JPH05502705A - 流体のサンプルを井戸で採取するためのサンプリングツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体のサンプルを井戸で採取するためのサンプリングツール本発明は、管状で中 空をなし、好適には円筒をなす部材を備え、オイル、ガス。

水のいずれかを汲み上げるためのドリル中に、サンプルを収集するために、井戸 内に沈めることのできるサンプリングツールに関するものである。

ドリル作業中及び炭化水素の汲み上げ中に、蓄積部に存在するガス状／液状のサ ンプルを収集することが必要である。このようなサンプルは、サンプリングツー ルを井戸に沈めることにより、様々な深さでサンプルを収集することができる。

サンプル収集後、サンプルの化学的特性及び物理的特性の実験室での分析を更に 行うために、サンプリングツールから適切な搬送用ボトルへサンプルを移し変え る地表部の場所まで、サンプラー（ツール）は引き上げられる。

ガス状／液状サンプルを得るためのサンプリングツールは、基本的には、管状の 円筒体を備え、この円筒体は、採取されたガス状／液状サンプルを保存するため の貯蔵用チャンバと、このチャンバに対する入口を開放及び閉鎖するための弁と を備えている。この貯蔵用チャンバに加えて、圧力や温度等を測定するための様 々な電気的装置を装備している。サンプリングツールは、絶縁された銅製のコア を有する昇降用ワイヤを介して、地表部に連結されている。パイプの内側の機械 的な操縦用ロッドを利用することによって、サンプリングツールを、地表部から 機械的に制御してもよい。操縦用ロッドは、ガス状／液状サンプルを供給するた めの弁を開放及び閉鎖するのにも利用される。

通常、貯蔵用チャンバを持ったサンプリングツールは、ガス状／液状サンプルを 逆圧力媒体から物理的に分離するための浮動式ピストンを備えている。また、逆 圧力媒体は、蓄積部から貯蔵用チャンバまでの流体の流れを制御するのに利用さ れる。サンプリング中に、ガス状／液状サンプルは、ピストンの一側に設けられ たチャンバ内に流れ込み、逆圧力媒体は、大気チャンバに向けてシリンダから押 し出される。ピストンとシリンダ壁との間にはＯリングのシール体が設けられて いる。これらＯリングは、シリンダ壁に対する摩擦と、かなり激しい炭化水素流 に対する通常の接触との組合わせによって、摩耗する。更に、シール体はピスト ンの一側から他側へ向かう流体の拡散を許容している。従って、現在のツールの 欠点は、炭化水素が、ピストンの一側からピストンの他側の逆圧力媒体へ向けて 漏れたり、拡散したりすることにある。ピストンのシール体の摩耗に起因して、 少量のガス状／液状サンプルが拡散したり漏れたりした場合、ガス状／液状サン プルは役にたたず、テストが繰り返し行われる。このことは、特に沖合での多量 のガス状／液（オイル）状サンプルを採取する場合に費用がかさむ。なぜなら、 装置の装着時間に大変な費用がかかるからである。

サンプリングの他の方法としては、弁の開放及びその後の貯蔵用チャンバへの充 填を行うための時限制御システムを有するツールを利用することにある。このよ うな方法は、装置が井戸内に送り込まれた場合に、遅れ等の問題がしばしば発生 するので、不便である。前述の時限制御システム並びに弁の開放のための操縦用 ロンドの使用は、比較的複雑な機械的システムに依存している。前述の機械的シ ステムは、摩耗にさらされ、装置が壊されることやテストを繰り返す必要性によ り費用がかさんでしまう。

本発明の主たる目的は、貯蔵用チャンバから逆圧力チャンバへ向けてガス状／液 状サンプルが漏れることなく、典型的なガス状／液状サンプルを採取するための 方法を開発することにある。また、他の目的は、取り扱いが容易で、迅速なサン プリングを行うことのできる信頼性の高い装置を提供することにある。

