NO311853B1 - Apparat for å trekke ut et fluid-sampel fra en formasjon samt fremgangsmåte for bestemmelse av fluid-sampelets volum - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår verktøy for sampling av fluider som rommes i porer i grunnformasjoner og særlig verk-tøy drevet via en elektrisk kabel. Mer spesielt angår foreliggende oppfinnelse fremgangsmåte og anordning innrettet for bestemmelse av ulike egenskaper til grunnformasjonen ved å fortolke trykkmålinger utført av testverktøy drevet via en elektrisk kabel og innrettet for undersøkelse av formasjoner.

Testverktøy for undersøkelse av formasjoner og drevet via elektrisk kabel benyttes for å hente opp sampler av fluider som rommes i porer i grunnformasjoner, og til å foreta målinger av fluidtrykk som råder i grunnformasjoner. Beregninger utført fra slike målinger kan benyttes som et hjelpemiddel for å estimere det totale fluidinnhold i grunnformasjonen.

Testverktøy innenfor dette tekniske fagområdet senkes på typisk måte ned idet de befinner seg ved den ene enden av en armert elektrisk kabel. Verktøyet senkes ned i et borehull som trenger seg gjennom grunnformasjonene. Testverktøyet for formasjoner omfatter på typisk måte en rørformet probe som strekker seg ut fra et verktøyhus og deretter presses inn i veggen som omgir borehullet. Proben blir på typisk måte forseglet langs sin ytre diameter ved hjelp av et elastomert pakningselement som utelukker fluider som skriver seg fra innsiden av borehullet, slik at disse ikke kan trenge seg inn i det innvendige av proben når fluider strømmer fra grunnformasjonen igjennom proben. Proben blir, ved hjelp av ulike ventiler, selektivt plassert i hydraulisk kommunikasjon med samplingskamre som inngår i verktøyet. Hydrauliske forbindelser som sammenkobler proben med de forskjellige samplingskamre, kan innbefatte forbindelse med en svært nøyaktig trykksensor for måling av fluidtrykket inne i de hydrauliske forbindelser. Andre sensorer i verktøyet kan foreta målinger relatert til volumet av fluid som har trengt seg inn i enkelte av prøvekamrene under en test av en spesiell grunnformasjon.

En av grunnf ormas jonens egenskaper som kan bestemmes ved å benytte målinger utført ved hjelp av et testverktøy for formasjonen drevet via en kabel, er permeabiliteten. Permeabiliteten bestemmes blant annet ved å kalkulere en hastighet ved hvilken et fluid med en kjent viskositet beveger seg gjennom porerommene inne i formasjonen når et forutbestemt differensialtrykk påføres formasjonen. Som tidligere nevnt omfatter et typisk testverktøy for formasjonstesting en sensor for å utføre målinger relatert til volumet av fluidet som entrer samplingskammeret, og dessuten en trykksensor som kan benyttes til å bestemme fluidtrykket i de hydrauliske forbindelser som fører mellom proben og samplingskammeret. Det er dessuten mulig å bestemme viskositeten til fluidet i grunnformasjonen under laboratorieanalyser av en prøve av fluidet som fåes fra samplingskammeret.

Ved en fremgangsmåte som er kjent innenfor dette tekniske området, blir strømningshastigheten for fluidet fra formasjonen inn i samplingskammeret på typisk måte bestemt ved å måle tiden det tar å fylle samplingskammeret hvorpå strømningshastigheten kalkuleres ved å dividere kammerets volum med den målte tid. Strømningshastigheten som blir bestemt på denne måten, kan benyttes for å kalkulere permeabiliteten.

En ulempe med fremgangsmåten som er kjent innenfor dette tekniske området for å bestemmelse av permeabiliteten fra målinger som gjennomføres av testverktøyet som arbeider via kabel i formasjonen, er at testverktøy som er tidligere kjent innenfor dette området, ikke måler samplingskammerets volum med tilstrekkelig nøyaktighet og oppløsning til å kunne bestemme at strømningshastigheten som kalkuleres er representa-tiv for strømningshastigheten av bare det opprinnelige fluid som finnes innen formasjonen. For å gjennomføre målinger relatert til volumet av samplingskammeret, er det typisk å la formasjonstestings-verktøy av konvensjonell art omfatte en likestrøms-stepp-motor koblet til en drivskrue som beveger et stempel som igjen avgrenser den ene enden av samplingskammeret. Det er typisk ikke mulig å styre volumendringene eller hastigheten hvormed volumet endres, slik disse endringer forårsakes av hvert enkelt motor-stepp. Testverktøyene som er kjent innenfor dette området innbefatter anordninger for å påvirke kammerets volum ved å telle antall trinn som motoren beveger seg, men ved bare å telle trinnene på denne måten, kan testverktøy som er tidligere kjent bare indirekte bestemme volumet av samplingskammeret. Kammerets volum vil derfor ikke ved noe tidspunkt være eksakt kjent i tidsrommet mellom starten på uttrekking av en prøve og avslutningen på uttrekking av samme prøve. Subtile endringer i forholdet mellom samplingstrykket og samplingsvolumet, noe som kan være viktig under bestemmelse av permeabiliteten til formasjonen, kan maskeres av den relativt lave oppløsning i målingen av kammerets volum for formasjonstestingsverktøy kjent innenfor dette området. Slike subtile endringer i trykk/volumforhold-ene for samplet kan påvirkes blant annet av sammensetningen av fluidet som virkelig trekkes ut fra porerommene i formasjonen.

