w ⁇ g ⁇ H lc ⁇ 1 - 4 ⁇ ⁇ a ⁇ V c k , ⁇ ⁇ D 2 p - D 2 is ⁇ L str
  • ⁇ w is a water density
  • ⁇ a is a coefficient of air/gas content in the injected water
  • Vc is a volume of the vacuum chamber
  • D p is a diameter of plunger
  • Dis is an inner diameter of sealing device
  • k is the a adiabatic coefficient
  • L str is the length of stroke
  • g is the constant of the acceleration of gravity
  • H lc is the depth of installation of the lower cylinder.
  • a u sw is defined by the formula:
  • It is another object of present invention to provide a method for producing of shock wave in borehole of injection well in which the amplifier is installed on the distance S from the bottom of the well defined by formulae: S c 2 ⁇ f , where c is a sound of speed of water containing in borehole, f is dominant frequency of formation.
  • the second embodiment of the apparatus is installed inside a borehole of injection well so that the fluid level in the borehole of the injection well is higher than the depth of the installation of packer thereby filling the borehole and the cylinder assembly by the fluid/water.
  • the motion of pumping unit causes the plunger to move down and up in the cylinder assembly.
  • On downstroke the plunger is moved downward inside the cylinder assembly thereby providing the vacuuming water contained in vacuum chamber due to the increase of the volume of cylinder assembly while the sealing device provides the necessary sealing of the volume of cylinder assembly.
  • a device 2 for producing a shock wave in a borehole or well 4 The device includes a pumping unit 6 arranged at the wellhead, a tubing string 8 extending downwardly into the perforated production casing 10 of the well, and a cylinder assembly 12 connected with the lower end 8a of the tubing string.
  • a casing valve 14, a tubing valve 16, and a stuffing box 18 are also arranged at the wellhead.
  • the cylinder assembly 12 includes an upper cylinder 20 connected with the lower end of the tubing string 8a, a compression cylinder 22 connected with the lower end of the upper cylinder 20, a crossover cylinder 24 connected with the bottom of the compression cylinder 22, and a lower cylinder 26 connected with the bottom of the crossover cylinder 24.
  • the upper cylinder contains an internal bore 21, the compression cylinder contains a compression chamber 23, and the lower cylinder contains an internal bore 27, and an opening 28 in its lower end.
  • a plunger assembly 30 includes an upper plunger 32 adapted to fit within the internal bore 21 of upper cylinder 20, and a lower plunger 34 adapted to fit within the internal bore 27 of lower cylinder 26.
  • the diameter of the upper plunger 32 is smaller than the diameter of the lower plunger 34.
  • the upper plunger 32 is connected with the pumping unit 6 with a polish rod 35 which extends through the stuffing box 18, and a plurality of sucker rods 36 which extend through the tubing string 8.
  • One or more connection rods 38 connect the upper plunger 32 with the lower plunger 34.
  • the lower plunger 34 includes an upper portion 34a having a smooth outer surface 40 which forms a generally water-tight seal with the internal bore 27 of the lower cylinder 26, and a lower portion 34b which contains a plurality of flow channels 42.
  • a flow-through bore 44 extends longitudinally through the plunger from a ball chamber 46 contained in the upper portion of the plunger to the lower end 34c of the plunger.
  • a seating ring 48 is arranged between the ball chamber 46 and the flow-through bore 44.
  • the ball chamber 46 includes ports 50 and contains a ball 52 adapted to mate with seating ring 48.
  • the ball 52 engages the seating ring 48, thereby preventing the flow of liquid through the flow-through bore 44.
  • the ball 52 disengages the seating ring 48, thereby allowing liquid to flow upwardly through the flow-through bore 44 into the compression chamber 23.
  • the well 4 and cylinder assembly 12 are filled with a suitable liquid 54, such as water.
  • a suitable liquid 54 such as water.
  • the hydrostatic level of the liquid in the well must be higher than the top of the upper cylinder 20.
  • the volume in the cylinder assembly between the bottom of the upper plunger 32 and the lower plunger 34 is reduced. Accordingly, the water contained therein is compressed.
  • the volume reduction is due to the fact that the large diameter lower plunger 34 displaces more liquid than the small diameter upper plunger 32 as each moves in tandem upwardly in the cylinder assembly 12.
  • the high efficiency of the present invention is due to the high power of the shock wave created.
  • a high power wave can be created because the maximum pressure is not limited by the working pressure of the stuffing box, the "floating" of the polish rod, or other possible casing leaks.
  • the present invention does not require that the borehole volume be sealed, the need for a cement plug is eliminated.
  • the present invention can be arranged in the vicinity of the bottom of the well, thereby reducing energy losses of the shock wave traveling in the casing.
  • a bridge plug may be set in the casing above the bottom of the well, if it is deemed expedient to do so, to effect hydraulic isolation of a section of the well bore. It should be understood that if a bridge plug is installed in the well bore between the bottom of the well and the device for producing a shock wave, the location where the bridge plug is installed is deemed to be the bottom of the well.
  • the numeral 102 generally designates a device for producing shock waves in an injection well 121.
