FR3028880A1 - DEVICE FOR SAMPLING A PRESSURIZED FLUID EQUIPPED WITH MEANS FOR INCREASING THE VOLUME OF THE SAMPLING CHAMBER - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'un fluide comportant une chambre d'échantillonnage (3) comprenant un premier piston (4) entraîné par le fluide, et des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage (3). Ainsi, la chambre d'échantillonnage sert en tant que préleveur mais aussi en tant que conteneur du fluide prélevé et peut servir également en tant que cellule pour l'analyse du fluide.The invention relates to a fluid sampling device comprising a sampling chamber (3) comprising a first piston (4) driven by the fluid, and additional means for increasing the volume of the sampling chamber (3). . Thus, the sample chamber serves as a sampler but also as a container for the sampled fluid and can also be used as a cell for fluid analysis.
Description
1 L'invention concerne le domaine technique de l'exploration et de l'exploitation de milieu souterrain, telle l'exploitation de réservoir de gaz (stockage/soutirage de gaz, exploitation de gaz ou d'hydrocarbures conventionnels ou non conventionnels) et la surveillance de ces opérations (contamination des opérations sur les aquifères). L'invention concerne notamment le domaine de la surveillance de site géologique comprenant des hydrocarbures huile ou gaz. En particulier, l'invention concerne les dispositifs d'échantillonnage de fluides, et plus particulièrement un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans un puits, une canalisation, un tube, un conduit, un réservoir ou équivalent.The invention relates to the technical field of exploration and exploitation of underground environment, such as the exploitation of a gas reservoir (storage / withdrawal of gas, exploitation of conventional or unconventional gas or hydrocarbons) and the monitoring of these operations (contamination of aquifer operations). The invention particularly relates to the field of geological site monitoring comprising oil or gas hydrocarbons. In particular, the invention relates to fluid sampling devices, and more particularly to a device for sampling fluids under pressure in a well, a pipe, a tube, a pipe, a tank or the like.
Des fluides présents en milieu souterrain ont besoin d'être prélevés via des puits pour déterminer leur composition, afin de caractériser les réservoirs géologiques atteints par ces puits et leur évolution dans le temps au cours du procédé industriel de stockage et/ou de production. Pour mettre en oeuvre ces méthodes, il est donc nécessaire de disposer d'un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans un puits foré à travers une formation géologique. Un tel dispositif est appelé échantillonneur ou préleveur. On connaît des échantillonneurs dits FTS (de l'anglais Flow Through Sampler), permettant d'obtenir des échantillons de fluide à partir d'un puits foré à travers une formation géologique. Un tel dispositif se compose d'une chambre à échantillon avec une soupape à ressort à chaque extrémité. Un mécanisme de verrouillage relie les vannes et les maintient ensemble ouvertes. Au-dessus de la chambre, il existe une horloge pour programmer l'heure de fermeture, et un mécanisme de déclenchement pour libérer les vannes. L'extrémité inférieure comporte des moyens pour permettre au fluide de pénétrer. Au sommet, il y a une prise de câble pour fixer un câble.Fluids present in an underground environment need to be sampled via wells to determine their composition, in order to characterize the geological reservoirs reached by these wells and their evolution over time during the industrial process of storage and / or production. To implement these methods, it is therefore necessary to have a device for sampling fluids under pressure in a well drilled through a geological formation. Such a device is called sampler or sampler. So-called FTS (Flow Through Sampler) samplers are known, making it possible to obtain fluid samples from a well drilled through a geological formation. Such a device consists of a sample chamber with a spring valve at each end. A locking mechanism connects the valves and holds them together open. Above the chamber, there is a clock to program the closing time, and a trigger mechanism to release the valves. The lower end has means for allowing the fluid to penetrate. At the top, there is a cable outlet for securing a cable.
On connaît du brevet US5945611 un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans une canalisation, un tuyau, un conduit ou analogue. Ce dispositif comprend une pluralité de pistons, un corps ayant un passage commun, dans lequel lesdits pistons sont montés coulissants, un orifice d'entrée latérale et un orifice de sortie latérale situé à l'intérieur de ladite voie de passage et communiquant avec le pipeline, lesdits orifices d'entrée et de sortie situés de telle sorte que le mouvement des pistons peut couvrir et découvrir lesdits orifices d'entrée et de sortie. On connaît du brevet US5896926 un dispositif de prélèvement de fluides d'aquifère souterrain in situ en condition statique sans perturber l'environnant mais comportant un npacker" pour isoler le système de prélèvement avec la zone située au-dessus de lui ainsi 3028880 2 qu'un système de pompage in situ dans ledit préleveur pour "aspirer" le fluide dans la chambre d'échantillonnage. On connaît également de la demande de brevet français FR 2999224 (WO 2014/087061) un dispositif de prélèvement comportant d'une part un piston contrôlé par un 5 ressort baignant dans une chambre d'huile pour échantillonner le fluide, et d'autre part, un second piston pour expulser le fluide lors du transfert. Le dispositif est maintenu en position ouverte ou fermée par le ressort comprimé logé dans la chambre remplie d'huile. L'huile contenue dans la chambre du ressort permet d'amortir l'effet de décompression et de réaliser le prélèvement sans à-coup. Le dispositif permet la récupération du fluide échantillonné 10 grâce à l'action mécanique d'un piston solide au travers d'une vanne manuelle. Ce dispositif présente également l'avantage de pouvoir être descendu en position ouverte dans le milieu souterrain, pour permettre un remplissage complet de la chambre d'échantillonnage. Pour récupérer le fluide prélevé et pour transporter l'échantillon à analyser, ces 15 dispositifs de prélèvement nécessitent de mettre en oeuvre des moyens d'extraction du fluide de la chambre d'échantillonnage et de conditionner le fluide prélevé dans un conteneur dédié. Ces moyens sont complexes, peuvent altérer le fluide prélevé (fuite, pollution du fluide...) et nécessitent des manipulations.US5945611 discloses a device for sampling fluids under pressure in a pipe, a pipe, a pipe or the like. This device comprises a plurality of pistons, a body having a common passageway, wherein said pistons are slidably mounted, a side entry port and a side exit port located within said passageway and communicating with the pipeline. said inlet and outlet ports located so that the movement of the pistons can cover and uncover said inlet and outlet ports. Patent US5896926 discloses a subterranean aquifer fluid sampling device in situ in a static condition without disturbing the surrounding environment but comprising an npacker "to isolate the sampling system from the zone situated above it so that a pumping system in situ in said sampler to "suck" the fluid into the sampling chamber French patent application FR 2999224 (WO 2014/087061) also discloses a sampling device comprising on the one hand a piston It is controlled by a spring immersed in an oil chamber for sampling the fluid, and secondly a second piston for expelling the fluid during the transfer.The device is held in the open or closed position by the compressed spring housed in the chamber. oil-filled chamber The oil contained in the chamber of the spring makes it possible to dampen the decompression effect and to perform the sampling smoothly. sampling fluid 10 by the mechanical action of a solid piston through a manual valve. This device also has the advantage of being able to be lowered in the open position in the underground environment, to allow a complete filling of the sampling chamber. To recover the fluid taken and to transport the sample to be analyzed, these sampling devices require the use of means for extracting the fluid from the sampling chamber and conditioning the fluid taken from a dedicated container. These means are complex, can alter the fluid taken (leakage, fluid pollution ...) and require manipulation.
20 L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'un fluide comportant une chambre d'échantillonnage comprenant un premier piston entraîné par le fluide, et des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage, de manière à ajuster la pression dans la chambre d'échantillonnage. Ainsi, la chambre d'échantillonnage sert en tant que préleveur mais aussi en tant que conteneur du fluide prélevé et peut servir 25 également en tant que cellule pour l'analyse du fluide. Le dispositif et l'utilisation selon l'invention L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'au moins un fluide sous pression comportant au moins une chambre d'échantillonnage comprenant un volume interne pour 30 recevoir ledit fluide, ladite chambre d'échantillonnage comportant un premier piston apte à être déplacé par ledit fluide. Ladite chambre d'échantillonnage comporte des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage. Selon l'invention, ladite chambre d'échantillonnage est un conteneur de transport dudit fluide.The invention relates to a fluid sampling device comprising a sampling chamber comprising a first piston driven by the fluid, and additional means for increasing the volume of the sampling chamber, so as to adjust the pressure in the sample chamber. the sampling chamber. Thus, the sample chamber serves as a sampler but also as a container for the sampled fluid and can also serve as a cell for fluid analysis. The device and the use according to the invention The invention relates to a device for sampling at least one pressurized fluid comprising at least one sampling chamber comprising an internal volume for receiving said fluid, said sampling chamber comprising a first piston adapted to be displaced by said fluid. Said sampling chamber comprises additional means for increasing the volume of the sampling chamber. According to the invention, said sampling chamber is a container for transporting said fluid.