Permeabiliteten som kalkuleres fra målinger utført ved hjelp av trykk og volum for fluidet som trekkes inn i kammeret under uttaking av et sampel, kan påvirkes av sammensetningen av fluidet som trekkes inn i kammeret under prøve-takningen. Når f.eks. borehullet bores gjennom grunnformasjoner, blir det på typisk måte fylt med et fluid med en egenvekt som er stor nok til at fluidet kan utøve et tilstrekkelig hydrostatisk trykk mot grunnformasjonen til å motstå de opprinnelige, iboende fluider som finnes i formasjonen slik at disse ikke trenger seg inn i borehullet. Det er faktisk enda mer typisk at det hydrostatiske trykk til væsken i borehullet, i hvert fall i mindre grad, overskrider fluidtrykket i formasjonen slik at en del av fluidet i borehullet, ofte benevnt "slamfiltrat", på typisk måte tvinges inn i porerommene i formasjonen på grunn av det rådende differensialtrykk. I tillegg vil samplingskammeret, så snart proben blir hydraulisk forbundet med dette, fortsatt hovedsakelig være fylt med fluid fra borehullet, benevnt "boreslam". Både boreslammet og slamfiltratet kan ha verdier for kompressibilitet og viskositet som avviker fra tilsvarende verdier for fluidet i formasjonen. Fordi fluidet som virkelig trekkes inn i samplingskammeret sannsynligvis vil inneholde i det minste noe boreslam og noe slamfiltrat, vil en permeabilitetsbestemmelse for formasjonen basert bare på tiden det tar for det samplede fluid å fylle volumet til samplingskammeret, gjerne bli feilaktig fordi strøm-ningshastigheten som blir bestemt på denne måten, kan være feil.

Ulemper ved formasjonstestverktøy av tidligere kjent type som beskrevet ovenfor, vil lettere kunne forstås under henvisning til fig. IA og IB. Fig. IA er en grafisk represen-tasjon av fluidtrykket som funksjon av tiden vist som kurven 210, og er dessuten en grafisk fremstilling av volumet som funksjon av tiden vist som kurven 212. Når et sampel først er trukket ut, som vist ved begynnelsen av kurven 210 ved et punkt indikert med henvisningstall 214, økes volumet til testkammeret. Noe av økningen i kammerets volum oppveies ved reduksjon av trykket i fluidet i de hydrauliske forbindelser, slik at trykket i de hydrauliske linjer balanserer trykket til fluidet i formasjonen som antydet ved punktet vist ved henvisningstall 216. Når volumet til samplingskammeret øker ytterligere, faller trykket i kammeret under formasjons-trykket og strømmen fra formasjonen inn i kammeret starter. Imidlertid vil noe av fluidet i formasjonen nær inntil proben kunne være slamfiltrat som tidligere omtalt. Dette slamfiltratet kan ha en annen kompressibilitet og viskositet enn det opprinnelige fluid som forekom i formasjonen. Følgelig kan forholdet mellom kammerets trykk og kammerets volum være forskjellig når fluidet som trekkes inn i kammeret består av slamf ilt rat, noe som vil kunne observeres på kurven 210 mellom punktene som er angitt med henvisningstall 216 og 218. Etter at trykkfallet i formasjonen, forårsaket av det økende kammervolum, endelig er kommunisert til fluidet i formasjonen, som indikert på kurven 210 ved punktet med henvisningstall 218, blir fluidets bevegelse inn i kammeret, relatert til det økende kammervolum, hovedsakelig påvirket av egenskapene til fluidet i formasjonen, og dette er vist mellom punktene 218 og 220 på kurven 210. Ved punktet 220 er kammeret blitt ekspandert til et forutbestemt maksimalvolum, og trykket i kammeret begynner å øke mens formasjonsfluidet fortsetter å strømme inn i kammeret. Denne strømmen vil fortsette inntil kammerets trykk tilsvarer formasjonens trykk.