  • Other surface equipment, such as a casing valve, a tubing valve connected to an injection line and a stuffing box as illustrated in Figure 1 of the drawing are also employed in combination with the device illustrated in Figures 4 and 5 of the drawing.
  • a tubing string 103 extends downwardly into a production casing 113 and a packer 115 is installed in the tubing string 103.
  • a perforated cylinder 114 is installed at the lower end of tubing string 103 below the packer 115, which in turn is installed below the fluid level F in the injection well.
  • a sealing device 105 is installed at the end of a perforated cylinder 114 and is connected to a cylinder assembly 122.
  • a bridge plug 132 may be set in the well bore above the bottom of the well 131 to effect hydraulic isolation of the section of the bore hole above the bridge plug from the portion of the bore hole below the bore plug. If a bridge plug is installed in the well bore, the depth of the well is considered the depth at which the bridge plug is installed.
  • the cylinder assembly 122 includes a vacuum tube 107 connected with the lower end of the sealing device 105, preventive cylinder 109 connected with the bottom of the vacuum tube 107, lower cylinder 110 connected with the bottom of the preventive cylinder 109 and an amplifier 112 connected with the bottom of the lower cylinder 110.
  • the sealing device 105 contains the sealing rod 106
  • the cylinder assembly 122 contains a vacuum chamber 126
  • lower cylinder 110 contains an internal bore 127
  • amplifier 112 has a diffuser 128.
  • a plunger assembly 129 includes plunger 111 adapted to fit within the internal bore 127 of lower cylinder 110, at least one the stabilizing rod 118 and at least one sucker rod 108.
  • the lower plunger 111 is connected with the pumping unit 101 with a polish rod 120 which extends through the stuffing box 117, plurality of sucker rods 104 which extend through tubing string 103, at least one sucker rod 108 and at least one the stabilizing rod 118 installed in the cylinder assembly 122.
  • a sealing device 105 preferably includes one or more of different kinds of devices containing sealing rings or a precision pair of rod and cylinder.
  • the lower plunger 111 connected with stabilizing rod 118 can exit out of lower cylinder 110 and amplifier 112 into the casing.
  • the cylinder assembly 122 is installed inside the casing 113 of injection well at the end of the sealing device 105 connected with the bottom of the perforated cylinder 114, which, in turn, is connected with the tubing string 104 which is connected to injection line via valve.
  • the packer 115 is used to separate the upper part of the well borehole from the lower one in order to prevent injection of water into the shallow layers of formation 130.
  • the plunger assembly 129 moving downward creates the vacuum inside the vacuum chamber 126 due to the fact that the plunger 111 increases the volume of the cylinder assembly 122 while the sealing device 105 provides the sealing of the cylinder assembly 122 at the upper end.
  • the top of plunger 111 exits from the bottom of lower cylinder 110 water in casing 121 is discharged into the lower cylinder 110 and vacuum chamber 126 due to the difference of pressure inside the vacuum chamber 126 and hydrostatic pressure in casing 121, thereby generating a shock wave which travels downward and hits the bottom of the well and perforations 119.
  • the volume of the cylinder assembly is reduced. Accordingly, the water contained therein is compressed.
  • the compressed water contained in the cylinder assembly 122 is discharged into the lower cylinder 110 and farther into casing 121, thereby generating a shock wave which impacts the perforations 119 and the bottom of the injection well.
  • Part of the shock wave energy is reflected back toward the amplifier (and again is reflected to the bottom-hole) while part is transmitted into the surrounding bed or formation 130 to improve the permeability of the formation thereby stimulating oil production and recovery.
  • the length of the tubing string has to be 1000 m in order to create the vibrations of the shock waves reflected from bottom hole and amplifier on the frequency corresponding the dominant frequency of formation f . In this case the resonance phenomenon will be observed and the radius of affection by the seismic waves will be substantially higher.
  • the high efficiency of the present invention is due to the high power of the shock wave created and the installation of the device in active injection well without a cement/bridge plug.
  • a high power wave can be created because the pressure inside the vacuum chamber is not limited by the working pressure of the stuffing box 117, the "floating" of the polish rod 120, possible casing leaks and the absence of gas flowing into the casing from formation.
  • a d sw ⁇ w ⁇ g ⁇ H lc ⁇ 1 - 4 ⁇ ⁇ a ⁇ V c ⁇ ⁇ D 2 p - D 2 is ⁇ L str k , where ⁇ w is a water density, ⁇ a is a coefficient of air/gas content in the injected water, V c is a volume of the vacuum chamber 126, D ⁇ is a diameter of plunger 111, D is is an inner diameter of sealing device 106, k is the a adiabatic coefficient, L str is the length of stroke, g is the constant of the acceleration of gravity, H lc is the depth of installation of the lower cylinder.
  • the present invention also allows to create the maximum pressure on the front of the shock wave on upstroke defined by the following formulae:
  • the amplitude of shock wave can be gradually controlled by, say, changing of the number of strokes per minute n and the speed the motion of the rod string V r or, in other words, length of stroke L str by means of using a hydraulic pump.
