NO317270B1

NO317270B1 - Fremgangsmate og anordning for testing av en formasjonsfluidprove innhentet fra en geologisk formasjon gjennomboret av en bronn

Info

Publication number: NO317270B1
Application number: NO19944796A
Authority: NO
Inventors: John M Michaels; Than Shwe; Crawford A Anderson; John T Leder
Original assignee: Western Atlas Int Inc
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 2004-10-04
Also published as: NO944796L; NO944796D0

Description

Denne oppfinnelsen angår generelt en fremgangsmåte og apparat for geologisk formasjonstesting, og mer spesielt fremgangsmåter og apparater for tilveiebringelse av sanntids samtidige målinger av responsen til forandringer i trykk, volum og/eller temperatur i fluidsampler fra geologiske formasjoner gjennomboret av borehull for utførelse av tester på stedet for bestemmelse av faktorer som påvirker formasjo-nenes potensielle produktivitet, og for å skaffe sampler av formasjonsfluid i sampeltanker under forhold med kontrollert trykk for senere laboratorieanalyser. Slike på stedet under-søkelser inkluderer bestemmelse av fluidets boblepunktstrykk på formasjonens dybde, og under formasjonsforhold, og bestemmelse av fluidets kompressibilitet og bruk av det samme for reservoar-karakterisering ved bruk av plott med profilene boblepunktstrykk og fluidkompressibilitet.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Samplingen av fluider eller væsker som finnes i geologiske formasjoner skaffer til veie en fremgangsmåte for formasjonstesting og soner som kan være interessante ved å hente et sampel med eventuelle tilstedeværende fluider for senere analyse i et laboratoriemiljø, mens man gjør minimal skade på de testede formasjonene. Formasjonssamplingen er først og fremst en punkt-test av en geologisk formasjons mulige produktivitet. I tillegg gjøres en kontinuerlig registrering av hendelsenes rekkefølge ved overflaten. Fra denne registreringen kan det fremskaffes verdifull informasjon for reservoar-analyse om formasjonstrykk og permea-bilitetsdata i tillegg til bestemmelsen av fluidkompressibilitet og relativ viskositet.

Tidligere instrumenter for formasjonsfluidsampling, slik som den som er beskrevet i US-patent nr. 2,674,313 ble ikke noen suksess som kommersielt tilbud fordi de var begrenset til en enkelt test for hver tur ned i borehullet. Senere instrumenter var egnet for flere typer tester, imidlertid var disse testenes suksess til en viss grad avhengig av karakteristikkene til de spesielle formasjonene som skulle testes. For eksempel måtte det brukes et annet samplingsapparat hvis jordformasjonene var ukonsoliderte enn om de var konsoli-derte .

Multitest-instrumenter for bruk nede i hullene har blitt utviklet med samplingsprober som kan forlenges for inngrep med borehullveggen ved formasjonen av interesse for å hente ut fluid fra denne og måle trykk. I instrumenter av denne typen for bruk nede i borehull, er det typisk å frembringe et internt nedtappingsstempel som blir drevet hydraulisk eller elektrisk for etter festingen til borehullveggen, og å øke det interne volumet til mottagningskammeret for fluid som ligger inne i instrumentet. Denne handlingen reduserer trykket i kontaktområdet mellom formasjonen og instrumentet, og får fluid til å strømme fra formasjonen inn i verktøyets mottagningskammer for fluid. Hittil har stemplene kun oppnådd sugeeffekt når de har beveget seg i én retning. På tilbake-slaget sender stempelet ganske enkelt formasjonsfluidet tilbake gjennom den samme åpningen den ble trukket inn gjennom, og det oppnås på den måten ingen pumpeaktivitet. I tillegg kan enveis-pumpesystemer med stempel av denne typen bare bevege det pumpede fluidet én vei, noe som gjør samplings-operasjonen relativt langsom.

Tidligere multitest-instrumenter til bruk nede i borehull var ikke forsynt med muligheter for i det vesentlige kontinuerlig pumping av formasjonsfluid. Selv verktøy med stor kapasitet har hittil vært begrenset til et maksimum nedtapping innsamlings mulighet på omkring lOOOcc og har ikke hittil hatt mulighet for selektiv pumping av forskjellige fluider til og fra formasjonen, til og fra borehull, fra borehull til formasjonen eller fra formasjon til borehull.

US-patent 4,513,612 beskriver et apparat og fremgangsmåte for formasjonstesting ved multippel strømningshastighet som tillater at relativt små nedtappede volumer kan bli sendt ned i brønnen eller bli presset tilbake inn i formasjonen. Bruken av "passive" ventiler i denne fremgangsmåten utelukker tiIbakestrømming. Denne fremgangsmåten tillater begrenset eller engangs tilbakestrømning, mye på samme måte som en injeksjonskanyle, men overføring av store fluidvolum mellom to reservoarer på en nær kontinuerlig måte kan ikke oppnås med denne fremgangsmåten. Det er derfor ønskelig å tilveiebringe et samplingsverktøy til bruk nede i borehull med en øket pumpeevne med en ubegrenset mulighet for å føre formasjonsfluid ned i brønnen og med mulighet for å oppnå toveis-fluidpumping for å tillate strømning i motsatt retning, og dermed tillate at fluid kan overføres til og fra en formasjon. Det er også ønskelig å tilveiebringe et testeinstrument for bruk nede i borehull med mulighet for selektiv pumping av forskjellige fluider slik som formasjonsfluid, kjent olje, kjent vann, kjente blandinger av olje og vann, kjente gass/væske-blandinger og/eller kompletteringsvæske for derved å tillate på stedet bestemmelse av formasjonspermeabilitet og relativ viskositet og for å kontrollere effekten av et bestemt formasjonsbehandlingsfluid på produserbarheten av formasjonsfluider som er tilstede i formasjonen.