前述した目的や本発明の更に他の目的は、後述される装置により得られ、本発明 の特徴的な構成は、請求の範囲に述べられている。

従来の装置がもつ問題点は、ピストンリングや複雑な機械構造に関連して引き起 こされているので、この問題点を解決するために、０リングを別の７一ル体又は 膜に置き換えたり、一般的にはサンプリングツールの構造の簡略化を主体として いた。○リングやシール体は、全てのピストン／シリンダ構体に必要とされるの で、逆圧媒体とガス状／液状サンプルとの分離が可能で且つピストンのない装置 が見い出される必要があった。そこで、発明者は、試行錯誤の後、サンプルと逆 圧力媒体とを分離するために、パイプ状の膜の利用を試みた。このような構成の 装置をテストした結果、あるタイプの膜により、信頼できる及び拡散密着性のシ ール体が見い出された。拡散密着性の材料からなる可撓性の膜を利用した場合、 貯蔵用チャンバから、逆圧力媒体を有するチャンバへの漏れの危険性が排除され た。

本発明に関するサンプリングツールは、主として、２つのチャネルを有する円筒 体と、この円筒体の両端で本質的な位置決めが行われた弁とを備えている。一方 のチャネルは、逆圧方探体用のチャンバに至り、他方のチャネルは、ガス／液貯 蔵用チャンバに至っている。逆圧方探体用チャンバは、外側パイプの内壁と、こ のパイプの内側のパイプの外壁とによって制限されている。内側のパイプは、可 撓性の材料、好適には鉛からできている。　貯蔵用チャンバは、鉛製バイブの内 壁と、Ｕ字状部に固定された２つの支持用のくさび部とによって制限されている 。Ｕ字状部と、鉛製パイプと（さび部とからなるユニットは、鉛製バイブの内側 にガス密着性のチャンバを形成している。

サンプリングをする井戸内に、本発明の装置を沈める前に、外側バイブと内側パ イプとの間のチャンバに、逆圧力媒体、例えばグリコールを充填して、可撓性パ イプを、Ｕ字状部及びくさび部の周囲に向けて圧し潰す。その結果、空気や他の 汚染ガス／液が、サンプリング用チャンバから外に押し出される。その後、所望 のサンプリングが行われる深さまで、サンプリングツールを井戸の中に沈める。

そして、ガス／液供給用チャネルの弁を開くと同時に、逆圧力媒体を排出するた めの弁を、大気圧のチャンバへ向けて、又はサンプリングユニットを包囲するよ うな蓄積部に向けて、開放する。そして、ガス状／液状サンプルは、鉛製バイブ の内側の貯蔵用チャンバに充填される。その結果、貯蔵用チャンバにガス状／液 状サンプルが充填されるにつれて、鉛製バイブは、元の円筒形に復元するように 徐々に加圧される。それと同時に、逆圧力媒体の体積が減少し、逆圧力媒体は、 徐々に大気圧のチャンバ内に押し込まれる。そして、ノズルを通る逆圧力媒体の 流れを規制することによって、サンプリングの速度を調整することができる。

大気圧のチャンバの体積は、貯蔵用チャンバの体積より小さくなっている。この ことにより、貯蔵用チャンバへの最大限の充填で、逆圧方探体用チャンバ内に幾 分液体を残すことができる。２つのチャツバの体積差により、鉛製バイブの金属 同士の接触や鉛製バイブの破裂を回避することができる。サンプリングが完了し た場合、サンプリングユニットは、昇降用ワイヤによって、地表部まで持ち上げ られる。その後、ガス状／液状サンプルは、一定の圧力及び体積をもって、搬送 して分析するために適切な搬送貯蔵用のボトルに移し変えられる。

添付された図１から図４を参照して、本発明の他の特徴を詳細に説明する。

図１は、本発明に係るサンプリングツールを示す断面図：図２ａ、ｂ、ｃは、図 １のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図。

図３は、サンプリングツールを連結し、サンプラーの一例を長手方向に切欠して 示した部分切欠正面図である。

図１は、圧縮可能なパイプ９によって、王に分離された２つのチャンバ１２．１ ４を備えたサンプリングツール１を示している。このサンプリングツール１は、 蓄積部の圧力を保持するために円筒状の容器をなす外側バイブ２（円筒状部材） を備えている。この外側バイブ２の内側には、ガス状、／液状サンプル用のガス 密着性のチャンバ（内側チャンバ）１２を形成するユニット１３が配置されてい る。

