FR2742862A1 - Device for transferring monophase fluid from extraction cell to analyser - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transfert d'un fluide monophasique à partir d'une cellule de prélèvement, vers une cellule d'analyse, notamment à la pression atmosphérique. The present invention relates to a method and a device for transferring a monophasic fluid from a sampling cell, to an analysis cell, in particular at atmospheric pressure.
On sait que le prélèvement des fluides géologiques est de la plus haute importance dans de nombreux domaines, allant de la connaissance fondamentale des sites jusqu'à la simple surveillance de nappes géothermales au cours de leur exploitation. Si le prélèvement des échantillons solides ne présente guère de difficultés particulières, il n'en est pas de même en ce qui concerne le prélèvement des fluides, dès lors que l'on souhaite disposer, en laboratoire, d'échantillons de fluide se trouvant dans des conditions physiques et chimiques identiques à celles qu'ils possédaient à la profondeur de prélèvement. On connaît ainsi des cellules de prélèvement telles qu'elles empêchent toute modification tant physique que chimique du fluide prélevé au cours de sa remontée du lieu de prélèvement jusqu'à la surface. On a proposé, dans une demande de brevet français N"92.03308 une telle cellule de prélèvement. We know that the sampling of geological fluids is of the utmost importance in many fields, ranging from fundamental knowledge of the sites to the simple monitoring of geothermal layers during their exploitation. If the collection of solid samples hardly presents any particular difficulties, it is not the same with regard to the collection of fluids, since it is desired to have, in the laboratory, samples of fluid found in physical and chemical conditions identical to those they had at the sampling depth. Sampling cells are thus known such that they prevent any physical or chemical modification of the fluid sampled during its ascent from the sampling location to the surface. In a French patent application No. 92.03308, such a sampling cell has been proposed.
La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de transfert permettant d'amener un fluide monophasique recueilli dans une cellule de prélèvement dans une enceinte d'analyse dans laquelle il se trouve à une pression souhaitée, et notamment à la pression atmosphérique, sans que ce transfert n' occasionne sur le fluide prélevé des altérations de ses caractéristiques physico-chimiques originelles. The object of the present invention is to propose a method and a transfer device making it possible to bring a monophasic fluid collected in a sampling cell into an analysis chamber in which it is at a desired pressure, and in particular at atmospheric pressure. , without this transfer causing on the fluid withdrawn alterations of its original physico-chemical characteristics.
La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de transfert d'un fluide monophasique stocké dans une cellule de prélèvement, maintenue à une pression constante supérieure à la pression interne des gaz contenus dans le fluide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte dont le volume interne est séparé en deux chambres de volume variable, à savoir une première chambre de stockage, de volume initial nul, susceptible d'être mise en communication avec la cellule de prélèvement et une seconde chambre, ou chambre de détente, remplie d'un liquide, cette chambre étant en communication avec des moyens de prélèvement du liquide qu'elle contient, de façon à contrôler le volume de la première chambre. The present invention thus relates to a device for transferring a monophasic fluid stored in a sampling cell, maintained at a constant pressure greater than the internal pressure of the gases contained in the fluid, characterized in that it consists of an enclosure whose internal volume is separated into two chambers of variable volume, namely a first storage chamber, of zero initial volume, capable of being placed in communication with the sampling cell and a second chamber, or expansion chamber, filled with a liquid, this chamber being in communication with means for withdrawing the liquid which it contains, so as to control the volume of the first chamber.
Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention le dispositif comporte des moyens destinés à recueillir le liquide prélevé dans la chambre de détente, associés à des moyens de mesure du volume du liquide recueilli. In an alternative embodiment of the invention, the device comprises means intended to collect the liquid withdrawn from the expansion chamber, associated with means for measuring the volume of the liquid collected.
La présente invention a également pour objet un procédé de transfert d'un fluide monophasique contenu dans une cellule de prélèvement maintenue à une pression constante supérieure à la pression des gaz contenus dans ledit fluide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à prélever dans la cellule de prélèvement, un volume donné de fluide pour l'amener dans une cellule de transfert, en faisant varier, de façon contrôlée, le volume de cette cellule de transfert, puis à amener progressivement le volume de fluide transféré dans cette cellule à une pression donnée déterminée, et notamment à la pression atmosphérique, en augmentant progressivement et de façon contrôlée, le volume de la cellule de transfert. The present invention also relates to a method for transferring a monophasic fluid contained in a sampling cell maintained at a constant pressure greater than the pressure of the gases contained in said fluid, characterized in that it comprises the steps consisting in sampling in the sampling cell, a given volume of fluid to bring it into a transfer cell, by varying, in a controlled manner, the volume of this transfer cell, then gradually bringing the volume of fluid transferred into this cell to a given given pressure, and in particular at atmospheric pressure, by gradually and in a controlled manner, increasing the volume of the transfer cell.