Fig. IB viser forholdet mellom kammerets trykk og kammerets volum. Kurven 222 er en grafisk fremstilling av forholdet mellom trykket og volumet for samplingsprøven vist som en funksjon av tiden i fig. IA. F.eks. vil den tidligere omtalte ekspansjon av boreslam i proben og den hydrauliske linje være vist mellom punktene 224 og 22 6, ekspansjonen av slamfiltratet i formasjonens porerom er vist mellom punktene 226 og 228, og andelen av kammerets volum som er fylt av den opprinnelige fluidstrøm fra formasjonen er vist mellom punktene 228 og 230.

Ytterligere kjent teknikk er beskrevet i søkerens egen internasjonale patentpublikasjon WO 94/0 0671.

Testverktøy av konvensjonell type for formasjonstesting har ingen anordninger for å bestemme volumet av kammeret ved mellomliggende punkter slik som 226 og 228 i kurven 222 i fig. IB, så nøyaktig at man vil få tilstrekkelig presisjons-grad til å kunne bestemme mengden av strømmen som bare skriver seg fra formasjonsfluidet.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et verktøy for formasjonstesting med en anordning for å bestemme volumet til testkammeret med en tilstrekkelig fin oppløsningsgrad slik at resultatet blir så nøyaktig at det blir mulig å bestemme hvorvidt fluidet som strømmer inn i formasjonens testverktøy virkelig forårsakes av fluid-bevegelse fra porerommet i formasjonen.

Det er videre et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for kalkulering av permeabiliteten til den hydrauliske sone ved å måle strømnings-hastigheten av fluidet inn i et samplingskammer i test-verktøyet for formasjonen, hvilket testverktøy er kabelstyrt, etter at det er fastlagt at fluidet som strømmer inn i testkammeret er brakt til å strømme av bevegelse av formasjonsfluidet i porerommet i formasjonen.

Disse formål og fordeler oppnåes ved å benytte en anordning og/eller en fremgangsmåte i henhold til de nedenfor fremsatte patentkrav.

Foreliggende oppfinnelse angår særlig en fremgangsmåte til å bestemme volumet av en fluidprøve som trekkes ut fra en grunnformasjon som gjennomtrenges av et borehull. Fremgangsmåten innbefatter et trinn for posisjonering av et formasjonstestende verktøy inntil grunnformasjonen som skal undersøkes. Testverktøyet omfatter en rørformet probe som selektivt kan anbringes i hydraulisk kommunikasjon med formasjonen og avstenges fra hydraulisk kommunikasjon med borehullet. Verktøyet innbefatter også et samplingskammer som selektivt plasseres i hydraulisk kommunikasjon med proben. Kammeret omfatter anordninger for å måle volumet av kammeret og har anordninger for selektiv styring av kammerets volum. Verktøyet omfatter dessuten en trykktransduser som står i hydraulisk kommunikasjon med proben.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen omfatter dessuten trinnene med å plassere proben i hydraulisk kommunikasjon med grunnformasjonen, anbringe samplingskammeret i hydraulisk kommunikasjon med proben og selektivt øke volumet til kammeret mens volumet og trykket i kammeret måles, idet volumet til kammeret bestemmes, hvilket kammer befinner seg inne i proben ved starten av uttrekkingen av fluidprøven, og idet volumet bestemmes idet fluidet fra borehullet slutter å ekspandere idet det bestemmes et ekspansjonsvolum ved hvilket det målte trykket avtar mindre hurtig med henblikk på økningen i kammerets volum, og bestemme volumet av fluidprøven ved å subtrahere det ovennevnte ekspansjonsvolum fra det totale volum av fluidet som trekkes inn i samplingskammeret.

Ved en spesiell utførelse av oppfinnelsen kan strøm-ningshastigheten for et fluid som trekkes ut av grunnformasjonen bestemmes ved å måle tidsrommet som medgår mellom avslutningen av ekspansjonen av fluidet fra borehullet i proben og uttrekking av volumet til samplet.

For å gi en klarere forståelse av oppfinnelsen vises til nedenstående beskrivelse av utførelses-eksempler av oppfinnelsen, samt til de ledsagende tegninger hvor: Fig. IA viser en grafisk fremstilling av trykket i samplet som funksjon av tiden målt av et formasjonstestende

verktøy,

fig. IB viser en grafisk fremstilling av volumet til samplet med henblikk på trykket, på tilsvarende måte

som den tidsbaserte fremstilling i fig. IA,

fig. 2 viser et formasjonstestende verktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse anbragt inne i et borehull, og

fig. 3 viser en samplingspumpe i henhold til foreliggende oppfinnelse, forsynt med et nøyaktig måleapparat for pumpekamrene.