  • the diameter of sucker rods d r has to be not less than: d r ⁇ ⁇ w / ⁇ s - ⁇ w ⁇ 1 - 4 ⁇ ⁇ a ⁇ V c ⁇ ⁇ D 2 p - D 2 is ⁇ L str k ( D 2 p - D 2 is ) 1 ⁇ 2 , where ⁇ w is a water density, ⁇ s is a steel density, ⁇ a is a coefficient of air/gas content in the injected water, V c is a volume of the vacuum chamber 126, D p is a diameter of plunger 119, D is is an inner diameter of sealing device 105, k is the a adiabatic coefficient, L str is the length of stroke.
  • the length of lower cylinder has to be less some value defined by the formulae: L lc ⁇ L str - L r ⁇ D 2 p - D 2 is E d 2 r ⁇ P u - P d + g ⁇ ⁇ s - ⁇ w ⁇ L 2 r E + 2 L p , where L tc is the length of the lower cylinder 110, L str is the length of stroke, L r is a length of the rod assembly 106, D p is the diameter of plunger, D is is the inner diameter of sealing device 105, E is modulus of elasticity of the rod's material, P u is the pressure inside the vacuum chamber 126 on upstroke, P d is the pressure inside the vacuum chamber 126 on downstroke, g is the constant of the acceleration of gravity, ⁇ w is a water density
  • L str 3.05m
  • E 2 x 10 5 MPa
  • L p 0.9 m
  • d r 0.0254 m
  • P u 21 MPa
  • P d 0.17 MPa
  • D p 0.06985 m
  • L r 1070 m
  • ⁇ w 1000 kg/m 3
  • g 9.81 m/sec
  • ⁇ s 7800 kg/m 3
  • the length of the lower cylinder has to be not more than 0.5 m.
  • the present invention has high efficiency due to the installation of the amplifier 112 connected with the bottom of lower cylinder 110.
  • Amplifier 112 decreases the energy losses of a shock wave up to 40-50% and increase its amplitude.
  • the present invention has high efficiency due to the installation of the amplifier 112 on some distance from the bottom of the well thereby creating a sequence of reflections waves on the frequency coinciding with the dominant frequency of the formation and that allows substantially increase the area affected by the waves traveling through the formation.
  • the present invention has high reliability provided by means of: installing of the preventive cylinder 109 allowing to eliminate the cavitation erosion of the top/bottom of the lower cylinder 110 and the bottom/top of the plunger 111 occurring due to the high velocity of water during the process of the water discharging from the borehole into the vacuum chamber 126 into the lower cylinder 110 at the bottom of downstroke and discharging of water from the vacuum chamber 126 into borehole at the top of the upstroke.
  • the inner diameter IDpc of the preventive cylinder 109 has to be not less than: ID pc ⁇ D p ⁇ 1 + ID 2 c ⁇ P D 2 p ⁇ ⁇ w ⁇ gH - P d ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 , where D p is the diameter of the plunger 111, ID c is an inner diameter of vacuum chamber 126, ⁇ w , is the density of the water, g is the constant of the acceleration of gravity, H is the installation depth of preventive cylinder 109, P d is the saturation vapor pressure, ⁇ is the coefficient of the flow resistance, P is pressure inside vacuum chamber 126.
  • the length of stabilizing rod 118 preferably does not exceed 2.52 m.
  • the numeral 200 refers to a source well having a device 2 or 102 mounted therein for producing seismic shock waves.
  • Source well 200 is preferably an injection well used for water flood or for the delivery of a variety of well stimulation materials, such as steam, acid, surfactants or fracking materials.
  • Numerals 205 and 210 generally refer to observation wells, each of which is equipped with an array of geophones 215 which may be vertically stacked or multi-component geophones.
  • the geophones are of conventional design and are connected to suitable equipment for recording multi-channel seismic signals and data.
  • Seismic data collected from observation wells 205 and 210 can be analyzed to determine the effectiveness of seismic waves delivered by devices 2 and 102 into the formation. Based on the recorded seismic data, the parameters of devices 2 and 102 may be adjusted to operate at the dominant frequency or natural frequency of the formation. For example, the frequency of pump jack 101 and the distance of amplifier 112 from the bottom of the well might be adjusted for tuning the device 201 to generate shock waves at the dominant frequency of the formation to provide optimum stimulation for increasing the permeability of the formation. Adjustment of the device 201 vertically in the well allows it to be positioned to produce shock waves at the dominant frequency to optimize pressure distribution into the formation.
  • Shock waves traveling radially from the source well are reflected and refracted as they move through the formation to the geophones 215 at the observation wells.
  • the waves can be observed and adjusted to optimize the effectiveness of device 201 to increase fluid flow toward the production wells in the field.
  • a graph of amplitude versus frequency shows that the amplitude increases as the frequency increases until it reaches a maximum at which time the amplitude decreases with a further increase in frequency.
  • Data collected at the observation wells 205 and 210 can be used to determine the most effective frequency for stimulation of the formation.
  • the formation filters out frequencies other than the dominant frequency.
  • the present invention has high efficiency due to the installation of the amplifier 112 on some distance S' from the bottom of the well or distance S from the bridge plug 132 (a bridge plug is installed if the bottom of the well exceeds the required distance from the amplifier 112) but below the perforations 119 thereby creating a sequence of reflected waves between the bottom of the well or bridge plug and amplifier 112 on the frequency coinciding with the dominant frequency of the formation and that allows a substantial increase in the area of affection by the waves created by the invention that travel through the formation.