3028880 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens additionnels pour augmenter le volume de ladite chambre d'échantillonnage comportent un piston de compensation servant de butée pour ledit premier piston et des moyens pour régler la position dudit piston de compensation.According to one embodiment of the invention, said additional means for increasing the volume of said sample chamber comprises a compensation piston acting as a stop for said first piston and means for adjusting the position of said compensation piston.
5 Selon une caractéristique de l'invention, les moyens pour régler la position dudit piston de compensation sont des moyens hydrauliques. Selon un aspect de l'invention, ledit piston de compensation a une course représentant entre 0,1 et 20 % du volume de fluide prélevé. Avantageusement, ledit dispositif de prélèvement comporte une chambre inférieure 10 disposée sous ladite chambre d'échantillonnage, et comporte dans la partie inférieure de ladite chambre d'échantillonnage, un raccord pour fixer de manière amovible ladite chambre d'échantillonnage et ladite chambre inférieure, ledit raccord comportant des moyens pour le passage d'un fluide entre ladite chambre d'échantillonnage et ladite chambre inférieure. De préférence, ledit piston de compensation coulisse essentiellement au sein du 15 raccord autour d'un cylindre intérieur. De plus, ledit dispositif de prélèvement peut comporter un système d'actionnement du prélèvement pour ouvrir ou fermer ladite chambre d'échantillonnage. Selon une variante de réalisation de l'invention, ledit système d'actionnement comporte dés moyens de motorisation ouvrant et fermant ladite chambre d'échantillonnage et des 20 moyens de commande électroniques ou mécaniques desdits moyens de motorisation. De< manière avantageuse, lesdits moyens de commande électroniques comprennent une horloge et/ou des moyens de communication et/ou au moins un capteur de température et/ou au moins un capteur de pression et/ou au moins un capteur CCL et/ou au moins un capteur à rayon gamma.According to one characteristic of the invention, the means for adjusting the position of said compensation piston are hydraulic means. According to one aspect of the invention, said compensation piston has a stroke representing between 0.1 and 20% of the fluid volume taken. Advantageously, said sampling device comprises a lower chamber 10 disposed under said sampling chamber, and comprises in the lower part of said sampling chamber, a connection for removably fixing said sampling chamber and said lower chamber, said coupling comprising means for the passage of a fluid between said sampling chamber and said lower chamber. Preferably, said compensation piston slides substantially within the fitting around an inner cylinder. In addition, said sampling device may comprise a sampling actuation system for opening or closing said sampling chamber. According to an alternative embodiment of the invention, said actuation system comprises motor means opening and closing said sampling chamber and electronic or mechanical control means of said motorization means. Advantageously, said electronic control means comprise a clock and / or communication means and / or at least one temperature sensor and / or at least one pressure sensor and / or at least one CCL sensor and / or at least one less a gamma ray sensor.
25 Selon une caractéristique de l'invention, ladite chambre d'échantillonnage est fixée de manière amovible, en dessous dudit système d'actionnement. Selon un aspect de l'invention, ladite chambre d'échantillonnage comporte une vanne supérieure pour autoriser ou interdire le passage dudit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage, ladite vanne supérieure étant disposée au-dessus du premier piston.According to one characteristic of the invention, said sampling chamber is removably attached below said actuating system. According to one aspect of the invention, said sampling chamber comprises an upper valve to allow or prohibit the passage of said fluid in said sampling chamber, said upper valve being disposed above the first piston.
30 Avantageusement, ledit dispositif de prélèvement comporte entre une et cinq chambres d'échantillonnage, de préférence entre une et trois chambres d'échantillonnage. En outre, l'invention concerne l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour réaliser un échantillon d'un fluide dans une formation souterraine. Pour cette utilisation, on réalise les étapes suivantes a) on descend ledit dispositif de prélèvement avec ladite chambre d'échantillonnage fermée dans ladite formation souterraine ; 3028880 4 b) on prélève ledit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage du dispositif de prélèvement en ouvrant ladite chambre d'échantillonnage pendant un temps prédéterminé ; c) on remonte ledit dispositif de prélèvement à la surface avec ladite chambre 5 d'échantillonnage fermée ; et d) on récupère ladite chambre d'échantillonnage fermée contenant ledit fluide en tant qu'échantillon dudit fluide. Avantageusement, lors de l'étape de prélèvement on maintient ledit piston de compensation en position haute, et lors de l'étape de récupération de la chambre 10 d'échantillonnage on descend ledit piston de compensation en position basse. De préférence, on transporte ledit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage fermée. Selon un aspect de l'invention, on réalise en outre une étape d'analyse dudit fluide contenu dans ladite chambre d'échantillonnage. Selon une variante de réalisation de l'invention, on réalise en outre avant l'étape 15 d'analyse, une étape de conditionnement de ladite chambre d'échantillonnage sensiblement aux conditions de température et de pression de ladite formation souterraine. De manière avantageuse, on prélève ledit échantillon pour la surveillance d'un site de stockage de CO2, d'un site d'exploration ou d'exploitation d'hydrocarbures conventionnels ou non conventionnels, ou d'un site de géothermie.Advantageously, said sampling device comprises between one and five sampling chambers, preferably between one and three sampling chambers. In addition, the invention relates to the use of a device according to the invention for producing a sample of a fluid in an underground formation. For this use, the following steps are performed: a) said sampling device is lowered with said closed sampling chamber into said subterranean formation; B) withdrawing said fluid in said sampling chamber of the sampling device by opening said sampling chamber for a predetermined time; c) raising said sampling device to the surface with said closed sampling chamber; and d) recovering said closed sample chamber containing said fluid as a sample of said fluid. Advantageously, during the sampling step, said compensation piston is maintained in the high position, and during the recovery step of the sampling chamber 10, said compensation piston is lowered to the low position. Preferably, said fluid is transported in said closed sampling chamber. According to one aspect of the invention, a step of analyzing said fluid contained in said sampling chamber is also carried out. According to an alternative embodiment of the invention, a step of conditioning said sampling chamber substantially prior to the analysis step 15 is also carried out substantially at the temperature and pressure conditions of said subterranean formation. Advantageously, the sample is taken for the monitoring of a CO2 storage site, a conventional or unconventional hydrocarbon exploration or exploitation site, or a geothermal site.
20 Présentation succincte des figures D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Brief Description of the Figures Other features and advantages of the device according to the invention will become apparent on reading the following description of non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described hereinafter.
25 La figure 1 illustre le dispositif de prélèvement selon l'invention avant prélèvement du fluide. La figure 2 illustre la chambre d'échantillonnage et la chambre inférieure du dispositif de prélèvement selon l'invention avant prélèvement du fluide. La figure 3 illustre la chambre d'échantillonnage et la chambre inférieure du dispositif 30 de prélèvement selon l'invention après prélèvement du fluide. La figure 4 illustre la chambre d'échantillonnage du dispositif de prélèvement selon l'invention après prélèvement du fluide. La figure 5 illustre la chambre d'échantillonnage du dispositif de prélèvement selon l'invention pour le transport du fluide.Figure 1 illustrates the sampling device according to the invention before sampling the fluid. Figure 2 illustrates the sampling chamber and the lower chamber of the sampling device according to the invention before sampling the fluid. FIG. 3 illustrates the sampling chamber and the lower chamber of the sampling device 30 according to the invention after sampling of the fluid. Figure 4 illustrates the sampling chamber of the sampling device according to the invention after sampling of the fluid. FIG. 5 illustrates the sampling chamber of the sampling device according to the invention for the transport of the fluid.
35 La figure 6 illustre le raccord intermédiaire du dispositif de prélèvement selon l'invention.Figure 6 illustrates the intermediate connection of the sampling device according to the invention.