破線１５に、パイプ９（管状ユニット）が圧縮された際のユニット１３を示して いる。チャンバ１４は、外側バイブ２の内側と、圧縮可能なパイプ９の外側とに より制限されている。内側ユニット１３は、くさび部５及び６と、Ｕ字状部１０ と、好適な鉛製のパイプ９とからなっている。また、パイプ９を、適切な他の材 料で作ってもよい。このパイプ９の材料は、可撓性で且つ拡散密着性を持つこと が不可欠である。鉛より可撓性の小さな材料に対しては、パイプが、圧縮を開始 することのできる弱い領域を有することが、前述の圧縮にとって重要なことであ る。例えば、ゴムのような可撓性材料を利用した場合、前述の弱い領域は必要な くなる。一般的に、圧縮可能なパイプにどのような材料を選択するかは、サンプ ルのタイプによって決定されるものである。支持用のくさび部５．６は、Ｕ字状 部１０の各端に固着されている。Ｕ字状部１０とくさび部５．６は一体型のユニ ットをなして、鉛製バイブ９の内側に位置決めされている。鉛製バイブ９は、例 えば接着又は溶融によって、くさび部５及び６に固定されると共に、ガス状／液 状サンプルの貯蔵用チャンバ１２に対してガス密着性のユニットを形成し続ける 。

くさび部６は、中心で長手方向に延在するボア部８を有し、このボア部８の一端 は、鉛製バイブ９の内側で終結している。ボア部８は、保存即ち貯蔵用チャンバ １２へ、ガス状／１＆状サンプルを供給するためのものである。ガス状／液状サ ンプルの採取前において、チャンバ１４は、逆圧力媒体で満たされている。この ことにより、制御しつつ、徐々にチャンバ１２ヘサンプルが充填されることを可 能にしている。くさび部５．６の一端は円形をなすと共に、その他端は傾斜して いる。チャンバ１４への充填中において、支持用のくさび部の前記傾斜端部によ り、鉛製バイブ９を、円形から圧縮状態にスムーズに推移させることができる。

図２は、図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線に沿う断面のサンプリングツールを示 している。Ａ−Ａ断面において、鉛製バイブ９及び支持用くさび部５，６は円形 をなしている。この部分の鉛製バイブ９は、チャンバ１２及び１４への充填中に は変化しない。ユニット１３の断面積は、外側バイブ２の内側の断面積より幾分 小さくなっている。外側バイブ２の内側と鉛製バイブ９の外側との間の隙間は、 常に、任意の逆圧力媒体によって満たされていると共に、鉛製バイブ９の摩耗を 減少させている。前記隙間は、ユニット１３の挿入を簡単にすると共に、チャン バ１４への充填中において、逆圧力媒体の流動を可能にしている。Ｂ−Ｂ断面は 、ガス状／液状サンプルがチャンバ１２に満たされた場合の鉛製バイブ９の形状 を示している。鉛製バイブ９は、この部分においては元のパイプの形状をなして いる。チャンバ１２内のガス状／液状サンプルにより、充填中にかなりチャンバ １４の体積が減らされ、排除された逆圧力媒体を分離型の大気圧チャンバ（図示 せず）内へ押し込める。Ｃ−Ｃ断面は、鉛製バイブ９がＵ字状部１０の内側に対 向するように圧し潰された状態のサンプリングツールを示している（図１の破線 １５参照）。この破線は、サンプリングツールに、グリコールのような逆圧流体 （逆圧力媒体）を充填して、使用の準備を整えた状態の鉛製バイブ９の形状を示 している。前記逆圧流体は、鉛製バイブ９の外側への充填中に流動すると共に、 Ｕ字状部１０の内側壁に鉛製バイブ９を押し付け、貯蔵用チャンバ１２の体積を ほぼゼロにまで減少させる。

ガス状／オイル状サンプルの収集を開始する場合、蓄積部へ通じるチャネルが、 開放されると同時に、大気圧チャンバまでのチャネルも開放される。ガス状／液 状サンプルは、蓄積部の圧力に起因して、鉛製バイブ９の内側に流れ込み、その 結果、ガス状／液状サンプルの押圧により、鉛製バイブの他側の逆圧力媒体を、 大気チャンバ内に圧し込める。また、サンプリング中に、ガス状／液状サンプル と逆圧力媒体とは、鉛製バイブの鉛膜によって完全に分離されている。逆圧力媒 体は、貯蔵用チャンバ】、２への滑らかな充填を可能にすると共に、鉛製バイブ の不必要なひずみを引き起こすことがない。逆圧方探体用の大気チャンバは、貯 蔵用チャンバより体積が小さくなっている。従って、逆圧力媒体のうちのあるも のは、鉛製バイブの外側に維持されると共に、鉛製バイブの金属同士の接触や、 鉛製バイブの破裂を回避することができる。