  • the dominant frequency is determined by installation of geophone(s) 215 on the same productive layer in one of the offset wells 205 and 210 and generating at least one shock wave.
  • a frequency spectrum is measured by geophone 215, the frequency having the highest amplitude will be the dominant frequency of the formation, as shown in Figure 9.
  • the dominant frequency for each sublayer also can be determined by means of installation of geophones on the depth corresponding to the particular sublayer and carrying out the measurement. Also, the dominant frequency can be determined for the different areas of the reservoir using this procedure.
  • Geophones 215 and equipment required for collecting and recording seismic data are commercially available from GEOVision Geophysical Services, a Division of Blackhawk Geometrics of Corona, California. This equipment is known to persons skilled in the art and further description is not deemed necessary.
  • the device may be used in vertical, deviated or horizontal wells and may be used to stimulate flow of water, steam and other fluids used for treatment of the formation and for increasing recovery of water and other fluids in addition to gas, oil and other petroleum products.

Landscapes

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Claims (48)

  1. Procédé de production d'ondes sismiques dans une formation pétrolifère, comprenant les étapes de :
    positionner un ensemble de cylindre (122) ayant une chambre de pression (126) et des alésages internes supérieur et inférieur (103, 106) communiquant avec ladite chambre (126) dans un puits de sorte que l'ensemble de cylindre (122) soit immergé dans le liquide dans le puits ;
    positionner un ensemble de plongeur (111) de sorte qu'une tige (108) sur l'ensemble de plongeur (111) s'étende au travers et étanchéifie l'alésage supérieur (103) et qu'un plongeur (111) soit animé d'un mouvement de va-et-vient dans ledit alésage inférieur (110) et soit amené dans ladite chambre (126) ; et
    animer d'un mouvement de va-et-vient la tige (108) et le plongeur (111) de sorte que le mouvement de la tige (108) et du plongeur (111) comprime le liquide dans la chambre (126) et libère le liquide comprimé au travers de l'alésage inférieur (110) dans le puits quand le plongeur (111) se déplace de l'alésage inférieur (110) à la chambre (126).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins un des alésages internes est immergé dans le liquide dans un trou de forage d'un puits s'étendant dans une formation.
  3. Procédé selon la revendication 2, avec l'addition des étapes de :
    recueil des données relatives au mouvement des ondes sismiques au travers de la formation ; et
    ajustement des paramètres des ondes sismiques de sorte que leur fréquence soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation.
  4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite tige est une tige ventouse (108) qui s'étend au travers d'une tringle de tubage dans le puits.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite tringle de tubage présente une longueur définie par l'expression : Lt = Hb- 0,5 c/f-Lca, où Hb est la profondeur du fonds du puits, c est la vitesse du son dans le liquide dans le puits, f est la fréquence dominante de la formation et Lca est la longueur dudit dispositif ayant une chambre (126) et un alésage interne.
  6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de recueil des données relatives au mouvement des ondes sismiques au travers de la formation comprend :
    le positionnement de géophones dans les puits de production situés à distance du puits dans lequel ledit dispositif ayant une chambre (126) et un alésage interne est positionné ; et
    l'enregistrement des données sismiques reçues par les géophones.
  7. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les données relatives au mouvement de l'onde sismique au travers de la formation sont recueillies à un emplacement dans une gamme comprise entre environ 1,61 km (1 mile) et environ 3,22 km (2 miles) à partir dudit puits dans lequel est positionné ledit ensemble de cylindre (122) ayant une chambre (121) et un alésage interne.
  8. Procédé selon la revendication 3, avec l'addition des étapes de:
    positionnement de l'appareil pour le recueil de données sismiques en un emplacement espacé dudit puits ;
    recueil des données périodiquement pour l'utilisation dans la mise en oeuvre du modelage tridimensionnel de la répartition de vitesse et de la réflectivité ; et
    comparaison des répartitions de modelage observées dans une première fois aux répartitions de modelage observées à un moment ultérieur pour produire une cartographie sismique 4D de la formation.
  9. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le puits est un puits d'injection et ledit ensemble de cylindre (122) est installé dans la partie inférieure du puits d'injection, avec l'addition des étapes de :
    installation d'un dispositif de garnissage dans la tringle de tubage pour isoler la couronne du puits au-dessus du dispositif de garnissage à partir de la couronne au-dessous du dispositif de garnissage ;
    installation d'un cylindre perforé en dessous du dispositif de garnissage ;
    installation dudit ensemble de cylindre (122) en dessous du fond dudit cylindre perforé ;
    fourniture d'un liquide au travers de ladite tringle de tubage et dudit cylindre perforé dans la couronne du puits en dessous dudit dispositif de garnissage ; et
    déplacement dudit ensemble de plongeur à partir de ladite chambre (126) au travers dudit alésage inférieur (110) pour mettre sous vide l'eau contenue à l'intérieur de ladite chambre (126) et pour libérer le liquide de la couronne du puits d'injection dans ladite chambre (126) pour produire une deuxième onde de choc dans le puits.