3028880 5 La figure 7 illustre la chambre d'échantillonnage du dispositif de prélèvement selon l'invention équipée de couvercles pour le transport du fluide. Description détaillée de l'invention 5 La présente invention concerne un dispositif de prélèvement d'au moins un fluide sous pression, appelé également préleveur. Le préleveur selon l'invention comporte au moins une chambre d'échantillonnage définissant un volume interne pour recevoir le fluide à prélever. Lors du prélèvement, la chambre d'échantillonnage se remplit par le fluide à prélever. Puis, lorsque le prélèvement 10 est terminé, c'est-à-dire pendant la remontée du préleveur à la surface, ou encore pendant le transport du fluide, le fluide prélevé est contenu dans cette chambre d'échantillonnage. Le préleveur selon l'invention comprend en outre des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage, de manière à régler la pression dans la chambre d'échantillonnage. Les moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre 15 d'échantillonnage permettent de diminuer la pression dans la chambre d'échantillonnage (cas d'un fluide compressible) ou de créer un coussin de gaz (de l'anglais « gas cap ») au-dessus du fluide (cas d'un fluide incompressible), notamment lorsque la chambre d'échantillonnage comporte le fluide à prélever. Ces moyens additionnels permettent de limiter les risques liés au transport d'un équipement sous pression ; ainsi il n'est plus 20 nécessaire d'extraire le fluide prélevé pour son analyse, ce qui autorise d'utiliser la chambre d'échantillonnage comme conteneur de transport du fluide prélevé (bouteille de transport du fluide prélevé). En outre, le préleveur peut comporter les moyens suivants, seuls ou en combinaison : 25 un système d'actionnement du prélèvement, qui ouvre et ferme le préleveur, de manière à autoriser ou interdire l'introduction dans le préleveur du fluide à prélever depuis le milieu extérieur. Le système d'actionnement est situé de préférence au-dessus de la chambre d'échantillonnage. une chambre inférieure, de préférence située au-dessous de la chambre 30 d'échantillonnage. La chambre inférieure communique avec la chambre d'échantillonnage de manière à permettre un transfert de fluide entre la chambre d'échantillonnage et la chambre inférieure. des moyens d'attache d'un câble, le câble permettant de descendre et de remonter le préleveur dans un puits ou une canalisation, un tube, un conduit, un 35 réservoir....FIG. 7 illustrates the sampling chamber of the sampling device according to the invention equipped with covers for transporting the fluid. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for sampling at least one fluid under pressure, also called a sampler. The sampler according to the invention comprises at least one sampling chamber defining an internal volume for receiving the fluid to be sampled. During sampling, the sampling chamber is filled with the fluid to be sampled. Then, when the sampling 10 is completed, that is to say during the recovery of the sampler at the surface, or during the transport of the fluid, the fluid taken is contained in this sampling chamber. The sampler according to the invention further comprises additional means for increasing the volume of the sampling chamber, so as to adjust the pressure in the sampling chamber. The additional means for increasing the volume of the sampling chamber makes it possible to reduce the pressure in the sampling chamber (in the case of a compressible fluid) or to create a gas cushion (gas cap). above the fluid (in the case of an incompressible fluid), especially when the sampling chamber comprises the fluid to be sampled. These additional means make it possible to limit the risks associated with the transport of equipment under pressure; thus it is no longer necessary to extract the fluid taken for analysis, which allows the use of the sample chamber as a container for transporting the withdrawn fluid (transport bottle of the fluid removed). In addition, the sampler may comprise the following means, alone or in combination: a sampling actuation system, which opens and closes the sampler, so as to allow or prohibit the introduction into the sampler of the fluid to be taken from the sampler. external environment. The actuation system is preferably located above the sampling chamber. a lower chamber, preferably located below the sampling chamber. The lower chamber communicates with the sample chamber to allow fluid transfer between the sample chamber and the lower chamber. means for attaching a cable, the cable making it possible to lower and reassemble the sampler in a well or duct, a tube, a duct, a tank, etc.
3028880 6 La chambre d'échantillonnage est formée par une enveloppe cylindrique, dans laquelle se déplace un premier piston. Le déplacement du premier piston est réalisé par le fluide prélevé : la pression du fluide prélevé fait descendre le premier piston. Le fluide prélevé est donc contenu dans l'enveloppe cylindrique entre la partie supérieure de la chambre 5 d'échantillonnage et le premier piston. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens additionnels pour augmenter la volume de la chambre d'échantillonnage comprennent un piston de compensation et des moyens de réglage de la position du piston de compensation. En position basse du premier 10 piston, c'est-à-dire à la fin du prélèvement et pendant le transport du préleveur, le premier piston est en butée contre un piston de compensation. Le piston de compensation est commandé par des moyens de réglage de manière à faire varier la pression au sein de la chambre d'échantillonnage. Les moyens de réglage de la position du piston de compensation positionnent le piston de compensation en position haute pendant le 15 prélèvement et la remontée à la surface du préleveur. Les moyens de réglage de la position du piston de compensation positionnent le piston de compensation en position basse pour le transport de l'échantillon prélevé. Le premier piston étant en butée contre le piston de compensation, et au vu de la pression du fluide prélevé dans la chambre d'échantillonnage, la descente du piston de compensation entraîne la descente du premier piston.The sampling chamber is formed by a cylindrical envelope, in which a first piston moves. The displacement of the first piston is achieved by the sampled fluid: the pressure of the sampled fluid causes the first piston to descend. The withdrawn fluid is therefore contained in the cylindrical envelope between the upper part of the sampling chamber 5 and the first piston. According to one embodiment of the invention, the additional means for increasing the volume of the sampling chamber comprise a compensation piston and means for adjusting the position of the compensation piston. In the lower position of the first piston, that is to say at the end of sampling and during transport of the sampler, the first piston abuts against a compensation piston. The compensation piston is controlled by adjusting means so as to vary the pressure within the sampling chamber. The means for adjusting the position of the compensation piston position the compensation piston in the up position during the sampling and raising to the surface of the sampler. The means for adjusting the position of the compensation piston position the compensation piston in the lower position for transporting the sample taken. The first piston being in abutment against the compensation piston, and in view of the pressure of the fluid taken from the sampling chamber, the descent of the compensation piston causes the lowering of the first piston.