Et testverktøy for testing av formasjonen og tilkoblet en kabel, er generelt vist i fig. 2 som 13. Verktøyet 13 er festet til den ene ende av en armert elektrisk kabel 12, og senkes ned i et brønnhull eller borehull 10 som er boret gjennom formasjonen som skal undersøkes. Kabelen 12 føres ned i borehullet 10 ved hjelp av en vinsj 19 som befinner seg ved jordoverflaten.

Verktøyet 13 omfatter en fastklemmingssko og mekanisme for utvidelse av denne skoen, vist generelt ved 17, og dette er normalt anbragt inne i huset 16. Huset 16 inneholder også en rørformet probe 18, som på selektiv måte kan forskyves eller utvides og bringes i kontakt med veggen til borehullet 10, som forklart nærmere nedenfor. En samplingstank 15 kan festes til nedre ende av huset 16 og kan på hydraulisk måte og selektivt bli koblet til proben 18 for å lagre sampler av fluid som er trukket ut fra grunnf ormas j onen. Proben 18, skoen 17 og selektive ventiler (ikke vist) er anbrakt inne i huset 16 for å betjene proben 18, og skoen 17 mottar hydraulisk drivkraft fra en hydraulisk kraftenhet 9 koblet til den øvre ende av huset 16.

De forskjellige funksjoner til verktøyet 13, innbefattet utpresningen av skoen 17 og utskyvingen av proben 18, kan styres av systemopperatøren ved at han for eksempel sender komandosignaler til styringskretsene 23 som er lokalisert ved jordoverflaten og er elektrisk koblet til kabelen 12. Styringssignalene dekodes i en elektronisk enhet 14 anbragt inne i huset 16. Som det vil fremgå nedenfor, omfatter verktøyet 13 sensorer (ikke vist) for måling av trykk og volum inne i de hydrauliske linjer eller forbindelser (ikke vist på fig.

1) som fører til et samplingskammer (ikke vist i fig. l) . Målinger som utføres av sensorene (ikke vist) overføres til jordoverflaten i form av elektriske signaler av den elektroniske enhet 14. Ved jordoverflaten blir signalene dekodet av en signalprosessor 21 som også er elektrisk forbundet med kabelen 12. De dekodede signaler reformateres til målinger som kan observeres av systemopperatøren og kan nedtegnes av en opptegningsenhet eller skriver 22 koblet til signalprosessoren 21.

Mens verktøyet 13 senkes ned i borehullet 10 indikeres dybden som verktøyet til enhver tid befinner seg på av en dybdeindikator 2 0 som står i kontakt med kabelen 12. Når verktøyet 13 finnes å være anbragt inntil en formasjon som er av interesse, på figuren vist generelt med henvisningstall 11, leser systemopperatøren kommandoer inn i styringskretsene 23 for å låse verktøyet 13 i ønsket posisjon ved å presse ut skoen 17. Proben 18 føres deretter ut og uttrekking av et sampel kan starte.

Anordningene for uttrekking av et sampel fra formasjonen 11 som er av interesse, kan forstås bedre under henvisning til fig. 3. En to-veis, hydraulisk drevet pumpe, vist på figuren som 42, kan benyttes til å trekke fluider gjennom proben (18, fig. 2) på en kontrollerbar måte, og dersom det ønskes kan systemopperatøren dessuten benytte pumpen 42 til å tømme fluider over i samplingstanken (15 i fig. 2) .

Pumpen 42 omfatter en drivsylinder 44, og inne i den befinner det seg et arbeidende stempel 46. Stempelet 46 er forseglet mot den innvendige veggen i sylinderen 44 ved hjelp av en O-ring 48, eller en lignende forseglingsanordning. Drivstempelet 46 er ved sin ene side forbundet med en første drivforbindelse 54 (f.eks. ved stempelstang) og ved sin andre side forbundet med en andre drivforbindelse 56. Den første drivforbindelsen 54 er koblet til den ene siden av et første pumpestempel 58. Den andre drivforbindelse 56 er på lignende måte forbundet med et andre pumpestempel 60 anbragt på motsatt side av drivstempelet 46 sammenlignet med det første pumpestempelet 58. De første 58 og andre 60 pumpestempler er henholdsvis posisjonert i en første 66 og en andre 68 pumpesylinder anbragt på motsatte ender av drivsylinderen 44. Aksiell bevegelse av drivstempelet 46 translateres til en tilsvarende aksiell bevegelse av såvel det første 58 som det andre 60 pumpestempel, og betydningen av disse forhold vil bli nærmere forklart nedenfor.