  10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel ledit ensemble de plongeur (111) comprime le liquide contenu à l'intérieur de ladite chambre (126) lors d'une course ascendante et décharge le liquide de l'intérieur de ladite chambre (126) dans le trou de forage du puits d'injection.
  11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'amplitude de l'onde de choc à la partie supérieure de la course ascendante Au sw est définie par la formule : A u sw = k ⁢ b V c ∫ 0 T / 2 π 4 ⁢ D 2 p - D 2 is ⁢ V r - π µ ⁢ Pδ ⁢ 3 _ - 0102 ⁢ D p L p + D is L is ⁢ dt ,
    Figure imgb0047
    où π = 3,14, T = 60/n, n est le nombre de courses par minute, b est le coefficient de compressibilité de l'eau d'injection, Ve est le volume de la chambre 126, P est la pression à l'intérieur de la chambre (126), Dp est un diamètre du plongeur, Dis est un diamètre interne du dispositif d'étanchéité, Lp est la longueur du plongeur, Lis est la longueur du dispositif d'étanchéité, Vr est la vitesse de déplacement de la tringle de tige ventouse (108), µ est la viscosité de l'eau d'injection, k est le coefficient de déplacement du fluide par le plongeur, δ est un jeu à l'intérieur du dispositif d'étanchéité et entre le plongeur et le cylindre inférieur.
  12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel ledit ensemble de plongeur (111) met sous vide le liquide contenu à l'intérieur de ladite chambre (126) lors d'une course descendante et décharge le liquide de ladite couronne dans ladite chambre (126) quand le plongeur se déplace hors de l'alésage inférieur (110).
  13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'amplitude de la deuxième onde de choc au fond de la course descendante Ad sw est définie par la formule : A d sw = ρ w ⁢ g ⁢ H ic ⁢ 1 - 4 ⁢ β 2 ⁢ V c Π ⁢ D 2 p - D 2 is ⁢ L str k
    Figure imgb0048
    où ρw est la densité de l'eau, β2 est un coefficient de la teneur air/gaz dans l'eau injectée, Vc est un volume de la chambre de vide (126), Dp est un diamètre du plongeur, Dis est un diamètre intérieur du dispositif d'étanchéité, k est le coefficient adiabatique, Lstr est la longueur de la course, g est la constante de l'accélération de la gravité, Hic est la profondeur de l'installation du cylindre inférieur.
  14. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le puits est un puits dévié et ledit dispositif a une chambre (126) et un alésage interne est installé dans une partie non verticale du puits dévié.
  15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la chambre de pression (126) présente une section transversale qui est supérieure à la section transversale du plongeur (111).
  16. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de cylindre (122) est positionné près du fond du puits.
  17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le puits est partiellement rempli avec du liquide.
  18. Procédé selon la revendication 1, avec l'addition des étapes de :
    déplacer l'ensemble de plongeur (111) à partir de la chambre de pression (126) dans ledit alésage inférieur (110) pour mettre sous vide l'eau contenue à l'intérieur de ladite chambre de pression (126) et libérer l'eau du puits dans ladite chambre (126) quand le piston (111) se déplace de l'alésage inférieur (110) dans le puits.
  19. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'amplitude de l'onde de choc formée lorsque le plongeur (111) se déplace à partir de l'alésage inférieur (110) dans la chambre (126) est définie par la formule : A u sw = k ⁢ b V c ∫ 0 T / 2 π 4 ⁢ D 2 p - D 2 is ⁢ V r - π µ ⁢ Pδ ⁢ 3 _ - 0102 ⁢ D p L p + D is L is ⁢ dt ,
    Figure imgb0049
    où π = 3,14, T = 60/n, n est la course par minute, b est le coefficient de compressibilité de l'eau d'injection, Vc est le volume de la chambre de vide (126), P est la pression à l'intérieur de la chambre de vide (126), Dp est un diamètre du plongeur (111), Dis est un diamètre intérieur du dispositif d'étanchéité, Lp est la longueur du plongeur (111), Lis est la longueur du dispositif d'étanchéité, Vr est la vitesse du mouvement de la tringle de la tige ventouse (108), µ est la viscosité de l'eau d'injection, k est le coefficient de déplacement de fluide par le plongeur (111), δ est un jeu à l'intérieur du dispositif d'étanchéité et entre le plongeur (111) et le cylindre inférieur.
  20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'amplitude de l'onde de choc formée lorsque le plongeur (111) se déplace à partir de l'alésage inférieur (110) dans le puits est définie par la formule : A d sw = ρ w ⁢ g ⁢ H ic ⁢ 1 - 4 ⁢ β 2 ⁢ V c Π ⁢ D 2 p - D 2 is ⁢ L str k
    Figure imgb0050
    où ρw est la densité de l'eau, β2 est un coefficient de la teneur air/gaz dans l'eau injectée, Vc est un volume de la chambre de vide (126), Dp est un diamètre du plongeur (111), Dis est un diamètre interne du dispositif d'étanchéité, k est un coefficient adiabatique, Lstr est la longueur de course, g est la constante de l'accélération de la gravité, Hic est la profondeur de l'installation du cylindre inférieur.