20 Selon un mode de réalisation de l'invention, lors de la préparation préalable à la descente, un fluide, par exemple de l'huile est injecté sous le piston de compensation jusqu'à le faire sortir, par exemple d'environ 15 mm, ce qui permet de créer un tampon (d'huile) sur lequel vient s'appuyer le premier piston lorsque celui-ci est en butée sur le piston de compensation. Ce tampon (d'huile), une fois l'outil remonté en surface, est évacué, ce qui 25 permet de transporter l'échantillon au laboratoire avec une pression moindre que celle du prélèvement, voire nulle (tout dépendra de la quantité de gaz dissous récupérée par le préleveur). Ainsi, le volume interne contenant le fluide prélevé augmente, ce qui permet de diminuer la pression dans la chambre d'échantillonnage (cas d'un fluide compressible) ou de créer un coussin de gaz (de l'anglais « gas cap ») au-dessus du fluide (cas d'un fluide 30 incompressible). De préférence, cette couche de gaz ou gas cap possède un volume faible par rapport au volume de la chambre d'échantillonnage. Pour cela, la course du piston de compensation peut représenter entre 0,1 % et 25 % du volume prélevé, voire davantage, de préférence entre 0,1 et 20 % du volume prélevé. Ce réglage de la pression permet de limiter les risques liés au transport d'un équipement sous pression ; ainsi il n'est plus nécessaire 35 d'extraire le fluide prélevé pour son analyse, ce qui autorise d'utiliser la chambre d'échantillonnage comme conteneur de transport du fluide prélevé (conteneur de transport 3028880 7 du fluide prélevé) et comme cellule PVT puisqu'il est possible de remettre l'échantillon aux conditions de fond. Selon un mode de réalisation de l'invention, la position du piston de compensation peut être réglée par des moyens hydrauliques ; le piston est déplacé par injection et soutirage d'huile. Selon un mode de réalisation de l'invention, un système d'actionnement du prélèvement permet l'ouverture et la fermeture du préleveur. Le système d'actionnement peut être compris dans une enveloppe cylindrique. De préférence, cette ouverture et cette 10 fermeture sont réalisées par une vanne, dite vanne supérieure, située au-dessus du premier piston. La vanne supérieure est entraînée par le système d'actionnement, lorsque le préleveur est à la position, dans le puits, souhaitée pour le prélèvement. Le système d'actionnement comprend des moyens de motorisation, notamment au moins un moteur électrique apte à entraîner la vanne supérieure. Le système d'actionnement comprend en 15 outre des moyens de commande des moyens de motorisation. Les moyens de commande contrôlent les moyens de motorisation lorsque le préleveur est à la position souhaitée. Les moyens de commande peuvent être des moyens de commande mécaniques actionnés depuis la surface par un utilisateur. Alternativement, les moyens de commande peuvent être électroniques. Les moyens de commande électroniques peuvent comprendre des moyens 20 de communication en temps réel avec des moyens disposés en surface, de manière à informer l'utilisateur des conditions au sein du puits. Selon une première variante de réalisation, les moyens de commande électroniques peuvent comprendre une horloge automatique, qui va déclencher le contrôle des moyens de motorisation à un instant prédéterminé. Selon une deuxième variante de réalisation, les moyens de commande et les 25 informations remontées en temps réel peuvent permettre au spécialiste de déclencher le prélèvement, une fois la position du préleveur dans le puits déterminée. Les moyens de commande peuvent comprendre un ou plusieurs capteurs afin de déterminer la position du préleveur dans le puits. Les capteurs intégrés dans les moyens de commande peuvent comprendre un ou plusieurs capteurs de température, un ou plusieurs capteurs de pression, 30 un ou plusieurs capteurs CCL (de l'anglais « Casing Coller Locator », qui signifie détecteur de joint de tubage, ce type de capteur permettant de déterminer la position des joints de tubage dans un puits), un ou plusieurs capteurs à rayon gamma (en anglais « gamma ray »)... Alternativement, ces deux variantes de réalisation peuvent être associées, et un mécanisrne d'horloge automatique peut être couplé à différents capteurs. Afin de résister a 35 des conditions de hautes températures et de hautes pressions, les moyens de commande électroniques peuvent être intégrés dans un bouclier thermique de type vase Dewar qui est un récipient conçu pour fournir une très bonne isolation thermique. Ce tube peut se 3028880 8 présenter sous la forme d'un récipient en verre ou en métal, en double-couche. Il peut être vu comme deux récipients à paroi mince imbriqués l'un dans l'autre. L'espace étroit entre ces deux récipients est presque entièrement dépourvu d'air, le quasi-vide empêche la conduction et la convection de chaleur. En outre, le capteur de pression peut être un capteur de type 5 Quatzdyne ou équivalent, qui est un capteur de haute précision et pouvant supporter des températures allant jusqu'à 200 °C. Selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre d'échantillonnage est fixée de manière amovible, par exemple par une liaison filetée, au système d'actionnement afin de pouvoir isoler la chambre d'échantillonnage, pour former un conteneur de transport.According to one embodiment of the invention, during the preparation prior to the descent, a fluid, for example oil is injected under the compensation piston until it comes out, for example about 15 mm , which allows to create a buffer (oil) on which is pressed the first piston when it is in abutment on the compensation piston. This buffer (oil), once the tool is raised to the surface, is evacuated, which allows the sample to be transported to the laboratory with less pressure than that of the sample, or even zero (it all depends on the quantity of gas dissolved recovered by the sampler). Thus, the internal volume containing the sampled fluid increases, which makes it possible to reduce the pressure in the sampling chamber (in the case of a compressible fluid) or to create a gas cushion ("gas cap") at above the fluid (in the case of an incompressible fluid). Preferably, this layer of gas or gas cap has a small volume relative to the volume of the sample chamber. For this purpose, the compensation piston stroke may represent between 0.1% and 25% of the sampled volume, or even more preferably between 0.1 and 20% of the sampled volume. This pressure adjustment makes it possible to limit the risks associated with the transport of pressure equipment; thus it is no longer necessary to extract the fluid taken for analysis, which allows the sample chamber to be used as a container for transporting the withdrawn fluid (transport container 3028880 7 of the sampled fluid) and as a PVT cell. since it is possible to return the sample to the basic conditions. According to one embodiment of the invention, the position of the compensation piston can be adjusted by hydraulic means; the piston is moved by injection and withdrawal of oil. According to one embodiment of the invention, a sampling operation system allows the opening and closing of the sampler. The actuation system can be included in a cylindrical envelope. Preferably, this opening and closing are performed by a valve, called the upper valve, located above the first piston. The upper valve is driven by the actuating system, when the sampler is at the position, in the well, desired for sampling. The actuation system comprises motorization means, in particular at least one electric motor capable of driving the upper valve. The actuating system further comprises means for controlling the motorization means. The control means control the motorization means when the sampler is in the desired position. The control means may be mechanical control means actuated from the surface by a user. Alternatively, the control means may be electronic. The electronic control means may comprise means for communication in real time with means disposed on the surface, so as to inform the user of the conditions within the well. According to a first variant embodiment, the electronic control means may comprise an automatic clock, which will trigger the control of the motorization means at a predetermined time. According to a second variant embodiment, the control means and the information reassembled in real time can enable the specialist to trigger the sampling, once the position of the sampler in the well has been determined. The control means may include one or more sensors to determine the position of the sampler in the well. The sensors integrated in the control means may comprise one or more temperature sensors, one or more pressure sensors, one or more CCL sensors (Casing Coller Locator). type of sensor for determining the position of the casing joints in a well), one or more gamma ray sensors (in English "gamma ray") ... Alternatively, these two embodiments can be associated, and a mechanism of Automatic clock can be coupled to different sensors. In order to withstand high temperature and high pressure conditions, the electronic control means can be integrated into a Dewar tank thermal shield which is a container designed to provide very good thermal insulation. This tube may be in the form of a glass or metal container in a double layer. It can be seen as two thin-walled containers nested inside one another. The narrow space between these two containers is almost completely free of air, the near-vacuum prevents conduction and convection of heat. In addition, the pressure sensor may be a Quatzdyne type sensor or equivalent, which is a high accuracy sensor and can withstand temperatures up to 200 ° C. According to one embodiment of the invention, the sampling chamber is removably attached, for example by a threaded connection, to the actuating system so as to be able to isolate the sampling chamber, to form a transport container.
10 Selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre inférieure est en communication avec la chambre d'échantillonnage. La chambre inférieure peut être comprise dans une enveloppe cylindrique. Le diamètre extérieur de la chambre inférieure peut être sensiblement identique au diamètre extérieur de la chambre d'échantillonnage, par 15 exemple par une liaison filetée. Selon un mode de réalisation de l'invention, la chambre inférieure est en communication avec la chambre d'échantillonnage au moyen d'un raccord, dit raccord intermédiaire. Le raccord permet de fixer de manière amovible la chambre inférieure et la chambre d'échantillonnage. Ainsi, la chambre d'échantillonnage peut être isolée de la chambre inférieure pour former un conteneur de transport.According to one embodiment of the invention, the lower chamber is in communication with the sampling chamber. The lower chamber can be included in a cylindrical envelope. The outer diameter of the lower chamber may be substantially the same as the outer diameter of the sampling chamber, for example, by a threaded connection. According to one embodiment of the invention, the lower chamber is in communication with the sampling chamber by means of a connection, said intermediate connection. The connector allows the lower chamber and the sampling chamber to be removably attached. Thus, the sampling chamber can be isolated from the lower chamber to form a transport container.
20 Le raccord comporte des moyens pour le passage d'un fluide de la chambre d'échantillonnage vers la chambre inférieure. Les moyens de passage interdisent le passage du fluide en sens inverse de la chambre inférieure vers la chambre d'échantillonnage. Les moyens pour le passage d'un fluide peuvent comporter un cylindre inférieur, une vis d'ajustage, et un système de clapet. Avantageusement, la chambre inférieure a un volume 25 supérieur au volume de la chambre d'échantillonnage, de manière à permettre un transfert complet du fluide initialement contenu de la chambre d'échantillonnage vers la chambre inférieure. En outre, l'ensemble peut être constitué de manière à assurer une traversée lente du fluide de transfert, ce qui permet d'assurer un prélèvement sans changement des caractéristiques PVT (pression, volume, température) du fluide de la formation souterraine.The connector includes means for passing a fluid from the sample chamber to the lower chamber. The passage means prohibit the passage of fluid in the opposite direction from the lower chamber to the sampling chamber. The means for the passage of a fluid may comprise a lower cylinder, an adjusting screw, and a valve system. Advantageously, the lower chamber has a volume greater than the volume of the sampling chamber, so as to allow complete transfer of the fluid initially contained in the sampling chamber to the lower chamber. In addition, the assembly may be constituted so as to ensure a slow crossing of the transfer fluid, which allows to ensure a sampling without changing the characteristics PVT (pressure, volume, temperature) of the fluid of the underground formation.