Ce procédé peut comporter une étape consistant à diminuer la pression interne du fluide contenu dans la cellule de transfert jusqu'à l'augmentation de volume de celle-ci permettant au fluide de dégazer, et à déterminer à cet instant la pression du fluide contenu dans la cellule de transfert, dite pression de dégazage ou "point de bulle". This process may include a step consisting in reducing the internal pressure of the fluid contained in the transfer cell until the volume increases thereof allowing the fluid to degas, and in determining at this instant the pressure of the fluid contained in the transfer cell, called degassing pressure or "bubble point".
Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention la variation du volume de la cellule de transfert est obtenue en faisant varier le volume d'une chambre adjacente à celle de la chambre de stockage, par le contrôle d'un volume de liquide contenu dans ladite chambre adjacente. In a variant implementation of the invention, the variation in the volume of the transfer cell is obtained by varying the volume of a chamber adjacent to that of the storage chamber, by controlling a volume of liquid contained. in said adjacent room.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est une vue schématique représentant une cellule de prélèvement associée à une cellule de transfert suivant l'invention, dans la première étape de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a schematic view showing a sampling cell associated with a transfer cell according to the invention, in the first step of the implementation of the method according to the invention.
Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques illustrant respectivement la seconde et la troisième étapes du procédé suivant l'invention. Figures 2 and 3 are schematic views respectively illustrating the second and third steps of the method according to the invention.
On a représenté sur la figure 1 une cellule de prélèvement 1 réunie à une cellule de transfert 3. FIG. 1 shows a sampling cell 1 joined to a transfer cell 3.
La cellule de prélèvement 1 est constituée d'une enceinte cylindrique qui est divisée en deux chambres par un piston mobile 2, à savoir une première chambre A qui contient le liquide de prélèvement recueilli sur le site, et une chambre
B qui est maintenue sous une pression constante par un gaz à une pression Pf, supérieure à celle du ou des gaz contenus dans le fluide prélever. The sampling cell 1 consists of a cylindrical enclosure which is divided into two chambers by a movable piston 2, namely a first chamber A which contains the sampling liquid collected on site, and a chamber
B which is maintained under a constant pressure by a gas at a pressure Pf, greater than that of the gas or gases contained in the fluid to be sampled.
La cellule de transfert 3 est également constituée d'une enceinte cylindrique dont le volume interne est séparé en deux chambres par un piston 4 coulissant à l'intérieur de celle-ci, à savoir une première chambre C, ou chambre de stockage, en communication avec la chambre A par une canalisation 9, avec interposition d'une vanne 10, et une seconde chambre D, ou chambre de détente, qui est remplie d'un liquide, notamment de l'eau, et qui est reliée par une canalisation 11 à une vanne 13. Un manomètre 14 donne la pression dans la chambre de stockage C. La vanne 13 est pourvue d'une perte de charge qui permet de contrôler de façon précise le débit de liquide qui traverse celle-ci. En début de prélèvement, comme représenté sur la figure 1, la chambre de détente D de la cellule de transfert 3 est remplie de liquide de façon que le piston 4 soit appliqué contre la paroi inférieure de la cellule de transfert 3, si bien qu'alors le volume de la chambre de stockage C est nul. The transfer cell 3 also consists of a cylindrical enclosure the internal volume of which is separated into two chambers by a piston 4 sliding inside thereof, namely a first chamber C, or storage chamber, in communication with chamber A by a line 9, with the interposition of a valve 10, and a second chamber D, or expansion chamber, which is filled with a liquid, in particular water, and which is connected by a line 11 to a valve 13. A pressure gauge 14 gives the pressure in the storage chamber C. The valve 13 is provided with a pressure drop which makes it possible to precisely control the flow of liquid passing through it. At the start of sampling, as shown in FIG. 1, the expansion chamber D of the transfer cell 3 is filled with liquid so that the piston 4 is pressed against the bottom wall of the transfer cell 3, so that then the volume of the storage chamber C is zero.
Dans une première étape de mise en oeuvre de 1 invention représenté sur la figure 2, on réalise le prélèvement de fluide dans la cellule de transfert 3. Pour cela on ouvre la vanne 10, puis la vanne 13 de façon à lui donner un faible débit contrôlé. Dans ces conditions, sous l'action de la pression Pf existant dans la chambre B de la cellule de prélèvement 1, le piston 2 expulse un volume V1 de fluide de la chambre A de la cellule de prélèvement 1 dans la chambre de stockage C de la cellule de transfert 3 en repoussant le piston 4, ce qui a pour effet d'évacuer, par la canalisation 11 et la vanne 13, un volume de liquide V1 identique au volume recueilli dans la chambre de stockage C. In a first implementation step of the invention shown in FIG. 2, the fluid is taken from the transfer cell 3. For this, the valve 10 is opened, then the valve 13 so as to give it a low flow rate. control. Under these conditions, under the action of the pressure Pf existing in the chamber B of the sampling cell 1, the piston 2 expels a volume V1 of fluid from the chamber A of the sampling cell 1 in the storage chamber C of the transfer cell 3 by pushing the piston 4, which has the effect of evacuating, via the pipe 11 and the valve 13, a volume of liquid V1 identical to the volume collected in the storage chamber C.