  21. Procédé selon la revendication 1, avec l'addition des étapes de :
    recueil des données en fonction du mouvement des ondes sismiques au travers de la formation ; et
    ajustement des paramètres des ondes sismiques de sorte que leur fréquence soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation.
  22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel l'étape d'ajustement des paramètres des ondes sismiques de sorte que leur fréquence soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation comprend :
    l'ajustement de la distance entre l'extrémité de l'alésage inférieur (110) et le fond du puits à une distance qui est suffisante pour provoquer que la fréquence des ondes réfléchies se déplace en avant et en arrière entre l'extrémité de l'alésage inférieur (110) et le fond du puits pour être sensiblement égale à la fréquence dominante de la formation.
  23. Procédé selon la revendication 21, dans lequel l'étape d'ajustement des paramètres des ondes sismiques de sorte que leur fréquence soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation comprend :
    le positionnement initial d'un amplificateur sur l'extrémité de l'alésage inférieur (110) à une distance du fond du puits pas inférieure à 60,96 m (200 pieds) ;
    le recueil et l'évaluation des données sismiques après que le liquide comprimé ait été libéré au travers de l'alésage inférieur (110) dans le puits ; et
    l'ajustement de la distance entre l'amplificateur sur l'alésage inférieur (110) et le fond du puits à une distance qui est suffisante pour provoquer que la fréquence des ondes réfléchies se déplaçant en arrière et en avant entre l'extrémité de l'alésage inférieur (110) et le fond du puits soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation.
  24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel ledit amplificateur est installé à une distance du fond du puits définie par la formule : S = c 2 ⁢ f
    Figure imgb0051
    où c est la vitesse du son au travers du liquide contenu dans le puits et f est la fréquence dominante de la formation.
  25. Procédé selon la revendication 23, dans lequel l'étape d'ajustement des paramètres de l'onde sismique à la fréquence naturelle de la formation comprend les étapes de :
    positionner initialement l'extrémité inférieure de l'amplificateur à une distance du fond du puits dans une gamme comprise entre 91,44 m et 121,92 m (300 et 400 pieds).
  26. Procédé selon la revendication 23, dans lequel l'étape d'ajustement de la distance entre l'amplificateur sur l'alésage inférieur (110) et le fond du puits à une distance qui est suffisante pour provoquer que la fréquence des ondes réfléchies se déplaçant en arrière et en avant entre l'extrémité de l'alésage inférieur (110) et le fond du puits soit essentiellement égale à la fréquence dominante de la formation comprend :
    l'ajustement de la longueur de ladite tige ventouse (108) et de ladite tringle de tubage pour ajuster la position dudit amplificateur par rapport au fond du puits dans lequel il est installé.
  27. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage comprenant :
    (a) une tringle de tubage s'étendant dans le trou de forage ;
    (b) un ensemble de cylindre (122) relié à la tringle de tubage, ledit ensemble de cylindre (122) comprenant une chambre interne allongée (126) ayant un alésage supérieur (103) et un alésage inférieur (110), ledit alésage supérieur (103) ayant une section transversale qui est inférieure à la section transversale de l'alésage inférieur (110) ;
    (c) des moyens pour positionner ledit ensemble de cylindre (122) de sorte que ledit ensemble de cylindre (122) soit immergé dans le liquide dans le trou de forage et que ladite chambre interne (121) soit remplie de liquide ;
    (d) un ensemble de plongeur (111) comprenant un moyen d'étanchéité venant en prise dudit alésage supérieur (103) et un plongeur inférieur (111) agencé de façon mobile dans ledit alésage inférieur (110) et dans ladite chambre interne (121) pour comprimer une partie du liquide contenu dans ladite chambre interne (121) et décharger le liquide dans le trou de forage quand ledit plongeur (111) se déplace au travers dudit alésage inférieur (110) dans ladite chambre interne (121) ; et
    (e) des moyens de pompage reliés audit ensemble de plongeur (111) pour déplacer ledit ensemble de plongeur (111) dans ledit ensemble de cylindre (122).
  28. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 27 ledit ensemble de plongeur (30) comprenant un plongeur supérieur (32) et un plongeur inférieur (34) agencés de façon mobile dans ladite chambre interne pour comprimer une partie du liquide dans ladite chambre interne lors d'une course ascendante et un clapet de contrôle (48, 52) dans ledit plongeur inférieur (34) configuré pour ouvrir lors d'une course descendante pour délivrer du liquide dans ladite chambre interne ledit ensemble de cylindre (12) relié à la tringle de tubage (8) comprenant:
    (i) un cylindre supérieur (20) comprenant ledit alésage supérieur (21), ledit alésage supérieur (21) étant agencé pour recevoir ledit plongeur supérieur (32);
    (ii) un cylindre inférieur (26) agencé en dessous dudit cylindre supérieur (20), ledit cylindre inférieur comprenant ledit alésage inférieur (27) et étant agencé pour recevoir ledit plongeur inférieur (34), ledit alésage inférieur (27) ayant une section transversale supérieure à la section transversale dudit alésage supérieur (21) ledit cylindre inférieur (26) ayant, en outre, une extrémité inférieure renfermant une ouverture ;
    (iii) un cylindre de compression (22) définissant ladite chambre interne agencé entre lesdits cylindres supérieur et inférieur ; et
    (iv) un cylindre traversant (24) agencé entre ledit cylindre inférieur (26) et ledit cylindre de compression (22).