30 Le piston de compensation est mobile par rapport au raccord. De préférence, le piston de compensation est mobile essentiellement au sein du raccord, de manière à ce que, en position basse, le piston de compensation ne dépasse pas du raccord et à ce que, en position haute, le piston de compensation soit en saillie par rapport au raccord. La hauteur de la saillie correspond sensiblement à la course du piston de compensation.The compensation piston is movable relative to the coupling. Preferably, the compensation piston is essentially movable within the connection, so that, in the low position, the compensation piston does not protrude from the connection and that, in the raised position, the compensation piston protrudes compared to the fitting. The height of the projection substantially corresponds to the stroke of the compensation piston.
35 La figure 1 illustre le dispositif de prélèvement avant prélèvement du fluide selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention. Le dispositif de prélèvement est sensiblement 3028880 9 de forme cylindrique et comporte de haut en bas trois compartiments : le compartiment de commande 20 comprenant le système d'actionnement, la chambre d'échantillonnage 3 et la chambre inférieure 13. Le compartiment de commande 20 illustré comporte de manière non limitative : 5 un moteur électrique 19 pour déclencher ou arrêter le prélèvement, - un axe de commande 18 transmettant le mouvement du moteur électrique 19, - un embout inférieur 21 du compartiment de commande 20 fermant la partie inférieure du compartiment de commande 20, - un berceau du moteur 22 pour supporter le moteur électrique 19, 10 - un embout supérieur 23 du compartiment de commande fermant la partie supérieure du compartiment de commande 20, un passage 24 étanche, notamment pour des câbles électriques, un raccord 25 du compartiment de commande avec des moyens de commande (non représentés), par exemple des moyens de commande électroniques ou 15 mécaniques, et un raccord 17 du compartiment de commande 20 avec la chambre d'échantillonnage 3, pour fixer de manière amovible le compartiment de commande 20 avec la chambre d'échantillonnage 3. La chambre d'échantillonnage 3 illustrée comporte de manière non limitative.: 20 une vanne supérieure 1 pour ouvrir ou fermer la chambre d'échantillonnage, c'est-à-dire pour permettre ou non le remplissage de la chambre d'échantillonnage ; la vanne supérieure 1 est entraînée par le système d'actionnement, notamment par les moyens de motorisation 19 ; lorsque la vanne supérieure 1 est ouverte, le fluide pénètre latéralement par des 25 ouvertures prévues (oblongues selon le mode de réalisation illustré) dans le corps du préleveur (au-dessus de la vanne supérieure 1), passe à travers la vanne supérieure 1 et pénètre dans la chambre d'échantillonnage 3, - un embout supérieur 2 du préleveur fermant avec la vanne supérieure 1 la partie supérieure de la chambre d'échantillonnage 3, 30 le premier piston 4, qui est en position haute avant le prélèvement du fluide, est plaqué à l'embout supérieur 2 en faisant le vide entre le premier piston 4 et l'embout supérieur 2, un raccord intermédiaire 9, situé dans la partie inférieure de la chambre d'échantillonnage et qui permet de fixer de manière amovible la chambre 35 d'échantillonnage 3 et la chambre inférieure 13, 3028880 10 - un piston de compensation 5, mobile par rapport au raccord intermédiaire, qui est en position haute avant le prélèvement du fluide, au moyen d'un fluide (huile) situé entre le piston de compensation 5 et le raccord intermédiaire, et - un clapet 10 fixé au raccord intermédiaire, et qui permet le passage du fluide 5 de la chambre d'échantillonnage 3 à la chambre inférieure 13. La chambre inférieure 13 illustrée comporte de manière non limitative : - un embout inférieur 14 du préleveur fermant la chambre inférieure 13, - un « nez inférieur » 15 (de l'anglais « bottom nose ») fermé, fixé à l'embout inférieur, qui est à l'extrémité inférieure du préleveur, et qui a une forme 10 sensiblement conique, et une vanne inférieure 16 permettant de vider la chambre inférieure 13. Avant le prélèvement de fluide (figures 1 et 2), le premier piston 4 est plaqué contre l'embout supérieur 2, le volume de la chambre d'échantillonnage 3 compris entre le premier 15 piston 4 et le raccord intermédiaire comprend un fluide de remplissage, par exemple de l'huile, et le volume de la chambre inférieure est mis sous vide ou comporte de l'air. En position plaquée du premier piston 4 dans l'embout supérieur 2, une surface sensiblement conique du piston 4 en saillie pénètre dans une surface creuse sensiblement conique de l'embout supérieur 2.Figure 1 illustrates the sampling device before sampling the fluid according to a non-limiting embodiment of the invention. The sampling device is substantially cylindrical and comprises three compartments from top to bottom: the control compartment 20 comprising the actuating system, the sampling chamber 3 and the lower chamber 13. The control compartment 20 illustrated includes, without limitation: an electric motor 19 for starting or stopping sampling, - a control pin 18 transmitting the movement of the electric motor 19, - a lower nozzle 21 of the control compartment 20 closing the lower part of the control compartment 20, - a cradle of the motor 22 to support the electric motor 19, 10 - an upper nozzle 23 of the control compartment closing the upper part of the control compartment 20, a sealed passage 24, especially for electrical cables, a connection 25 of the control compartment with control means (not shown), for example electronic control means or mechanically, and a connector 17 of the control compartment 20 with the sampling chamber 3, for removably attaching the control compartment 20 to the sampling chamber 3. The illustrated sampling chamber 3 comprises in a non-controlled manner. limiting: an upper valve 1 to open or close the sampling chamber, that is to say to allow or not the filling of the sampling chamber; the upper valve 1 is driven by the actuating system, in particular by the motorization means 19; when the upper valve 1 is open, the fluid enters laterally through planned openings (oblong according to the illustrated embodiment) into the sampler body (above the upper valve 1), passes through the upper valve 1 and enters the sampling chamber 3, - an upper nozzle 2 of the sampler closing with the upper valve 1 the upper part of the sampling chamber 3, the first piston 4, which is in the up position before sampling the fluid, is pressed to the upper nozzle 2 by evacuating between the first piston 4 and the upper nozzle 2, an intermediate connection 9, located in the lower part of the sampling chamber and which allows to removably fix the chamber 3 and the lower chamber 13, a compensation piston 5, movable with respect to the intermediate connection, which is in the up position before the sampling of the fluid, means of a fluid (oil) located between the compensation piston 5 and the intermediate connection, and - a valve 10 fixed to the intermediate connection, and which allows the passage of the fluid 5 from the sampling chamber 3 to the lower chamber 13 The lower chamber 13 illustrated includes, in a nonlimiting manner: a lower nozzle 14 of the sampler closing the lower chamber 13, a closed "lower nose" 15 (of the "bottom nose") fastened to the lower nozzle , which is at the lower end of the sampler, and which has a substantially conical shape, and a lower valve 16 for emptying the lower chamber 13. Prior to sampling fluid (Figures 1 and 2), the first piston 4 is pressed against the upper nozzle 2, the volume of the sampling chamber 3 between the first piston 4 and the intermediate coupling comprises a filling fluid, for example oil, and the volume of the lower chamber is set vacuum or has air. In the plated position of the first piston 4 in the upper nozzle 2, a substantially conical surface of the projecting piston 4 penetrates into a substantially conical hollow surface of the upper nozzle 2.