I alle tilfellene som er kjent hittil omfatter multitest samplingsapparater til bruk i borehull et fluidkretsløp for samplingssystemet som krever formasjonsfluid ekstrahert fra formasjonen, sammen med fremmedelementer slik som fin sand, stein, filterkake e.l. som blir truffet på av samplingsproben, for å bli tappet inn i et kammer med relativt volum, og som blir sendt inn i borehullet når verktøyet er stengt, slik som i US-patent 4,416,152. Før det stenger kan et sampel tillates å flyte inn i en samplingstank gjennom en separat men parallell krets. Andre fremgangsmåter tilveiebringer sampelet som skal samples inn gjennom det samme fluidkretsløpet.

US-patent nr. 3,813,936 beskriver at "ventilelement 55" i kolonne 11, linje 10-25 som tvinger innfangede brønnfluider i en "reversert strømning" gjennom en et filterelement når "ventilelementet 55" er trukket tilbake. Dette begrensede volumet med reversert strømning er beregnet på å vaske filterelementet og kan ikke sammenlignes med toveis-strøm-ningen i denne beskrivelsen på grunn av det begrensede volumet.

I US-patent 3,209,588 det beskrevet et kjent samplingssystem som viser et brønnverktøy og en brønnveggsonde og en brønnveggpakning. Brønnverktøyet har testefluidkammer og stempelpumper for å injisere testefluider inn i brønnveggen, for deretter å suge formasjonsvæske inn i et prøvekammer mens det gjøres enkle tester på den. Brønnverktøyet har ikke en toveis stempelpumpe.

Følgende publikasjoner viser ytterligere eksempler på kjent teknikk: US-patent nr. 4,782,695 til Glotin m.fl., US-patent nr. 3,492,946 til Martin, US-patent nr. 3,611,799 til Davis, US-patent nr. 3,657,925 til Gross, GB 2.022.554 til McConnachie, og WO 91/12411 til Massie m.fl.

Slamfiltratet blir presset inn i formasjonen under bore-prosessen. Dette filtratet må bli skylt ut av formasjonen før et sant, uforurenset sampel av formasjonsfluid kan bli samlet inn. Tidligere kjente samplingsapparater har en første samplingstank for innsamling av filtrat, og en andre for formasjonsfluid. Problemet med denne prosedyren er at volumet av filtratet som skal fjernes ikke er kjent. Av denne grunn er det ønskelig å pumpe formasjonsfluid som er forurenset med filtrat fra formasjonen til uforurenset formasjonsfluid kan bli identifisert og produsert. Konvensjonelle borehull-testeinstrumenter har ikke en ubegrenset mulighet for fluid-pumping og kan derfor ikke sikre fullstendig skylling av filtratforurensning før sampling.

Estimater for formasjonspermeabilitet er rutinemessig utført med trykkforandringer frembragt med et eller flere nedtappingsstempler. Disse analysene krever at viskositeten til fluidet som beveger seg under pumpingen er kjent. Dette blir lettest oppnådd ved å injisere et fluid med kjent viskositet inn i formasjonen, og sammenligne denne viskositeten med det behandlede formasjonsfluidet.

En reverserbar pumperetning vil også gjøre det mulig å injisere fluidet fra verktøyet eller borehullet og inn i formasjonen. For eksempel kan behandlingsfluid lagret i en intern tank eller kammer i instrumentet eller tappet fra brønnen, bli injisert inn i formasjonen. Etter injiseringen kan ytterligere nedtapping og/eller sampling foretas for å bestemme effekten av det behandlede fluidet eller kompletteringsfluidet på produserbarheten til formasjonen. Tidlige samplingsinstrumenter for formasjoner har ikke blitt utstyrt med trekk for å bestemme optimale samplingstrykk. Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også en positiv metode for å overkomme ujevn tetting ved pakningen.

Bestemmelse av hvorvidt tynne formasjonslag virkelig er forbundet er et viktig spørsmål ved komplettering av en olje/gass-brønn for produksjon. Dette blir i dag gjort ved hjelp av trykk-gradient-plotting, imidlertid, når formasjonene er ved samme dybde, blir ikke trykk-gradient-plottene nødvendigvis entydige.

Et alternativ til øking av nøyaktigheten ved dybde-målingene er å undersøke andre fysiske karakteristikker som også kan være korrelert med felles eller separate formasjoner. Utviklingen av trykk, volum og temperatur målinger nede i borehullene ved bruk av apparater og fremgangsmåter som beskrevet her kan frembringe disse karakteristikkene på en effektiv måte.

Boblepunktstrykk er en fysisk egenskap ved formasjonsfluidet som er definert som trykket ved hvilket gass begynner å frigjøres i en væske/gass-blanding og en gassboble begynner å dannes i et fluid ved konstant temperatur. Boblepunktstrykket blir bestemt ved å oppbevare et fluid ved en kjent temperatur og ved å observere trykkforandringene når fluidets volum forandres. Et plott av volum i forhold til trykk vil indikere fluidets faseforandring fra én fase (væske) til to faser {væske og gass). Skjæringspunktet mellom tilpassede (best fit) "volum"- og "trykk"-linjene i plottet indikerer boblepunktstrykket for det samplede fluidet.

Straks et oljefelt er oppdaget er det viktig å vite detaljer om fluidets innhold og de geologiske grensene til reservoaret for å maksimere uthentingen av oljeprodukter fra feltet. De fleste olje- og gassfelt er stratifisert og består av flere lag. Noen produserbare oljefelt kan være 300 meter tykke og andre så tynne som 30 cm. De forskjellige lagene i reservoaret kan inneholde samme fluid eller kan inneholde fluider av forskjellig opprinnelsen, drevet av samme trykk-kilde eller av forskjellige trykk-kilder. Bestemmelse av hvilke av disse forholdene som gjelder før komplettering av en brønn for produksjon er svært viktig for effektiv utvinning av hydrokarboner fra formasjonen eller formasjonene som er gjennomboret av brønnen.