  29. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 27, dans lequel ledit moyen de pompage relié audit ensemble de plongeur (111) est configuré pour déplacer ledit ensemble de plongeur (111) à partir dudit ensemble de cylindre (122) au travers dudit alésage inférieur (110) pour mettre sous vide le liquide contenu dans ledit ensemble de cylindre (122) et permettre au liquide contenu dans ledit trou de forage d'être déchargé dans ledit ensemble de cylindre (122).
  30. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 27, dans lequel ladite tringle de tubage s'étendant dans le trou de forage présente une longueur définie par l'expression : L t = H b - 0 , 5 ⁢ c / f - L ca ,
    Figure imgb0052
    où Hb est la profondeur du fond du puits, c est la vitesse du son dans le liquide dans le trou de forage, f est la fréquence dominante de la formation et Lca est une longueur dudit ensemble de cylindre (122).
  31. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 27, dans lequel ledit trou de forage est un puits d'injection avec l'addition de :
    un dispositif de garnissage dans ladite tringle de tubage ;
    un cylindre perforé dans ladite tringle de tubage en dessous du dispositif de garnissage ; et
    un moyen d'étanchéité relié entre ledit cylindre perforé et l'ensemble de cylindre (122) de sorte que le liquide s'écoule au travers de ladite tringle de tubage et dudit cylindre perforé dans ledit trou de forage en dessous dudit dispositif de garnissage ; et
    un amplificateur relié audit ensemble de cylindre (122), ledit amplificateur étant positionné pour bloquer la propagation des ondes de choc au-delà dudit amplificateur.
  32. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 31, avec l'addition de :
    un cylindre préventif relié entre ledit ensemble de cylindre (122) et ledit amplificateur pour empêcher l'érosion dudit ensemble de cylindre (122) et dudit amplificateur par l'écoulement de fluide à l'intérieur et à l'extérieur de ladite chambre interne (121).
  33. Appareil pour produire une onde de choc dans un liquide dans un trou de forage selon la revendication 31, ledit ensemble de plongeur (111) comprenant :
    une tige ventouse (108) reliée à ladite étanchéité ; et
    une tige de stabilisation reliée à ladite tige ventouse (108), ledit plongeur (111) étant relié à ladite tige de stabilisation agencée de façon mobile dans ladite chambre interne (121) et ledit alésage inférieur (110).
  34. Appareil selon la revendication 32, dans lequel un cylindre inférieur est agencé en dessous dudit cylindre préventif, ledit cylindre inférieur comprenant un alésage interne agencé pour recevoir ledit plongeur (111).
  35. Appareil selon la revendication 34, dans lequel ledit cylindre préventif présente un diamètre interne défini par la formule : ID pc ≥ D p ⁢ 1 + ID 2 c ⁢ P D 2 p ⁢ ρ w ⁢ gH - P d ⁢ ξ ½
    Figure imgb0053
    où IDpc est le diamètre interne du cylindre préventif, Dp est le diamètre du cylindre, IDc est une dimension intérieure de la chambre de vide (121), ρw est la densité de l'eau, g est la constante d'accélération de la gravité, H est la profondeur d'installation du cylindre préventif, Pd est la pression de vapeur de saturation, ζ est le coefficient de la résistance à l'écoulement, P est la pression à l'intérieur de la chambre de vide (121).
  36. Appareil selon la revendication 31, dans lequel ledit amplificateur, avec un diamètre intérieur changeant conformément à l'expression IDa (x) = Dpexp (xα/2), a une longueur définie par la formule : I = α 2 ⁢ m 2 - α 2 ,
    Figure imgb0054
    où m = (α2 - k2)½, k = w/c, w est la fréquence de l'apparition de l'onde de choc, c est la vitesse de son dans l'eau, x est une longueur courante de l'amplificateur, α est un coefficient.
  37. Appareil selon la revendication 33, dans lequel ladite tige ventouse (108) présente un rayon dr pas inférieur à : d r ≥ ρ w / ρ s - ρ w ⁢ 1 - 4 ⁢ β 2 ⁢ V c π ⁢ D 2 p - D 2 x ⁢ L str k ( D 2 p - D 2 is ) ½ ,
    Figure imgb0055
    où ρw est la densité de l'eau, ps est la densité de l'acier, β est un coefficient de la teneur air/gaz dans l'eau injectée, Vc est un volume de la chambre de vide (121), Dp est un diamètre du plongeur (111), Dis est un diamètre intérieur du dispositif d'étanchéité, k est le coefficient adiabatique, Lstr est la longueur de course.
  38. Appareil selon la revendication 33, dans lequel ladite tige de stabilisation présente la longueur définie par la formule : L sr ≤ πId sr ⁢ 1 n ⁢ E P ( D 2 p - D 2 is ) ½ ,
    Figure imgb0056
    où Lsr est la longueur de la tige de stabilisation, π = 3,14, I est le rayon central principal d'inertie de la section transversale de la tige médiane, dsr est un diamètre de tige médiane, E est le module d'élasticité du matériau de la tige, P est la pression à l'intérieur de la chambre de vide (121), Dp est le diamètre du plongeur (111), Dis est le diamètre intérieur du dispositif d'étanchéité, n est un coefficient de sécurité.