20 Pendant le prélèvement du fluide, le fluide pénètre dans la chambre d'échantillonnage 3 par la vanne supérieure 1. Le fluide prélevé exerce alors une force sur le premier piston 4 qui descend, et le fluide prélevé commence à remplir le volume de la chambre d'échantillonnage compris entre l'embout supérieur 2 et le premier piston 4. La descente du premier piston 4 engendre un déplacement du fluide de remplissage de la chambre 25 d'échantillonnage 3 vers la chambre inférieure 13 au travers du raccord intermédiaire et du clapet 10. Une fois le prélèvement terminé et pendant la remontée du préleveur à la surface (figures 3 et 4), le premier piston 4 est en butée contre le piston de compensation 5 qui est en position haute. La chambre d'échantillonnage 3 comporte alors uniquement le fluide 30 prélevé. L'intégralité du fluide de remplissage est alors dans la chambre inférieure. A la surface, l'échantillon est préparé (figure 5) en conservant uniquement la chambre d'échantillonnage, par démontage des moyens de commande 20 et de la chambre inférieure 13. Et afin de permettre le transport en sécurité du fluide sous pression, un coussin de gaz est formé au sein de la chambre d'échantillonnage 3 par descente du piston de 35 compensation 5, permettant une augmentation du volume de la chambre d'échantillonnage.During the sampling of the fluid, the fluid enters the sampling chamber 3 through the upper valve 1. The withdrawn fluid then exerts a force on the first piston 4 which goes down, and the sampled fluid begins to fill the volume of the chamber sampling device between the upper nozzle 2 and the first piston 4. The descent of the first piston 4 causes a displacement of the filling fluid from the sampling chamber 3 to the lower chamber 13 through the intermediate connection and the valve 10. Once sampling is complete and during the recovery of the sampler on the surface (FIGS. 3 and 4), the first piston 4 abuts against the compensation piston 5 which is in the up position. The sampling chamber 3 then comprises only the sampled fluid. The entire filling fluid is then in the lower chamber. At the surface, the sample is prepared (FIG. 5) keeping only the sampling chamber, by dismounting the control means 20 and the lower chamber 13. And in order to allow the safe transport of the fluid under pressure, a The gas cushion is formed within the sampling chamber 3 by descent of the compensation piston 5, allowing an increase in the volume of the sampling chamber.
3028880 11 Un exemple de réalisation du raccord intermédiaire 9 est illustré en détail à la figure 6. Ce raccord intermédiaire 9 peut être composé de deux vannes 7a et 7b, équipées d'un pointeau 27, une vanne de vidange 8, un piston de compensation 5, un cylindre intérieur 6, une vis d'ajutage 26 et d'un clapet 10, lui-même composé d'un corps, d'un ressort 28, d'une 5 bille 12 et d'une vis de tarage 11. Lors de la préparation préalable à la descente, un fluide, de préférence de l'huile, est injecté sous le piston de compensation 5 jusqu'à le faire sortir, par exemple d'environ 15 mm, ce qui permet de créer un tampon (d'huile) sur lequel vient s'appuyer le premier piston 4 lorsque celui-ci est en butée contre le piston de compensation 5. Ce tampon (d'huile), une 10 fois le préleveur remonté en surface, est évacué, ce qui permet de transporter l'échantillon au laboratoire avec une pression moindre que celle du prélèvement, voire nulle (tout dépend de la quantité de gaz dissous récupérée par le préleveur). Selon un mode de réalisation de l'invention, le préleveur peut être préparé, tel 15 qu'illustré aux figures 1 et 2, avant toute descente dans un puits, en mettant en oeuvre les étapes suivantes - Etape 1 : on réalise le vide au-dessus du premier piston 4, par exemple en raccordant l'entrée de la vanne supérieure 1 à une pompe à vide ; ce faisant le premier piston 4 vient se plaquer à l'embout supérieur 2.An exemplary embodiment of the intermediate fitting 9 is illustrated in detail in FIG. 6. This intermediate connector 9 may be composed of two valves 7a and 7b, equipped with a needle 27, a drain valve 8, a compensation piston 5, an inner cylinder 6, a nozzle screw 26 and a valve 10, itself composed of a body, a spring 28, a ball 12 and a set screw 11. During the preparation prior to the descent, a fluid, preferably oil, is injected under the compensation piston 5 until it comes out, for example about 15 mm, which makes it possible to create a buffer ( of oil) on which is abutted the first piston 4 when it is in abutment against the compensation piston 5. This buffer (oil), one 10 times the sampler raised to the surface, is evacuated, which allows the sample to be transported to the laboratory with less pressure than the sample, or even zero (depending on the quan dissolved gas recovered by the sampler). According to one embodiment of the invention, the sampler may be prepared, as illustrated in FIGS. 1 and 2, before descending into a well, by carrying out the following steps: Step 1: Vacuum is achieved at above the first piston 4, for example by connecting the inlet of the upper valve 1 to a vacuum pump; in doing so the first piston 4 is pressed to the upper nozzle 2.
20 Etape 2 : on règle le piston de compensation 5 en position haute, en réalisant les étapes suivantes o on dévisse la vis de vidange 8 qui devient alors une vis de remplissage, et à la place de la vis de vidange on met en place un flexible qui plonge dans un réservoir d'huile. 25 o on dévisse la vanne 7a, qui est remplacée par un flexible relié à la partie basse d'un récipient d'huile, et en partie haute de ce récipient, un flexible est relié à une pompe capable de faire du vide ou de la pression. o on commence par faire le vide dans le raccord intermédiaire 6, puis on ouvre la vanne 7b, ce qui aspire l'huile par le flexible de remplissage et 30 remplit le volume sous le piston de compensation 5. Une fois que ce volume est rempli, on ferme la vanne 7a et on arrête la pompe à vide. o on repousse alors le piston de compensation en injectant de l'huile sous pression, pour cela, la vanne 7b étant fermée, on peut alors débrancher le flexible d'huile et remettre à sa place, la vis de vidange, on branche 35 alors la pompe de pression sur le récipient d'huile, et on fait sortir le piston de compensation 5 de la distance souhaitée (par exemple 15 mm) ; on arrête alors l'injection de la pompe, on débranche le flexible 3028880 12 d'huile et on remet en place la vanne 7a. L'air contenu sous le piston de compensation 5 est alors évacué et un tampon d'huile est créé sous le piston de compensation 5. Etape 3 : on remplit en huile le volume de la chambre d'échantillonnage 3 sous 5 le piston 4. - Etape 4 : on visse l'ensemble du raccord intermédiaire 9 dans la chambre d'échantillonnage 3. - Etape 5 : on visse la chambre inférieure 13 sur le raccord intermédiaire 6. - Etape 6 : on visse l'embout inférieur 14 avec sa vanne 16 sur la partie basse de 10 la chambre inférieure 13. Etape 7 : on effectue le vide dans la chambre inférieure 13, par exemple par l'intermédiaire d'une pompe à vide connectée sur la vanne inférieure 16. - Etape 8 : on fixe le nez inférieur 15 à l'embout inférieur 14 du préleveur. - Etape 9 : on met en place et on fixe l'ensemble du compartiment de commande 15 20 sur le préleveur par l'intermédiaire du raccord 17 du compartiment de commande 20 avec la chambre d'échantillonnage 3. Selon un mode de réalisation de l'invention et tel qu'illustré à la figure 3 (sur cette figure le compartiment de commande n'est pas représenté), à la profondeur désirée, l'ouverture de 20 la vanne supérieure 1 est déclenchée via le moteur électrique 19. La pression exercée par le fluide à prélever sur la partie supérieure du piston 4 provoque son déplacement ; ce faisant, l'huile contenue dans la partie sous piston 4 se transfère de la chambre d'échantillonnage 3 dans la chambre inférieure 13, par l'intermédiaire d'un ajutage crée dans la vis d'ajutage 26 et contenu dans le clapet 10.Step 2: set the compensation piston 5 in the up position, performing the following steps where the drain screw 8 is unscrewed, which then becomes a filling screw, and in place of the drain screw a flexible that dives into an oil tank. When the valve 7a, which is replaced by a hose connected to the lower part of an oil container, is unscrewed, and in the upper part of this container, a hose is connected to a pump capable of evacuating or pressure. o it begins by evacuating the intermediate connection 6, then opens the valve 7b, which sucks the oil through the filling hose and fills the volume under the compensation piston 5. Once this volume is filled the valve 7a is closed and the vacuum pump is stopped. o then pushes the compensation piston by injecting oil under pressure, for this, the valve 7b being closed, then can be disconnected the oil hose and replace in its place, the drain screw, then plug 35 the pressure pump on the oil container, and the compensation piston 5 is taken out of the desired distance (for example 15 mm); the injection of the pump is then stopped, the hose 3028880 12 is disconnected from oil and the valve 7a is put back in place. The air contained under the compensation piston 5 is then discharged and an oil buffer is created under the compensation piston 5. Step 3: the volume of the sampling chamber 3 is filled with oil under the piston 4. Step 4: the assembly of the intermediate coupling 9 is screwed into the sampling chamber 3. Step 5: the lower chamber 13 is screwed onto the intermediate coupling 6. - Step 6: the lower nozzle 14 is screwed with its valve 16 on the lower part of the lower chamber 13. Step 7: the vacuum is made in the lower chamber 13, for example by means of a vacuum pump connected to the lower valve 16. - Step 8: fixed lower nose 15 to lower nozzle 14 of the sampler. Step 9: Set up and fix the entire control compartment 15 on the sampler via the connection 17 of the control compartment 20 with the sampling chamber 3. According to an embodiment of the In the invention and as illustrated in FIG. 3 (in this figure the control compartment is not shown), at the desired depth, the opening of the upper valve 1 is triggered via the electric motor 19. The pressure exerted by the fluid to be taken from the upper part of the piston 4 causes its displacement; in doing so, the oil contained in the piston portion 4 is transferred from the sampling chamber 3 into the lower chamber 13, via a nozzle created in the nozzle screw 26 and contained in the valve 10 .