Boblepunktstrykk-data har blitt brukt for analyse av væskeinnhold ved bruk av rekombinerte fluidsampler. Slike data har hittil ikke blitt brukt til reservoar-karakterisering, prinsipielt på grunn av manglende mulighet for å skaffe representative sampler i kvantiteter, kvaliteter og i en mengde som er nødvendig for tolking av reservoaret. Det er derfor ønskelig å skaffe PVT-multitester-instrument til bruk i borehull og metode for utførelse av boblepunkt fluidanalyse og bestemmelse av fluidkompressibilitet ved formasjonsdybde og å bruke resultatene derav med til reservoar-karakterisering.

Den foreliggende oppfinnelsen overkommer den kjente teknikks svakheter ved måling av trykk, volum og temperatur (PVT) på stedet, og boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsanalyse. Disse trekkene er oppnådd ved hjelp av et PVT-multitester-instrument som har et dobbeltvirkende, toveis-fluidkontrollsystem som omfatter en dobbeltvirkende, toveis-stempelpumpe som kan oppnå pumpevirkning i hver retning av sin lineære bevegelse og kan, ved sin frem- og tilbakegående pumpebevegelse og ventilvirkning, en toveis-strømning. PVT-instrumentet til bruk nede i borehull kan også selektivt tømme formasjonsfluid inn i brønnen eller inn i beholdere for sampler eller pumpe fluid fra brønnen eller sampelbeholderen inn i formasjonen.

For boblepunkts- og fluidkompressibilitetsanalyse er minst ett av pumpekamrene i PVT-multitester-instrumentet designet som et boblepunkts eller fluidkompressibilitets test-kammer for ventilkontrollert rom med kjent volum av formasjonsfluid. Ved nøyaktig måling av den innfangede fluidets temperatur og trykk, for eksempel ved å bruke presisjons temperatur- og trykksensorer i kontakt med testkammeret, og ved selektiv forandring av kammerets volum ved stempelbevegelse og nøyaktig deteksjon av testkammerets volumforandringer, for eksempel ved bruk av presisjons-kontrollerte lineære potensiometre, kan elektroniske signaler som representerer fluidtemperatur og volumforandringer lett innhentes og brukes for boblepunktstrykk-profilplott for bruk i reservoar-karakterisering.

Det er et prinsipielt trekk ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for å gjøre trykk, volum og temperaturmålinger nede i borehull på formasjonsfluider ekstrahert fra en valgt formasjon og for å utøve trykkforandringer på formasjonsfluidet for plotting av PVT-relasjonskurver som kan bli brukt for å bestemme reservoar-type for et sampel er innhentet.

Det er også et trekk ved oppfinnelsen å frembringe en ny fremgangsmåte for trykk-, volum- og temperaturmålinger i formasjonsfluider tilstede i geologiske formasjoner av interesse hvori boblepunktstrykket til fluidet blir bestemt for å sette opp det optimale samplingstrykket for innsamling av sampler representative for reservoarets tilstand.

Det er en annen hensikt med denne oppfinnelsen å frembringe en ny fremgangsmåte og apparat for å gjøre testing nede i borehull av geologiske formasjoner for å muliggjøre identifisering av fluidet før innhenting av sampler, for å bestemme boblepunktstrykk for optimale samplingsforhold for bestemmelse av fluidets egenskaper i trykk-transient analyse, og for ervervelse av trykk, volum og temperaturdata nede i borehullet for å kontrollere validiteten av samplene ved overflaten, enten på stedet eller i reservoarfluidlaboratorier.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å skaffe tilveie et PVT-multitester-instrument til bruk nede i borehull som har inneholder et definert test-kammer og signal-ervervelses-system for boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsanalyse på formasjonsdybde for å skaffe effektiv boblepunkt- og fluidkompressibilitetsprofilplott for bruk ved reservoar-karakterisering.

Det er et annet viktig trekk ved denne oppfinnelsen å tilveiebringe et kontrollert nedtappingstrykk eller sampel-strømningstrykk for å forbedre trykk-transient analyser i en nedtappings- og oppbyggingstest.

Det er et annet viktig trekk ved denne oppfinnelsen å sørge for kontroll av injeksjonstrykk i fluid som injiseres inn i formasjonen for å forbedre trykk-transient analyse i en injeksjonstest.

Det er et annet viktig trekk ved denne oppfinnelsen å oppnå trykk-transient analyse på stedet i omgivelsene nede i borehull.

Det er et annet viktig trekk ved denne oppfinnelsen å bestemme frakturingstrykket til formasjonen, som er kritiske data for stimuleringen av formasjonen.

Det er et annet viktig trekk ved denne oppfinnelsen å frembringe et nytt testeapparat til bruk nede i borehull omfattende en dobbeltvirkende, toveis-pumpe som plassert inne i en nedtappingsmodul som har en gjennompumping mulighet og hvori pumpehastigheten kan bli kontrollert og dermed et kontrollert trykkfall, der totalt volum og trykkfallrate er slik at testen som blir utført er tilpasset formasjonens karakteristikker.

Det er et annet trekk ved denne oppfinnelsen å frembringe et nytt apparat for testing nede i borehull som omfatter en pumpe og ventilmekanisme som muliggjør selektiv pumping av fluidet fra formasjonen til borehullet slik at alt filtrat kan fjernes fra formasjonen før sampling eller innhenting av andre formasjonsdata slik som trykk, volum og temperatur (PVT), resistivitet, kompressibilitet, boblepunkt, relativ viskositet osv.