Drivstempelet 46 beveges ved selektiv tilførsel av hydraulisk trykk til enten den ene eller den andre side av drivstempelet 46. Det hydrauliske trykk frembringes av en hydraulisk pumpe 104 som er anbragt i den hydrauliske kraftenhet (9 i fig. 2). Den hydrauliske pumpe 104 er forbundet med en styrbar trykkregulator 106 som tilveiebringer hydrauliske trykk for å bevege drivstempelet 46. Utgangstrykket fra regulatoren 106 kan styres av systemopperatøren ved å føre inn egnede kommandoer i styringskretsene (23 i fig. 1). Den styrbare regulator 106 gir systemopperatøren en betydelig grad av kontroll med hastigheten ved hvilken drivstempelet 46 beveger seg, idet drivstempelet 46, som forklart nærmere nedenfor, må overvinne krefter fra fluidtrykkene som virker på pumpestemplene 58,60 for å kunne bevege seg.

Utgangen fra regulatoren 106 finner sted i retning mot de hydrauliske linjer 102. Linjene 102 fører til en første 86 og til en andre 88 selektiv, hydraulisk ventil. De selektive ventiler 86, 88 kan styres ved hjelp av styringssignaler som sendes fra styringskretsene (23 i fig. 2) og dekodes i den elektroniske enhet (14 i fig. 2). Styringssignalene fører til drift av ventilene 86, 88 i overensstemmelse med pumpens 24 funksjon valgt av systemopperatøren ved å føre inn de egnede kommandoer i styringskretsene 23, som forklart nærmere nedenfor.

Når den første ventil 86 åpnes, tilføres hydraulisk trykk gjennom en første, hydraulisk kontrollinje 82 til et først kammer 50 i driftsylinderen 44, som ved sin ene ende er avgrenset av drivstempelet 4 6 og ved sin andre ende av det første pumpestempel 58. Diametrene til den første pumpesylinder 66, og dermed også til det første pumpestempel 58, er mindre enn diameteren til drivstempelet 46. Hydraulisk trykk inne i det første drivkammer 50 utøver dermed en større kraft på drivstempelet 46 enn på det første pumpestempel 58, og dette forårsaker en bevegelse av drivstempelet 4 6 og dermed også alle tidligere omtalte komponenter som er festet til dette, i retning mot den andre pumpesylinder 68. Hydraulisk olje (ikke vist på figuren) foreligger også i et andre drivkammer 52 som er vist på motsatt side av drivstempelet 46, og er igjen aksielt forbundet med drivstempelet 46 ved sin ene ende og det andre pumpestempel 60 ved sin andre ende. Når drivstempelet 46 beveges mot den andre pumpesylinder 68, blir den hydrauliske olje i det andre drivkammer 52 forflyttet gjennom en andre hydraulisk linje 84 til en andre tømme-linje 92 forbundet med en forrådstank (ikke vist) for hydraulisk olje gjennom en pilot-styrt kontrollventil 96. Kontrollventil 96 holdes åpen av driftstrykket fra den hydrauliske olje fra linjen 102, tilført gjennom en kontroll-linje 98 koblet til den første hydrauliske linje 82. En lignende, men motsatt koblet kontrollventil, vist ved 94, er koblet gjennom en styringsline 100 til den andre hydrauliske linje 84, og vil, som forklart nedenfor, lufte ut den første hydrauliske linje 82 i retning mot forrådstanken (ikke vist) når drivstempelet 46 beveges i motsatt retning.

Bevegelsen av drivstempelet 46 kan reverseres ved å lukke den første ventilen 86 og åpne den andre ventilen 88 og derved tilføre hydraulisk trykk gjennom den andre hydrauliske linje 84 til det andre drivkammer 52. Driften av de to ventiler 86, 88 kan gjennomføres automatisk dersom systemoppera-tøren instruerer styringskretsene 23 om å betjene pumpen 42 kontinuerlig. Det andre pumpestempelet 60 kan ha i alt vesentlig samme diameter som det første pumpestempelet 58, og kan dermed være mindre i diameter enn drivstempelet 46. Dermed vil det hydrauliske trykk som tilføres det andre drivkammer 52, forårsake bevegelse av drivstempelet 46 i retning mot den første pumpesylinder 66. Som forklart ovenfor blir trykket på den andre linje 84 også videreført gjennom styringslinjen 100 for å åpne den pilot-styrte kontrollventil ved 94, noe som muliggjør avlufting av det første drivkammer 50 i retning mot forrådstanken (ikke vist).