25 Le rôle du clapet 10 équipé de sa bille 12, faiblement taré par la vis de tarage 11 qui appuie sur le ressort 28, est double : premièrement il empêche le transfert de l'huile par gravité lors de la descente du préleveur ; et deuxièmement il s'ouvre pour compenser la dilatation du volume d'huile créée par l'élévation de la température de l'huile lors de la descente.The role of the valve 10 equipped with its ball 12, poorly calibrated by the set screw 11 which bears on the spring 28, is twofold: firstly it prevents the transfer of the oil by gravity during the descent of the sampler; and secondly it opens to compensate for the expansion of the oil volume created by the raising of the temperature of the oil during the descent.
30 Lorsque le piston 4 arrive au contact du piston de compensation 5, celui-ci comprime le petit volume d'huile injecté avant la descente et une fois l'équilibre des pressions établi, stoppe la progression du piston 4. Après un temps prédéterminé, la vanne supérieure 1 est alors fermée via le moteur électrique 19 et le préleveur peut être remonté.When the piston 4 comes into contact with the compensation piston 5, it compresses the small volume of oil injected before the descent and once the pressure equilibrium is established, stops the progression of the piston 4. After a predetermined time, the upper valve 1 is then closed via the electric motor 19 and the sampler can be reassembled.
35 Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 4, 5 et 7, pour former le conteneur de transport de l'échantillon, lorsque le préleveur est remonté à la surface, on commence par 3028880 13 déconnecter la tête de câble au niveau du compartiment électronique. Puis, on démonte le compartiment électronique du compartiment de commande. Ensuite, on déconnecte l'ensemble préleveur (chambre d'échantillonnage et chambre inférieure) de l'ensemble tête de commande.According to an embodiment illustrated in FIGS. 4, 5 and 7, to form the container for transporting the sample, when the sampler is brought up to the surface, the cable head is first disconnected at the compartment electronic. Then, we dismount the electronic compartment of the control compartment. Then, the sampler assembly (sampling chamber and lower chamber) is disconnected from the control head assembly.
5 Selon une variante de réalisation, une vérification du volume prélevé peut être réalisée après ce démontage. Par exemple, la vérification peut consister à peser le préleveur complet avant la descente et après la remontée, la différence de poids indiquant si le préleveur est rempli ou non. La pression contenue dans la chambre d'échantillonnage 3 du préleveur peut 10 représenter un danger. Pour limiter les risques liés au transport d'un équipement sous pression, il est possible de faire baisser cette pression de manière substantielle en créant un « gas cap » (coussin de gaz). D'une part, le « gas cap » est réalisé par le réglage de la position du piston de compensation 5, en l'amenant dans sa position basse. Le piston de compensation 5 étant 15 poussé par le premier piston 4, la pression qui s'exerce dans la chambre d'huile est égale, par exemple, à trois fois la pression dans la chambre supérieure du préleveur, au vu du rapport des surfaces du premier piston 4 et du piston de compensation 5. D'autre part, le « gas cap » peut être réalisé par la différence de température. En effet, la pression finale contenue dans le préleveur est influencée par la température finale. Cette 20 température a une influence à la fois sur l'huile et sur le liquide prélevé. Le volume de la chambre inférieure 13 étant supérieur à celui de la chambre d'échantillonnage 3, il n'y a aucun risque au niveau de l'huile contenu dans la chambre inférieure 13. De plus, un échantillon prélevé à haute température (par exemple 200°C) n'est plus à cette température une fois le préleveur remonté en surface ; la pression finale du fluide à la surface n'est donc 25 plus la même que celle du fond, ce qui va dans le sens de la sécurité. Selon un exemple de réalisation, pour diminuer la pression à l'intérieur du préleveur, on peut mettre en oeuvre les étapes suivantes : - Etape 1 : on dévisse la chambre inférieure 13 du raccord intermédiaire 9 pour vérifier si le transfert en huile a été complet ou non (figure 4). 30 - Etape 2 : on démonte la vis de vidange 8 du raccord intermédiaire 9, et on visse à sa place un flexible de purge relié à un récipient de vidange. - Etape 3 : on dévisse la vanne 7b du raccord intermédiaire 9, le premier piston 4 est alors libre de repousser le piston de compensation 5, ce qui permet de vidanger le volume d'huile installé avant la descente entre le piston de 35 compensation 5 et le raccord intermédiaire 9 (figure 5). - Etape 4 : on dévisse le clapet 10 du raccord intermédiaire 9.According to an alternative embodiment, a verification of the volume taken can be carried out after this disassembly. For example, the check may consist in weighing the complete sampler before the descent and after the ascent, the difference in weight indicating whether the sampler is filled or not. The pressure contained in the sampling chamber 3 of the sampler may represent a danger. To limit the risks associated with the transport of pressure equipment, it is possible to reduce this pressure substantially by creating a "gas cap". On the one hand, the "gas cap" is achieved by adjusting the position of the compensation piston 5, bringing it into its lower position. With the compensation piston 5 being pushed by the first piston 4, the pressure exerted in the oil chamber is equal, for example, to three times the pressure in the upper chamber of the sampler, in view of the ratio of the surfaces first piston 4 and the compensation piston 5. On the other hand, the "gas cap" can be achieved by the difference in temperature. Indeed, the final pressure contained in the sampler is influenced by the final temperature. This temperature has an influence on both the oil and the sampled liquid. The volume of the lower chamber 13 being greater than that of the sampling chamber 3, there is no risk in the oil contained in the lower chamber 13. In addition, a sample taken at high temperature (by example 200 ° C) is no longer at this temperature once the sampler raised to the surface; the final pressure of the fluid at the surface is therefore no longer the same as that of the bottom, which is in the direction of safety. According to an exemplary embodiment, to reduce the pressure inside the sampler, it is possible to implement the following steps: Step 1: the lower chamber 13 of the intermediate fitting 9 is unscrewed to check whether the oil transfer has been complete or not (Figure 4). Step 2: the drain screw 8 of the intermediate fitting 9 is removed, and a purge hose connected to a discharge container is screwed in its place. Step 3: the valve 7b of the intermediate fitting 9 is unscrewed, the first piston 4 is then free to push back the compensation piston 5, which makes it possible to drain the installed volume of oil before the descent between the compensation piston 5 and the intermediate connection 9 (FIG. 5). Step 4: the valve 10 of the intermediate fitting 9 is unscrewed.
3028880 14 Etape 5 : on visse un capot inférieur 29 sur le raccord intermédiaire 9 en lieu et place de la chambre inférieure 13, ainsi qu'un capot supérieur 30 protecteur pour la vanne supérieure 1 (figure 7). Le préleveur est alors conditionné pour son transport, notamment pour l'envoi à un laboratoire d'analyse.Step 5: a lower cover 29 is screwed onto the intermediate fitting 9 in place of the lower chamber 13, as well as a top protective cover 30 for the upper valve 1 (FIG. 7). The sampler is then conditioned for its transport, in particular for sending to an analysis laboratory.