Det er et ytterligere trekk ved denne oppfinnelsen å frembringe et nytt testeapparat for bruk i borehull som omfatter en dobbeltvirkende, toveis-pumpemekanisme som kan reversere sin pumperetning for å tillate fluid, slik som kompletteringsfluid, å bli injisert fra instrumentet eller borehullet inn i formasjonen og som kan gjøre nedtapping fra formasjonen for sampling form å bestemme effekten av fluidet som blir injisert inn i formasjonen.

Det er et annet trekk ved oppfinnelsen å tilveiebringe et nytt formasjonstestingsinstrument med nede-i-borehullet nedtappings- og gjennompumpingsmuligheter og som har dobbeltvirkende, toveis-pumpe- og ventil-arrangement som kan oppnå selektiv pumping av ubegrensede volum med formasjonsfluid fra formasjonen til borehullet eller til innsamlingstanker for rensing eller utskylling av rusk slik som sand, stein, filtrat o.l. i formasjonen som omgir brønnen eller på grense-flaten mellom samplingsproben og brønnens vegg for å sikre innhenting av rene, uforurensede sampler for testing.

Det er et ytterligere trekk ved denne oppfinnelsen å frembringe et nytt formasjonstesteinstrument som har en nede-i-borehullet dobbeltvirkende, toveis-nedtappingspumpe-mekanisme som tillater fluid å bli injisert fra verktøyet eller borehullet inn i formasjonen for å bestemme effekten av kompletteringsfluidet på formasjonen og dens bestanddeler.

I korthet blir de forskjellige trekkene ved oppfinnelsen oppnådd ved bruk av formasjonstesteinstrumentet for bruk nede i borehull som kan sette under trykk et i utgangspunktet lite, for eksempel omkring 70cc, sampel med fluid i et stort trykkområde, for eksempel i størrelsesorden 20.000 psi. Samplingsinstrumentet kan også kontrollert trykkavlaste fluidsampelet. Denne trykksettings- og trykkavlastings-muligheten tillater konstruksjon av PVT-sammenheng kurver som kan brukes for å bestemme typen og andre ønskelige karakteristikker til reservoar-fluidet før et sampel innhentes. PVT-tester kan bli gjentatt et ubegrenset antall ganger inntil et rent formasjonssampel er oppnådd.

Boblepunktstrykket og kompressibiliteten til formasjonsfluidet blir bestemt for å sette opp det optimale samplingstrykket for innhenting av et sampel som er representativt for reservoarforholdene. Minst ett av kamrene i toveis-stempel-pumpene i instrumentet er forsynt med en avstengningsventil for å holde fluidet i kammeret, og er utpekt som kammer for boblepunktstrykk- og kompressibilitetstesting med en presi-sjonstemperatursensor og en presisjonstrykkmåler tilkoblet. Stempelet i testkammeret er koblede med et presisjonspotensiometer for deteksjon av volumforandringer i testkammeret. Ved dermed å selektivt forandre volumet til testkammeret, og formasjonsfluidet som befinner seg i kammeret, og ved å observere fluidets trykk når volumet forandrer seg, kan fluidets boblepunkt observeres ved hjelp av representative elektriske signaler. Disse signalene kan dermed brukes i forberedelsen av boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsprofilplott som kan brukes for reservoar karakterisering.

Kompressibiliteten og viskositeten til de samplede fluidene blir beregnet fra PVT-kurver, og blir brukt i beregningen av fluidflyt parametrene i reservoaret.

Hovedtrekkene ved PVT-tjenestene er (1) å identifisere typen fluid tilstede før innhenting av samplene, (2) å oppnå bestemmelse av boblepunktstrykket nede i borehullet for optimale samplingsforhold, (3) frembringe boblepunktstrykk-og fluidkompressibilitetsdata for å muliggjøre forberedelse av boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsprofilplott til bruk i reservoar karakterisering, (4) å oppnå overtrykk i formasjonsfluid-sampelet for å unngå faseseparasjon ved avkjøling og derved åpne for bestemmelse av fluidegenskapene til formasjonsfluidet for trykk-transient analyse, og (5) innhente PVT-data fra borehullet for å kontrollere validiteten til samplene på overflaten, enten på stedet eller i reservoarfluidlaboratorier.

Apparatet i den foreliggende oppfinnelsen utfører trykk-volum-temperatur- (PVT-) målinger nede i borehull med en samplingsprobe i vaierline-formasjonstesteren festet mot formasjonen av interesse. Et av oppfinnelsens formål er å bestemme boblepunktet til formasjons-væske/gass-sampler innhentet fra formasjonen. Et annet formål er å utføre boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsanalyse på formasjonsdybde og -forhold for å forberede boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsprofilplott med sikte på reservoar-karakterisering. Før eller etter at en tilstrekkelig mengde med formasjonsfluid er trukket fra formasjonen inn i enten en tank eller til et borehull, utfører instrumentet målinger av trykk, volum og temperatur i et avgrenset sampel med formasjonsfluid. Dette trekket kan bli oppnådd ved en gjennompumpingsmulighet oppnådd ved et nedtappingssystem med gjennompumpingsmulighet. Dette kan også bli gjort med et separat stempel som ikke pumper gjennom. Basiselementet i nedtappingssystemet til instrumentet er en toveis-stempelpumpe bestående av et dobbeltvirkende stempel og ventiler for å kontrollere pumping med positiv forskyvning, medregnet retningen og volumet som pumpes. Minst én av sylindrene til stempelpumpen er forsynt med en avstengningsventil for å fange et fluid og er designet som et testkammer for utførelse boblepunkts- og fluidkompressibilitetsanaly.se nede i borehullet på formasjonsdybde og for bruk i reservoar-karakterisering. Presisjons temperatur- og trykksensorer er tilknyttet testkammeret og et lineært presisjonspotensiometer er tilknyttet stempelet for deteksjon av volumforandringer i testkammeret og formasjonsfluidet som er fanget i kammeret under testingen. Sensorene og potensiometeret gir et elektrisk signal ut som blir brukt i boblepunktstrykk- og kompressibilitetsprofilplott som blir tolket for reservoar-karakterisering. Hydraulisk trykk forsynt fra en hydraulisk pumpe ombord blir brukt til å forsyne pumpen med kraft til stempelbevegelsen. Magnetventiler, pilotventiler og/eller kontrollventiler blir brukt for å kontrollere stempelpumpens drift og retning og for å kontrollere fluidinnfangingen for boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsanalysen.