Aksiell bevegelse av drivstempelet som translateres til en tilsvarende aksiell bevegelse, som tidligere forklart, av det første 58 og det andre 60 pumpestempel, resulterer i tilsvarende endringer av volumet i et første 62 og et andre 64 pumpekammer. Pumpekamrene 62, 64 kan på selektivt vis være hydraulisk forbundet med proben 18 for å trekke fluid ut fra formasjonen, som nærmere forklart nedenfor.

Et særlig trekk ved foreliggende oppfinnelse som mulig-gjør direkte bestemmelse av volumet til det første 62 og det andre 64 pumpekammer, er en forskyvningssensor, som i foreliggende utførelse kan omfatte et lineært potensiometer 111 anbragt inne i drivsylinderen 44 og koblet til drivstempelet 46 via en forbindelse 109. Aksiell bevegelse av drivstempelet 46 resulterer i en direkte tilsvarende forandring i motstanden til potensiometeret 111 som er tilknyttet en signalerings-linje 107. Motstanden som dermed blir tilknyttet signal-eringslinjen 107, omformes til et tilsvarende signal i den elektroniske krets (14 i fig. 2), og dette signal kan dekodes i signalprosessoren (21 i fig. 2) og omformes til en måling av posisjonen av drivstempelet 46 og dermed det eksakte volum for ett vilkårlig av de to pumpekamrene 62, 64 idet den aksielle bevegelse av alle tre stempler 46, 58 og 60, er ekvivalente. Det er tatt med i betraktning at ytterligere anordninger for å måle den aksielle posisjon (og dermed volumet til pumpekamrene 62, 64) av drivstempelet 46 eller av det første 58 eller andre 60 stempel, kan benyttes. For eksempel kan målingen benytte en sensor for detektering av den akustiske forplantningstid, og en slik sensor kan være anbragt inne i et eller begge drivkamre 50, 52. Det lineære potensiometer 111 i henhold til foreliggende oppfinnelse, benyttes bare som en praktisk foranstaltning og må ikke betraktes som en konkret begrensning av anordningene for å bestemme volumet til pumpekamrene 62, 64.

Et annet fordelaktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er at bevegelseshastigheten til drivstempel 46 kan styres av systemopperatør. Som forklart tidligere må drivstempelet 46 utøve en kraft som er tilstrekkelig til å overvinne motsatt rettede krefter forårsaket av formasjonen (11 i fig. 2) ved fluidtrykket i pumpekamrene 62, 64 som virker på de respektive pumpestempler 58, 60, for å kunne bevege seg. Størrelsen på de hydrauliske trykk som tilføres drivstempel 46 kan styres av systemopperatøren via regulatoren 106. Det er derfor mulig å betjene drivstempelet 46 ved et hydraulisk trykk som er nettopp så stort at det så vidt overvinner f luidtrykkene fra formasjonen, slik disse virker på pumpestemplene 58, 60; og i dette tilfelle vil drivstempelet 46 bevege seg ytterst langsomt. En svært langsom bevegelse av drivstempelet 46 reduserer blant annet muligheten for at de subtile endringer i forholdet mellom volumet til pumpekamrene 62, 64 og fluidtrykket vil gå upåaktet hen.

Når tilbaketrekning av et sampel fra formasjonen (11 i fig. 2) påbegynnes, er drivstempelet 46 på typisk måte posisjonert slik at enten det første 58 eller det andre 60 pumpestempel er fullstendig skjøvet inn i sitt respektive pumpekammer 62 eller 64. Tilbaketrekking av et sampel begynnes ved å tilføre hydraulisk trykk til det tilsvarende drivkammer 50 eller 52 (plassert inntil det fullstendig sammentrykkede pumpekammer inne i hvilket pumpestempelet 58 eller 60 er helt innpresset) hvoretter drivstempelet 46 beveges og på tilsvarende måte forskyver pumpestemplene 58, 60 slik at volumet til de helt sammenpressede pumpekamre 62 eller 64 økes.

De første 62 og andre 64 pumpekamre blir forbundet, henholdsvis til en første 72 og en andre 74 kontrollventil ved inngangen, og begge er innrettet til å føre strøm fra proben (18 i fig. 2) til en inngående strømningsforbindelse 70 (koblet til proben 18 som vist ved 18A) under ekspan-sjonsslaget i de respektive pumpekamre 62 eller 64. Den inngående strømningsforbindelse 70 blir dessuten forbundet med en presisjonstrykkomformer 108 (som i sin tur er koblet til elektonikkretsen 14) som gjør det mulig å foreta en i alt vesentlig kontinuelig måling av trykket i strømningslinjen 70. Bruken av trykkmålinger utført av transduseren 108 i foreliggende oppfinnelse, vil bli nærmere forklart nedenfor.