図３は、サンプリング作業を制御するための弁システム３．４を有した完全なサ ンプリングツールムを示している。外側バイブ２の両端は、弁システム３．４に 連結されるねじ部１８を有していいる。支持用のくさび部５と支持用くさび部６ とは、同一のものではない。支持用のくさび部のうちの例えば（さび部６は、弁 システム４の雌部と連結するための雄部７を有している。弁システムは、チャネ ルの開放／閉鎖の調整に加えて、第２のサンプリングツール１６．１７に対する 連結部材としての機能もある。くさび部及びＵ字形断面図を有する鉛製バイブは 、これが一つのユニットとして外側ケーシングに取り付けられる前に、圧力によ る拡散のテストを行う加工室内で仕上げられる。

本発明に関連するサンプラーを適用することによって、ガス状／液状サンプルと 逆圧力媒体とを分離するサンプリングツールを得ることができる。貯蔵用チャン バから逆圧方探体用チャンバへ向かういかなる漏れ又は拡散の可能性はない。

本発明に関する貯蔵用チャンバは、簡単に製造及び利用することができ、摩耗に さらされることがない。従って、前記サンプラーは、製造に対して安価であると 共に、最も信頼性がある。

オイル２ガス、水のいずれかの流体を汲み上げるためのドリル中に、前記流体の サンプルを収集するために、井戸にサンプリングツールを沈める。このサンプリ ングツール（１）は、管状で中空をなし、好適には円筒をなす部材を備え、前記 円筒状の部材は、圧縮自在なバイブ（９）によって分離された２つのチャンバ（ １２，１４）を有している。前記サンプリングツールは、蓄積部の圧力に耐える ことのできる円筒状部材をなす外側バイブ（２）を備えている。ガス状／液状サ ンプルのためのガス密着性の貯蔵用チャンバ（１２）と、逆圧力媒体のためのチ ャンバ（１４）とからなるユニット（１３）を、前記外側バイブ（２）の内側に 位！決めする。Ｕ字状部（１０）の内側に向けてバイブ（９）を押圧することに より、前記チャンバ（１４）を形成する。サンプリング中、チャンバ（１２）の 体積は増加し、チャンバ（１４）の体積は、チャンバ（１２）の増加に対応して 減少する。ガス状／液状サンプルと逆圧力媒体との全分離は、拡散密着性の可撓 性バイブ（９）を適用することによって得られ、従って、採取されて分析される ガス状／液状サンプルは、蓄積部のガス状／液状サンプルを表わしている。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／Ｎｏ　９０１００１８６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．管状で中空をなし、好適には円筒をなす部材（２）を備え、オイル，ガス， 水のいずれかを汲み上げるためのドリル中に、サンプルを収集するために、井戸 に沈めるサンプリングツール（１）において、前記円筒状の部材（２）の内側に 、逆圧力媒体用チャンバ（１４）とガス状／液状サンプル用のチャンバ（１２） とを分離するための潰し可能な管状ユニット（９）を位置決めしたことを特徴と するサンプリングツール。 ２．前記ユニット（９）の両端に、ガス状／液状サンプル用の前記内側チャンバ （１２）を制限するための支持用のくさび部（５，６）を固定したことを特徴と する特許請求の範囲第１項記載のサンプリングツール。 ３．前記支持用のくさび部（５，６）を、Ｕ字状部（１０）の両端に固着させる 共に、このＵ字状部（１０）と一体に形成したことを特徴とする特許請求の範囲 第１項記載のサンプリングツール。 ４．前記支持用のくさび部（５，６）及び前記Ｕ字状部（１０）を備えた前記ユ ニット（９）は、相互に交換可能をなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項 記載のサンプリングツール。 ５．前記支持用のくさび部（５，６）及び前記Ｕ字状部（１０）は、前記ユニッ ト（９）と永久的に接触しない全コーナ部において丸められたことを特徴とする 特許請求の範囲第１項記載のサンプリングツール。 ６．前記ユニットは、管状で圧縮自在な材料、好適には鉛からなることを特徴と する特許請求の範囲第１項記載のサンプリングツール。