Det primære pumpeelementet er en dobbeltvirkende, toveis-pumpe med positiv forskyvning, som omfatter et stempel med frem- og tilbakebevegelse som gir pumpevirkning i begge slagretninger. Dette skiller seg fra eksisterende konstruk-sjoner av nedtappingsstempler hvor nedtappingsstempelet bare gir pumpevirkning i én retning. Denne evnen tillater vesentlig raskere pumpevirkning når den sammenlignes med konven-sjonell enveis-pumpevirkning. Konvensjonelle nedtappings-enheter gir pumpevirkning i én av stempelets bevegelsesret-ninger, og en uvirksom retur for den andre stempelretningen.

Pumpeenheten kan bli satt til å pumpe fra bunn til topp, eller fra topp til bunn. Denne pumperetningen blir oppnådd på stedet ved kontrollerbar posisjonering av en fireveis-ventil. Denne ventilen blir kontrollert av en "on-board" {"fartøy"-)

datamaskin som er plassert i ned-i-hulls-instrumentet.

Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelsen oppnår en kontrollert nedtappingsrate. Pumpeforskyvningsraten kan kontrolleres, og dermed tillate en kontrollert rate for trykkfall, totalt volum eller volum/sekund. Denne kontrollen tillater forbedrede testdata ved tilpasning av testen til formasjonskarakteristikken.

Apparatet i denne oppfinnelsen kan også pumpe fluid fra den interessante formasjonen til borehullet. Dette kan være fordelaktig ved fjerning av alt filtrat, det vil si filterkake, fra formasjonen før sampling eller innhenting av andre data, slik som PVT. Resistivitet og/eller kapasitans kan også måles under pumping. Pumpen kan bli satt til å kontrollere uttaksraten av fluid i nedtappingsmodulen. Apparatet kan også pumpe i motsatt retning av den normale, det vil si, fra topp til bunn, istedenfor fra bunn til topp.

Stempelforskyvningen kan bli målt på en akseptabel måte på en rekke måter som er tilgjengelig innen den kjente teknikk. For eksempel kan stempelforskyvningen måles med en posisjonssensor ved å måle stempelets bevegelser med en variabel motstand eller en induktiv spole ved tiden en akus-tisk puls trenger for å reflekteres fra den ene stempelets ene overflate eller ved faseskiftet til en lysstråle som reflekteres ved stempelets ene overflate. I tillegg kan stempelpumpens volumforandringer bli kalibrert i omgivelsene nede i borehullet og i forhold til de mekaniske begrens-ningene til stempelets bevegelse i begge retninger. Ved nøyaktig måling av stempelforskyvning kan full kontroll over pumpen oppnås. Muligheten for tilbakepumping tillater pumping av ubegrenset volum med fluid ut av samplingsproben for rensing av rester slik som fin sand, stein, filtrat osv. som kan være i samplingsproben. Den reversible pumperetningen tillater også at fluid injiseres fra verktøyet eller borehullet inn i formasjonen. Et eksempel kan være å injisere kompletteringsfluid lagret i en tank, eller fluid hentet fra brønnen, eller fluid som tidligere har vært pumpet fra formasjonen, inn i formasjonen. Etter injiseringen av kompletteringsfluid kan ytterligere nedtapping og/eller sampling gjøres for å bestemme effekten av kompletteringsfluidet på den interessante formasjonen.

De ovennevnte fordeler og særtrekk oppnås med en fremgangsmåte og et apparat i henhold til de nedenfor fremsatte patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg særlig fra tidligere kjent teknikk ved at den vedrører kombinasjonen av en bidireksjonal pumpe, styrekrets og styreventiler i fremgangsmåten og apparatet.

For bedre forståelse av de ovenfor nevnte trekk i, og fordeler og formål med, den foreliggende oppfinnelsen vil en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, bli gitt med refe-ranse til de utførelser som er illustrert med de vedlagte tegninger.

Det skal bemerkes at de vedlagte tegningene kun illustrerer typiske utførelser av denne oppfinnelsen og kan derfor ikke regnes som begrensende for dens rekkevidde, siden oppfinnelsen også tillater andre, like effektive utførelser. Figur 1 er et bilde, delvis i snitt, av et formasjonstest-instrument konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelsen og plassert i et borehull i samplingsposisjon med hensyn til den interessante formasjonen, og videre viser et overflateprosesse-rings- og kontrollsystem ved hjelp av et skjematisk blokkdiagram. Figur 2 viser et snitt av en del av testinstrumentet for bruk i borehull som er vist i figur 1, og illustrerer toveis-stempel nedtappingsenheten derav, i posisjon innenfor pumpedelen i instrumentets hoveddel. Figur 3 viser en del av toveis-stempelpumpemekanismen i

figur 2.