On peut recueillir le volume de liquide V1 dans un récipient 12 disposé sous la vanne 13. En disposant le récipient 12 sur le plateau d'une balance 15 il est possible de déterminer, par pesée, le volume V1 de liquide recueilli et connaître ainsi le volume de fluide géologique prélevé dans la chambre A de la cellule de prélèvement 1. On ferme ensuite les deux vannes 10 et 13. The volume of liquid V1 can be collected in a container 12 placed under the valve 13. By placing the container 12 on the platform of a scale 15 it is possible to determine, by weighing, the volume V1 of liquid collected and thus know the volume of geological fluid sampled in chamber A of the sampling cell 1. The two valves 10 and 13 are then closed.
On dispose alors dans la chambre de stockage C de la cellule de transfert 3 d'un volume V1 de fluide qui se trouve dans les mêmes conditions physiques que sur le lieu de prélèvement. We then have in the storage chamber C of the transfer cell 3 a volume V1 of fluid which is in the same physical conditions as at the place of sampling.
Dans une seconde étape de mise en oeuvre de 1 invention, on ouvre alors, de façon contrôlée, la valve 13, si bien que le piston 4 est repoussé, ce qui a pour effet d'expulser un volume d'eau en même temps que l'on constate une chute progressive de la pression P existant dans la chambre de stockage C indiquée par le manomètre 14. A un moment donné, la pression P se stabilise et l'on arrête alors l'écoulement de l'eau sortant par la vanne 13 en fermant celle-ci. La pression P1 mesurée alors sur le manomètre 14 correspond à la pression à laquelle le fluide stocké dans la chambre C commence à dégazer, ce qui correspond à la pression de dégazage ou "point de bulle" du gaz le plus volatil dissous dans le fluide. In a second implementation step of the invention, the valve 13 is then opened in a controlled manner, so that the piston 4 is pushed back, which has the effect of expelling a volume of water at the same time as there is a gradual drop in the pressure P existing in the storage chamber C indicated by the pressure gauge 14. At a given moment, the pressure P stabilizes and then the flow of the water leaving through the valve 13 by closing it. The pressure P1 then measured on the pressure gauge 14 corresponds to the pressure at which the fluid stored in the chamber C begins to degas, which corresponds to the degassing pressure or "bubble point" of the most volatile gas dissolved in the fluid.
Dans une troisième étape de mise en oeuvre de 1 invention, on ouvre de nouveau la vanne 13, ce qui a pour effet de permettre l'expulsion par celle-ci d'un volume d'eau de la chambre de détente D de la cellule de transfert 3, de façon à poursuivre la détente contrôlée du fluide jusqu'à la pression souhaitée, et qui est habituellement la pression atmosphérique Pa. On mesure alors dès que l'on a atteint celleci le volume d'eau V2 recueilli dans le récipient 12. La différence existant entre le volume V2 et le volume V1 correspond ainsi au volume de gaz libéré dans l'enceinte C au cours de la détente jusqu a la pression atmosphérique, et à la température T des cellules de prélèvement et de transfert. In a third implementation step of the invention, the valve 13 is opened again, which has the effect of allowing the expulsion by the latter of a volume of water from the expansion chamber D of the cell transfer 3, so as to continue the controlled expansion of the fluid to the desired pressure, which is usually atmospheric pressure Pa. The volume of water V2 collected in the container is then measured as soon as this is reached 12. The difference existing between the volume V2 and the volume V1 thus corresponds to the volume of gas released in the enclosure C during expansion to atmospheric pressure, and to the temperature T of the sampling and transfer cells.
On dispose alors dans l'enceinte de stockage C des phases liquides et gazeuses à la pression Pa à laquelle on souhaite effectuer les analyses. Le dispositif et le procédé suivant l'invention permettent de répéter les différentes étapes à partir du reliquat de liquide prélevé restant dans la chambre A de la cellule de prélèvement 1, ce qui permet d'affiner la précision des mesures réalisées. Liquid and gaseous phases are then placed in the storage enclosure C at the pressure Pa at which it is desired to carry out the analyzes. The device and the method according to the invention make it possible to repeat the different steps from the residue of sampled liquid remaining in the chamber A of the sampling cell 1, which makes it possible to refine the precision of the measurements carried out.
La présente invention permet de déterminer le rapport des volumes existant entre le gaz dissous dans le fluide de prélèvement et le liquide de celui-ci. En effet, le volume de gaz libéré, à la pression atmosphérique Pa est égal à la différence entre le volume total d'eau recueilli V2 et le volume V1 mesuré au moment de la détection du point de bulle du fluide. Elle permet également de déterminer le pourcentage de gaz par unité de volume du fluide. The present invention makes it possible to determine the ratio of the volumes existing between the gas dissolved in the sampling fluid and the liquid thereof. Indeed, the volume of gas released, at atmospheric pressure Pa is equal to the difference between the total volume of water collected V2 and the volume V1 measured at the time of detection of the bubble point of the fluid. It also makes it possible to determine the percentage of gas per unit volume of the fluid.
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| FR9515238A FR2742862A1 (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Device for transferring monophase fluid from extraction cell to analyser |
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Citations (5)
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1995
- 1995-12-21 FR FR9515238A patent/FR2742862A1/en active Pending
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