5 Selon une variante de réalisation, le préleveur comporte plusieurs chambres d'échantillonnage. Par exemple, le préleveur peut comporter deux ou trois chambres d'échantillonnage. Selon un mode de réalisation de l'invention, plusieurs ensembles comprenant un système d'actionnement, une vanne supérieure, une chambre 10 d'échantillonnage et une chambre inférieure sont assemblés les uns en-dessous des autres. Un tel préleveur permet de réaliser plusieurs prélèvements consécutifs à des profondeurs différentes, sans avoir à remonter le préleveur entre les prélèvements. Le préleveur selon l'invention est particulièrement adapté pour prélever des fluides dans des puits profonds, par exemple supérieur à 3000 m, dans des conditions hautes 15 pressions et hautes températures. Le préleveur selon l'invention peut être prévu pour prélever un fluide dans des pressions jusqu'à 650 bars et plus et à des températures proches de 200 °C et plus. Le préleveur selon l'invention peut être utilisé dans le domaine de la surveillance d'un 20 site de stockage de CO2, d'un site de géothermie, d'un site d'exploration ou d'exploitation d'hydrocarbures, huiles ou gaz, conventionnels ou non conventionnels, par exemple pour un site d'exploitation des gaz de schiste. L'invention concerne en outre l'utilisation d'un dispositif de prélèvement pour réaliser 25 un échantillon d'un fluide dans une formation souterraine, dans lequel on réalise les étapes suivantes : a) on descend le dispositif de prélèvement avec la chambre d'échantillonnage fermée 3 dans un puits (ou une canalisation, un conduit, un réservoir...) de la formation souterraine, notamment au moyen d'un câble fixé sur le système d'actionnement du 30 préleveur ; b) lorsque le préleveur est à la position prédéterminée (détectée par des moyens mécaniques ou électroniques), on prélève le fluide dans la chambre d'échantillonnage 3 du dispositif de prélèvement en ouvrant la chambre d'échantillonnage 3, par exemple au moyen du système d'actionnement qui 35 déclenche l'ouverture de la vanne supérieure 1 ; c) on remonte le dispositif de prélèvement à la surface avec la chambre d'échantillonnage 3 fermée, notamment au moyen d'un câble ; et 3028880 15 d) on récupère la chambre d'échantillonnage 3 contenant le fluide en tant qu'échantillon du fluide (en tant que bouteille de transport), par exemple, selon un mode de réalisation de l'invention, en séparant la chambre d'échantillonnage 3 du système d'entraînement et de la chambre inférieure 13 et en générant un « gas cap » dans la 5 chambre d'échantillonnage. La récupération de la chambre d'échantillonnage en tant que conteneur de transport permet d'éviter toute extraction et reconditionnement du fluide prélevé, ce qui pourrait être source d'altération du fluide prélevé : fuite, pollution... Le « gas cap » est réalisé par le réglage de la position du piston de compensation. Par 10 exemple, le « gas cap » peut être réalisé en maintenant le piston de compensation en position haute lors des étapes de descente, prélèvement et remontée, et en descendant le piston de compensation en position basse lors de l'étape de récupération. L'utilisation du dispositif selon l'invention peut comprendre également une étape d'analyse du fluide prélevé. Le fluide prélevé est transporté du lieu de prélèvement au 15 laboratoire d'analyse dans la chambre d'échantillonnage. Préalablement à cette étape d'analyse, il est possible de conditionner la chambre d'échantillonnage sensiblement aux conditions de température et de pression de la formation souterraine. Ainsi, la chambre d'échantillonnage du préleveur sert pour le prélèvement, en tant que conteneur de transport et de cellule d'analyse PVT (pression, volume, température).According to an alternative embodiment, the sampler comprises several sampling chambers. For example, the sampler may have two or three sampling chambers. According to one embodiment of the invention, several assemblies comprising an actuating system, an upper valve, a sampling chamber and a lower chamber are assembled one below the other. Such a sampler makes it possible to carry out several consecutive samplings at different depths, without having to raise the sampler between the samplings. The sampler according to the invention is particularly suitable for sampling fluids in deep wells, for example greater than 3000 m, under high pressure and high temperature conditions. The sampler according to the invention can be designed to take a fluid at pressures up to 650 bar and above and at temperatures close to 200 ° C. and higher. The sampler according to the invention can be used in the field of monitoring a CO2 storage site, a geothermal site, a site for the exploration or exploitation of hydrocarbons, oils or gases. conventional or unconventional, for example for a shale gas exploitation site. The invention further relates to the use of a sampling device for producing a sample of a fluid in an underground formation, in which the following steps are performed: a) the sampling device is lowered with the chamber of closed sampling 3 in a well (or pipe, conduit, tank ...) of the underground formation, in particular by means of a cable fixed on the actuator system of the sampler; b) when the sampler is in the predetermined position (detected by mechanical or electronic means), the fluid is taken from the sampling chamber 3 of the sampling device by opening the sampling chamber 3, for example by means of the sampling system; actuator which triggers the opening of the upper valve 1; c) the sampling device is raised to the surface with the sampling chamber 3 closed, in particular by means of a cable; and d) recovering the sample chamber 3 containing the fluid as a sample of the fluid (as a transport bottle), for example, according to one embodiment of the invention, by separating the chamber from sampling 3 of the drive system and the lower chamber 13 and generating a "gas cap" in the sampling chamber. The recovery of the sample chamber as a transport container avoids any extraction and reconditioning of the fluid taken, which could be a source of alteration of the fluid taken: leakage, pollution ... The "gas cap" is achieved by adjusting the position of the compensation piston. For example, "gas cap" can be achieved by keeping the compensation piston in the up position during the lowering, withdrawing and raising steps, and lowering the compensation piston in the down position during the recovery step. The use of the device according to the invention may also include a step of analyzing the fluid taken. The collected fluid is transported from the sampling site to the analysis laboratory in the sampling chamber. Prior to this analysis step, it is possible to condition the sample chamber substantially to the temperature and pressure conditions of the subterranean formation. Thus, the sampling chamber of the sampler is used for sampling, as a transport container and PVT analysis cell (pressure, volume, temperature).
20 Dans la description et sur les figures, les signes de référence suivants ont été utilisés 1 Vanne supérieure 2 Embout supérieur du préleveur 3 Chambre d'échantillonnage 25 4 Premier piston 5 Piston de compensation 6 Cylindre intérieur 7a, 7b Vannes 8 Vanne de vidange 30 9 Raccord intermédiaire 10 Clapet 11 Vis de tarage du clapet 12 Bille du clapet 13 Chambre inférieure 35 14 Embout inférieur du préleveur 15 Nez inférieur (« bottom nose ») 16 Vanne inférieure 3028880 16 17 Raccord préleveur/compartiment de commande 18 Axe de commande 19 Moteur électrique 20 Compartiment de commande 5 21 Embout inférieur du compartiment de commande 22 Berceau du moteur 23 Embout supérieur du compartiment de commande 24 Passage étanche 25 Raccord du compartiment de commande/moyens de commande électroniques 10 26 Vis d'ajutage 27 Pointeau vanne 28 Ressort du clapet 29 Capot supérieur de transport 30 Capot inférieur de transport 15In the description and figures, the following reference numerals have been used 1 Upper valve 2 Upper sampling nozzle 3 Sampling chamber 25 4 First piston 5 Compensating piston 6 Inner cylinder 7a, 7b Valves 8 Drain valve 30 9 Intermediate connection 10 Valve 11 Valve tare screw 12 Valve ball 13 Lower chamber 35 14 Bottom nozzle 15 Bottom nose 16 Bottom valve 3028880 16 17 Sample / control compartment connection 18 Control shaft 19 Electric motor 20 Control compartment 5 21 Lower end of the control compartment 22 Cradle of the engine 23 Top end of the control compartment 24 Watertight passage 25 Connection of the control compartment / electronic control means 10 26 Nozzle screw 27 Valve pin 28 Spring of the valve 29 Upper transport cap 30 Lower transport cap 15
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Legal Events
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Effective date: 20160527 |
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Owner name: FLODIM, FR Effective date: 20170512 |
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