Figur 4A er et delbilde av en pilot-drevet fireveis-formasjonsfluid-kontrollventilenhet for valg og reversering av pumperetningen til toveis-pumpemekanismen i figur 3 vist i den normale posisjonen. Figur 4B er et delbilde av den pilot-opererte fireveis-fluidkontrollventilen som er vist i figur 4A, med ventilmekanismen vist i den pilot-opererte posisjonen derav. Figur 5 er en hydraulisk skjematisk illustrasjon av den toveis-stempelpumpemekanismen i figur 3 sammen med en hydraulisk kontrollkrets for forandringen av gjennompumpningens retning mens samplingsinstrumentet er plassert i borehullet. Figur 6 er en delvis hydraulisk skjematisk illustrasjon som representerer tillegget av en pilot-kontrollert ventil for avgrensning av et sampel for PVT-testing og illustrerer en magnetstyrt ventilkontroll for posisjonering av ventilen. Figur 7 er en hydraulisk skjematisk illustrasjon av fluid kretsløpet for drift og kontroll av den dobbeltvirkende, toveis-formasjons nedtappings- og pumpesystemet i denne oppfinnelsen. Figur 8 er en grafisk presentasjon som illustrerer bruk trykk/volum-plott for å bestemme fluidets boblepunkt og kompressibilitet. Figur 9 er en grafisk presentasjon som illustrerer bruk av boblepunktstrykk/formasjonsdybde-plott for å identifisere forskjellige geologiske produksjonssoner. Figur 10 er en grafisk presentasjon som illustrerer hvordan det å legge til kompressibilitet/dybde-plott kan brukes til å identifisere forskjellige geologiske fluidproduksjonssoner med samme fluidtrykk. Figur 11 er en mekanisk og elektrisk skjematisk illustrasjon av en del av den toveis-stempelpumpemekanismen ifølge oppfinnelsen som består av et testkammer og system for utførelse av boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetsanalyse ved formasjonsdybde.

Med henvisning til tegningene mer i detalj, særlig figur 1, der det er skjematisk illustrert en seksjon av et borehull 10 som gjennomborer jordformasjonene 11, vist i vertikalt snitt. Et sampler- og måleinstrument 13 er plassert inne i borehullet 10 ved hjelp av kabel eller vaierline. Sampler- og måleinstrumentet omfatter et hydraulisk kraftforsyningssystem 14, en seksjon 15 for lagring av fluidsampel, og en seksjon 16 for samplingsmekanismen. Seksjonen 16 for samplingsmekanismen inkluderer en selektivt forlengbar arm 17 med pute for å bringes i kontakt med borehullets vegg, en selektivt forlengbar arm med en fluidinnhentende samplingsprobe 18, og en toveis-pumpeinnretning 19. Pumpeinnretningen 19 kan også plasseres over armen med samplingsproben 18 hvis det er ønskelig. Samplingsproben 18 vil omfatte en eller flere pakninger, som skjematisk vist ved 25 i figur 7, for tilknyt-ning til brønnveggen og isolering av passasjen for fluidinn-taket fra borehullstrykket som typisk er vesentlig høyere enn formasjonstrykket. Hvilke som helst andre egnede paknings-systemer kan brukes for isolering av samplingsproben fra borehullstrykket og på denne måten sikre at formasjonstrykket, eller trykk som såvidt skiller seg fra det, kan hentes inn gjennom samplingsproben til de forskjellige fluid-kretsene i multitest-verktøyet.

I bruk blir samplings- og måleinstrumentet 13 posisjonert inne i borehullet 10 ved av- eller påspoling av en vaier 12 med en vinsj 20, rundt hvilken kabelen 12 blir spolet. Dybdeinformasjon fra dybdeindikatoren 21 blir koblet til signalprosessoren 22 og opptageren 23 når instrumentet 13 er plassert ved siden av jordformasjonen som skal undersøkes. Elektriske kontrollsignaler fra kontrollkretsene 24 blir transmittert gjennom elektriske ledere inne i kabelen 12 til instrumentet 13.

Disse elektriske kontrollsignalene aktiverer en opera-sjonell hydraulisk pumpe innenfor det hydrauliske kraftfor-syningssystemet 14, vist skjematisk i figur 7, som leverer hydraulisk kraft som beveger den pute-forsynte armen 17 og den fluidinnhentende armen 18 sideveis fra instrumentet 13 til inngrep mot jordformasjonen 11 og den toveis-pumpeinnretningen 19. Den fluidinnhentende armen eller samplingsproben 18 kan deretter beveges inn med en, fra borehull-trykket isolert, fluidforbindelse til jordformasjonen 11. Etter at en slik probe/formasjons-forbindelse er etablert vil elektriske kontrollsignaler fra kontrollkretsene 24 selektivt aktivere de magnetiske ventilene innenfor instrumentet 13 innhenting av sampel fra formasjonen.

Med henvisning til det delvise snittet som er vist i figur 2, der det er illustrert en toveis-pumpeseksjon med to ender, i samplingsinstrumentet, vist generelt ved 30, som typisk vil omfatte en pumpedel 19 i multitest-instrumentet. Pumpeseksjonen 30 omfatter et dobbeltvirkende, toveis-fluid-kontrollsystem med mulighet for injisering av et fluidmedium slik som for eksempel kompletteringsfluid, inn i den aktuelle formasjonen, og for nedtapping av formasjonsfluid fra

formasjonen. Dette trekket tillater testing nede i borehullet av effekten av et bestemt kompletteringsfluid på formasjonen

som er ment å kompletteres for produksjon. Dette apparatet kan også pumpe injiseringsfluid enten fra brønnen eller fra et reservoar inne i instrumentet og injisere fluidet inn i formasjonen. I tillegg kan det dobbeltvirkende, toveis-fluidkontrollsystemet tappe formasjonsfluid fra den aktuelle formasjonen og selektivt tømme fluidet inn i brønnen, for eksempel for å rense systemet for forurensning, slik som fin sand, stein, filtrat eller andre fremmedelementer eller selektivt føre det innhentede formasjonsfluidet gjennom instrumentets samplingssystem. Toveis-fluidkontrollsystemet er også konstruert for å definere et test-system for utførelse av boblepunktstrykk- og kompressibilitetstester på formasjonsdybde. Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil bli klargjort når den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen er beskrevet i detalj nedenfor.