Under kompresjons-slaget som tilsvarer ekspansjon av det motsatte kammer 64 eller 62, blir uttømming fra det første 62 eller fra det andre 64 kammer gjennomført henholdsvis gjennom en første 78 eller en andre 80 tømmeventil til tømmelinjen 76. Tømmelinjen 76 kan på selektiv måte bli hydraulisk forbundet med samplingstanken (15 i fig. 2) eller med brønnen (10 i fig. 2). Dersom systemopperatøren for eksempel ønsker å fylle samplingstanken 15 med fluid som trekkes ut gjennom proben 18, kan pumpingen fortsettes ved automatisk, selektiv drift av ventilene 86, 88 via styringskretser 23 som forklart ovenfor.

Ved betraktning av fig. IA og IB vil forbedringene som er utført i henhold til foreliggende oppfinnelse for bestemmelse av permeabiliteten i formasjonen (11 i fig. 1) forstås bedre. Fig. IA er en grafisk fremstilling av trykket som måles av transduseren (108 i fig. 3) som funksjon av tiden, vist generelt som kurven 210. En tilsvarende kurve 212 repre-senterer det omtrentlige volum av pumpekammeret (62 eller 64 i fig. 3) som funksjon av tiden når kammeret ekspanderer. Begynnelsen av uttrekkingen av prøven indikeres ved punktet 214. Mens kammeret ekspanderer vil trykket falle slik som vist mellom punktene 214 og 216 på kurven 210, noe som tilsvarer kompresjon av fluid fra borehullet (vist som 10 i fig. 1) som foreligger i proben (18 i fig. 3) og i inntaksfor-bindelsen (vist som 70 i fig. 3) . Ytterliggere trykkfall fra punktene 216 til 218 kan være representative for ekspansjon av "slamfiltrat" som kan ha blitt forflyttet av det hydrostatiske trykk, inn i porerommet til formasjonen (11 i fig. 2) , noe fagfolk vil forstå. Ytterligere trykkfall fra punkt 218 til 220 kan være representativt for dekompresjon og påfølgende strøm av originalt iboende fluid som trekkes ut fra formasjonen 11. Dette originale fluid kan omfatte olje og/eller naturgass.

Hastigheten hvormed trykket faller i strømningslinjen (70 i fig. 4) og kammeret (62 eller 64 i fig. 3), indikert av helningen til kurven 210 under kammerets generelle ekspansjon mellom punktene 214 og 220, kan påvirkes av den totale sammentrykkbarhet av fluidet som trekkes inn i proben (18 i fig.2) strømningslinjen og kammer. Denne totale sammentrykkbarhet er en egenskap som er spesifikk for individuelle sammensetninger av fluidet, noe som fagfolk på området har kjennskap til. Identifikasjon av kompressibiliteten og følge-lig naturen og egenskapene til fluidet som trekkes inn i proben, krever en fastlegging av forholdet mellom trykk og volum for fluidet som undersøkes. Som det kan fremgå av fig. IB, som viser en grafisk fremstilling av målt trykk med henblikk på kammervolumet, kan punkter som tilsvarer ekspansjonen av ulike typer fluid (vist f.eks. som punktene 216 og 218 i fig. IA), kan indikeres som forholdene ved spesielle kammervolum. Foreliggende oppfinnelse som innbefatter det lineære potensiometeret (111 i fig. 3), tilveiebringer en i alt vesentlig direkte måling av volumet av kammeret, hvoretter trykkfall-målinger foretas mellom punkter slik som 226 og 228 på kurven 222 i fig. IB (tilsvarer henholdsvis punktene 216 og 218 i fig. IA) kan benyttes til å bestemme de forskjellige kompressibiliteter for de mange fluider som trekkes inn i kammeret, fordi volumet i kammeret alltid er presist bestemt.

Ved å identifisere det presise volumet til det opprinnelige fluid som trekkes ut av formasjonen (11 i fig. 2), slik dette fremstår mellom punktene 22 8 og 230 i fig. IB, vil det deretter være mulig å foreta en mer presis kalkulasjon av strømningshastigheten for det opprinnelige fluid inn i kammeret som funksjon av trykkfallet. Som det vil forsås av fagfolk kan en bestemmelse av strømningshastigheten for det opprinnelige fluid som funksjon av trykkfallet, muliggjøre estimering av permeabiliteten til formasjonen 11.

Andre utførelser kan gjennomføres innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse slik den fremgår av de nedenstående patentkrav.