  39. Appareil selon la revendication 33, dans lequel ledit plongeur (111) présente une conicité sur les deux côtés de ses extrémités, avec un angle pas inférieur à 10° et le rapport entre la longueur de ladite conicité Lt et le diamètre Dp dudit plongeur (111) n'est pas supérieur à 0,5.
  40. Appareil selon la revendication 34, dans lequel la longueur dudit cylindre inférieur est définie par la formule suivante : L ic ≤ L str - L r ⁢ D 2 p - D 2 is E   d 2 r ⁢ P u - P d + g ⁢ ρ s - ρ w ⁢ L 2 r E + 2 L p
    Figure imgb0057
    où Lic est la longueur du cylindre inférieur, Lstr est la longueur de la course, Lr est une longueur de l'ensemble de tige, Dp est le diamètre du plongeur (111), Dis est le diamètre intérieur du dispositif d'étanchéité, E est le module d'élasticité du matériau de la tige, Pu est la pression à l'intérieur de la chambre de vide (121) lors de la course ascendante, Pd est la pression à l'intérieur de la chambre de vide (121) lors de la course descendante, g est la constante d'accélération de la gravité, ρw est la densité de l'eau, ps est la densité de l'acier, Lp est une longueur du plongeur (111).
  41. Appareil pour produire une onde de choc dans un trou de forage selon la revendication 27, ledit ensemble de plongeur (111) comprenant des plongeurs supérieur et inférieur (111) agencés de façon mobile dans ladite chambre interne (121) pour comprimer une partie du liquide contenu dans ladite chambre interne (121) et décharger le liquide dans le trou de forage et dans lequel ledit plongeur supérieur (111) forme ladite étanchéité venant en contact dudit alésage supérieur (103) et ledit ensemble de cylindre comprend :
    (i) un cylindre supérieur comprenant un alésage interne agencé pour recevoir ledit plongeur supérieur ;
    (ii) un cylindre inférieur agencé en dessous dudit cylindre supérieur, ledit cylindre inférieur comprenant un alésage interne agencé pour recevoir ledit plongeur inférieur, ledit alésage interne du cylindre inférieur ayant une section transversale supérieure à celle dudit alésage interne du cylindre supérieur, ledit cylindre inférieur ayant, en outre, une extrémité inférieure comprenant une ouverture ;
    (iii) un cylindre de compression définissant une chambre de compression agencée entre lesdits cylindres supérieur et inférieur ; et
    (iv) un cylindre traversant agencé entre ledit cylindre inférieur et ledit cylindre de compression.
  42. Appareil selon la revendication 41, dans lequel ledit plongeur inférieur (111) a une section transversale supérieure à la section transversale du plongeur supérieur (111).
  43. Appareil selon la revendication 42, dans lequel ledit plongeur inférieur (111) comprend une partie supérieure ayant un périmètre extérieur généralement lisse et une partie inférieure comprenant une pluralité de canaux d'écoulement.
  44. Appareil selon la revendication 43, dans lequel ledit plongeur inférieur (111) est mobile entre une première position dans laquelle ladite partie inférieure du plongeur inférieur (111) est contenue au moins partiellement dans ledit cylindre inférieur et une deuxième position dans laquelle ladite partie inférieure du cylindre inférieur (111) est contenue au moins partiellement dans ledit cylindre traversant.
  45. Appareil selon la revendication 44, dans lequel ledit moyen de pompage comprend une unité de pompage reliée à l'ensemble de plongeur (111) pour un déplacement à va-et-vient dudit ensemble de plongeur (111) entre lesdites première et deuxième positions.
  46. Appareil selon la revendication 45, dans lequel ledit plongeur supérieur (111) est relié rigidement audit plongeur inférieur (111) avec une tige de liaison.
  47. Appareil selon la revendication 46, dans lequel ledit plongeur inférieur (111) comprend un moyen de traversée pour permettre au liquide de s'écouler vers le haut au travers dudit plongeur inférieur (111) dans ladite chambre de compression (121) quand ledit plongeur inférieur (111) est déplacé vers le bas dans ledit ensemble de cylindre (122).
  48. Appareil selon la revendication 47, dans lequel ledit moyen de traversée comprend un alésage interne s'étendant au travers dudit plongeur inférieur (111) et une bille contenue de façon mobile dans ledit plongeur (111) près dudit alésage de sorte que lorsque ledit plongeur inférieur (111) est déplacé vers le haut dans ledit ensemble de cylindre (122), ladite bille vient en contact dudit alésage pour empêcher l'écoulement de liquide au travers dudit plongeur inférieur (111) et quand ledit plongeur inférieur (111) est déplacé vers le bas dans ledit ensemble de cylindre (122), ladite bille se dégage dudit alésage, permettant ainsi au liquide de s'écouler au travers dudit plongeur inférieur (111) dans ladite chambre de compression (121).
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