Pumpeseksjonen 30 definerer en langstrakt hoveddel 32 som er ment å kunne brukes alene eller sammen med andre samplingsinstrumentkomponenter. Denne hoveddelen vil inneholde egnede hulrom og passasjer for å kunne romme pumpe-kretsen som er illustrert i figurene 5, 6 og 7.

Som vist i figur 2 definerer hoveddelen 32 en pumpe-kavitet 34 inne i hvilken det er plassert en toveis-stempelpumpe vist generelt i 36 og vist mer i detalj i figur 3. Stempelpumpen 36 omfatter en langstrakt pumpedel 38 med i sin øvre og nedre ender tilkoblingsdeler 40 og 42 er tettet i forhold til endedelene 72 og 74 med ringformede tetninger 41 og 43. Endetilkoblingsdelene 40 og 42 er hindret i å bevege seg i forhold til deres tettede kobling til endedelene av hoveddelen 32 eller av andre passende midler, og er koblet til rørformede fremspring 44 og 4 6 derav, som er tilkoblet tilsvarende deler av hoveddelen 32 på en tett måte. Pumpedelen 36 er også støttet innenfor kaviteten eller rommet 34 ved hjelp av støtteklemmer 48 og 50 som er mottatt innenfor partier med redusert diameter 52 og 54 i pumpesylinderen 38 og er festet til hoveddelen 32. Hver av støtteklemmene fungerer som tilkoblingsringer og virker som støtte for hurtigfrakoblinger 56 og 58 i tettet sammenkobling med hoveddelen 32 og pumpesylinderen 38 slik at en fluidforbindelse mellom pumpedelsopererte fluidporter 60 og 62 og tilsvarende fluidpassasjer 59 og 61 i hoveddelen 32 som vist i figur 2. Den midtre delen av pumpesylinderen 36 er også festet til hoveddelen 32 ved hjelp av en festeskrue eller bolt 64 som strekker seg gjennom en boltåpning i hoveddelen 32 og er går i gjenget inngrep med pumpesylinderen 38.

Pumpesylinderen 38 omfatter en mellomdel 66 som er tydeligst vist i figur 3 med internt gjengede endepartier 68 og 70, til hvilke gjengede deler av endedelene 72 og 74 er festet. Endedelene er tettet i forholdet til mellomdelen 66 ved hjelp av ringformede tetninger henholdsvis 76 og 78.

Mellomdelen 66 og endedelen 74 former sammen et langstrakt internt pumpekammer 80 med en sylindrisk pumpekammer-overflate som utgjør et stempelpumpekammer. Et stempel 86 deler pumpekammeret 80 inn i to pumpekammer 83 eller 84, med variabelt volum på de respektive sidene av stempelet 86. Stempelet er tettet i forhold til den sylindriske pumpe-kammeroverflaten 82 ved hjelp av en ringformet tetning 88 og er beveget frem og tilbake innenfor pumpekammeret av hydraulisk væske selektivt injisert gjennom pumpekammerportene 60 og 62 inn i de respektive pumpekamrene 83 og 84. På motsatte sider av stempelet 86 strekker stempelstengene 90 og 92 seg, hver med respektive høytrykkstetninger 94 og 96 med tetning mot respektive interne sylinderflater 98 og 100 som definerer henholdsvis pumpekamrene 102 og 104. Disse pumpekamrene med respektive rørformede koblingselementer eller fremspring 4 6 og 106 som besørger tett fluidutskifting mellom de respektive pumpekamrene i stempelpumpen og strømningspassasjene for formasjonsfluidet som er definert av instrumenthoveddelen 32. Ett av pumpekamrene kan bli utpekt som ventilkontrollert testkammer, slik som illustrert mer i detalj i figur 11, for fanging av et kjent volum med formasjonsfluid og utførelse av boblepunktstrykk- og kompressibilitetstest på fluidet slik at testresultatene kan brukes i boblepunktstrykk- og kompressibilitetsprofilplott for reservoar-karakterisering. Det rør-formede koblingselementet 106 er tettet med hensyn til pumpedelen og hoveddelen ved hjelp av ringformede tetninger. På denne måten, når hydraulisk væske besørger stempelets 86, og stempelstengenes 90 og 92, frem- og tilbakebevegelse, gir stempelet en suge- og pumpevirkning på formasjonsfluidet avhengig av stempelbevegelsens retning. Når et stempel i sitt arbeidsslag for å presse formasjonsfluid ut av sitt kammer vil det motsatte stempelet bevege seg slik at det suger, og trekker formasjonsfluid inn i pumpekammeret for etterfølgende pumpeforskyvning.