Claims (7)

1. Anordning for uttrekking av et fluidsampel fra en grunn-formas jon (11) gjennomtrengt av et brønnhull (10), hvilken anordning omfatter: et langstrakt hus (13) innrettet til å føres gjennom brønnhullet (10), en probe (18) anbragt inne i huset (13) og innrettet til å bli selektivt bragt i hydraulisk kommunikasjon med formasjonen (11), hvilken probe (18) er innrettet til å utestenge hydraulisk kommunikasjon med brønnhullet (10) når proben (18) står i kommunikasjon med formasjonen )ll), et samplingskammer (15) anbragt inne i huset (13) og innrettet til å kunne settes selektivt i hydraulisk kommunikasjon med proben (18), hvilket kammer (15) har et selektivt styrbart volum, en trykktransduser anbragt inne i huset og i hydraulisk kommunikasjon med proben (18), en anordning for selektiv økning og selektiv minskning av volumet til samplingskammeret, og en anordning (109,111) for måling av volumet til samplingskammeret ,karakterisert ved at anordningen desuten omfatter en måleanordning (22) for opptegning av målingene av volumet av kammeret og trykkmålingene utført av transduseren, som funksjoner av tiden; slik at en måling av et volum av fluid trukket ut gjennom proben i kammeret kan bestemmes mens en volumekspansjon av den andel av fluidet som skriver seg fra brønnhullet og er anbragt inne i proben før starten av uttrekning av fluidsamplet, blir unntatt.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at samplingskammeret omfatter en to-veis pumpe (42) med pumpekamre (50,52) anbragt ved begge sine ender, hvilke kamre (50,52) er selektivt plassert i hydraulisk kommunikasjon med proben (18) slik at kamrene dessuten omfatter anordninger (109,111) for å bestemme aksiel posisjon av pumpestemplene som er innrettet til å forskyves aksielt gjennom kamrene for derved å føre fluid gjennom kamrene.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den dessuten omfatter en elektronisk enhet (14) som inbefatter en signalsender innrettet for utsending av signaler generert av anordingen for å bestemme den aksielle posisjon mens trykk-transduseren til opptegningsutstyret (22) er anbragt ved jordoverflaten.

4. Anordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den dessuten omfatter en samplingstank festet til huset og selektivt plassert i hydraulisk kommunikasjon med proben (18) for innsamling og transport av fluidsamplet.

5. Fremgangsmåte for å bestemme volumet av et fluidsampel trukket ut fra en formasjon som er gjennomtrengt av et brønn-hull, hvorved et testverktøy for formasjonen posisjoneres nær inntil formasjonen, hvilket testverktøy omfatter en probe som kan betjenes selektivt slik et den bringes i hydraulisk kommunikasjon med formasjonen, hvilken probe utestenges fra hydraulisk kommunikasjon med brønnhullet når proben befinner seg i hydraulisk kommunikasjon med formasjonen, samplingskammerets volum måles kontinuerlig, og at kammeret er forsynt med anordninger for selektiv plassering av kammeret i hydraulisk kommunikasjon med proben, idet kammeret er forsynt med betjenbare anordinger for styring av volumet; hvilket verktøy omfatter en trykktransduser i hydraulisk kommunikasjon med proben; karakterisert ved at fremgangsmåten dessuten omfatter følgende trekk: proben plasseres i hydraulisk kommunikasjon med formasjonen, samplingskammeret plasseres i hydraulisk kommunikasjon med proben og selektiv økning av volumet til kammeret, måling av fluidtrykket i proben ved hjelp av transduseren og samtidig måling av volumet til samplingskammeret, bestemmelse av volumet av kammeret når et fluid som skriver seg fra brønnhullet og er anbragt inne i proben ved starten av uttrekking av fluidsamplet, slutter å ekspandere; ved å bestemme et ekspansjonsvolum ved hvilket fluidtrykket avtar med en bestemt hastighet med henblikk på en økning av volumet til samplingskammeret, og bestemmelse av volumet til fluidsamplet ved å subtrahere det ekspanderte volumet fra det totale volumet av fluidet som blir trukket ut av samplingskammeret.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den dessuten omfatter et trinn for å bestemme strømningshastigheten for fluidet fra formasjonen inn i samplingskammeret ved å måle det tidsrom som medgår mellom avslutningen av ekspansjonen av fluidet fra brønnhullet og uttrekking av volumet av fluidsamplet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at det dessuten omfatter et trinn for å bestemme volumet til fluidsamplet og strømnings-hastigheten ved å fastlegge et andre volum ved hvilket et slamfiltrat anbragt inne i formasjonen slutter å ekspandere og subtrahering av dette andre volum fra volumet til fluidsamplet .