Endedelen 72 definerer et internt posisjonssensor-kammer 110 som er tettet med hensyn til pumpekammeret 102 ved hjelp av en delvis tetningsenhet 112. En posisjonsindikator-stang 114 går fra enden av stempelstangen 90 og strekker seg på en tett måte gjennom den delvise tetningsenheten 112 inn et internt mottak definert av et posisjonsfølende potensiometer eller en annen egnet stempelposisjonssensor. Utgangssignalet fra presisjonspotensiometeret bestemmer effektivt det kjente testkammerets volum og volumforandring for boblepunktstrykk-og fluidkompressibilitetstesting. Elektroniske signaler som representerer posisjonen til stempelstangen 114 inne i potensiometeret blir transmittert via elektriske ledere som fører gjennom det rørformede koblingsfremspringet 44 til en egnet elektrisk krets inne i instrumenthoveddelen 32. På denne måten blir, når stempelet 86 blir beveget frem og tilbake innenfor kammeret 84, stempelets bevegelser målt og transmittert elektronisk dit hvor den kan bli brukt til pumpekontroll for pumpekalibrering og for presisjonsmålinger av volum, slik som for bestemmelse av kjent volum og volumforandringer i

testkammeret.

Pumpevirkningen som blir oppnådd av stemplene 90 og 92 er relativt liten, men pumpeaktiviteten kan bli oppnådd på et svært høyt trykk, for eksempel i størrelsesorden 20.000 psi, ved å kontrollere de relative trykkresponderende dimensjonene på pumpen 86 og pumpesylinderflåtene 98 og 100. I tilfelle lavere trykk der et høyere pumpevolum blir ønsket kan det brukes en dobbeltvirkende pumpemekanisme med større diameter på pumpehulrommet og stemplene enn det som er vist i figur 3. Faktisk kan forandring av pumpekapasiteten til den modulære pumpeseksjonen lett utføres under feltforhold, siden den dobbeltvirkende, toveis-pumpedelen 36 fortrinnsvis er løsbart festet innenfor kaviteten eller mottaket. Etter at det beskyttende dekket 120 har blitt fjernet vil pumpedelen 36 komme frem, og kan enkelt og raskt fjernes ved hjelp av lett tilgjengelige verktøy før den byttes ut med en pumpe med en annen pumpekapasitet. Dermed kan det, hvis en annen pumpekapasitet er ønsket eller hvis det er behov for reparasjon eller utskifting av andre grunner, dette enkelt og effektivt bli gjort selv under feltforhold på bare noen minutter, ved bruk av vanlig tilgjengelige verktøy. Dette trekket tillater også at et multitest-instrument for bruk nede i borehull uten boblepunktstrykk-testemulighet lett kan konverteres, ganske enkelt ved å bytte ut den toveis-pumpemekanismen. Tette fluidforbindelsesledninger mellom pumpedelen 36 og respektive fluidpassasjer i hoveddelen 32 kan være av plugg-inn typen slik at installasjon og fjerningsprosedyren for pumpen blir forenklet. Hver av endetilkoblingsdelene 40 og 42 er utstyrt med tilkoblingsfremspring av plugg-inn typen slik som vist ved 44 og 46 som hver er forsynt med ringformede tetningselementer for frembringelse av tetning inne i de respektive hull i hoveddelen. På samme måte er mellomstykket til stempelpumpen utstyrt med et rørformet koblingselement med tetningsringer i tilpassede utsparinger for å danne en tett forbindelse mellom både mellomdelen av pumpen og hoveddelen 32.

For å muliggjøre en reversering av pumperetningen til toveis-stempelpumpen 36 er det anordnet to pilot-opererte kontrollventilenheter 168 og 170 slik som illustrert skjematisk i figur 5, og i snitt i figur 4A og 4B. Disse kontrollventilene vil her bli referert til som "kontrollventiler for skittent fluid" siden de blir brukt for å kontrollere den retningsbestemte pumpingen av samplet formasjonsfluid og injeksjonsfluid gjennom forskjellige fluidpassasjer i instrumentet. Selv om kontrollventilene 232 og 234 har en noe annen konstruksjon er de montert i et ventilrør som kan beveges hydraulisk under selektiv kontroll fra overflaten for eksempel med kontrollkretsene 24 eller er beveget mellom operative posisjoner under programmert kontroll med kontrollkretser som enten er plassert innen overflatebaserte kretser eller innenfor selve instrumentet. Som basiskonstruksjon er kontrollventilenheten for skittent fluid generelt i den formen som er vist i forbindelse med figurene 4A og 4B. Kontrollventilene for skittent fluid vist generelt ved 168 og 170 i figur 5 er hydraulisk opererte fireveis-kontrollventiler som har som funksjon å forandre gjennompumperetningen til samplingsinstrumentet. En toveis, normalt åpen hydraulisk drevet ventil 170 som er vist i figur 6 blir brukt til å muliggjøre PVT-testing med instrumentet på stedet.

Med henvisning nå til figur 4A der et representativt eksempel på en ventil for skittent fluid er illustrert, som er en pilot-drevet fireveis-ventil. Hoveddelen 32 definerer et flertall av fluidpassasjer som er avmerket som indikert, hvilke passasjer er plassert med forbindelse til en tverr-gående ventilkanal 188. Ved koblingspunktet til de respektive passasjene med ventilkanalen, er ventilkanalen utvidet for å definere ringformede fluidledende fordypninger slik som vist i 190. En ventilsete-hylse 192 er posisjonert innenfor kanalen 188 og definerer en skulderflens 194 som er montert mot en sirkulær intern stoppflens 196 definert av en utvi-delse ved en ende av kanalen 188. Ventilhylsen er tettet i forhold til hoveddelen ved hjelp av et ringformet tetningselement 198 som går i inngrep med stoppflensen 196. Ved sin motsatte ende har ventilhylsen 192 tettet med hensyn til hoveddelen 32 ved hjelp av et ringformet tetningselement 200 som er plassert mot en del av den sylindriske interne tet-ningsflaten definert av ventilkanalen 188. Et ventilstopper-deksel 202 omfatter en eksternt gjenget del 204 som blir mottatt av en internt gjenget del av ventilhylsen 192 og definerer en ringformet stoppflens 206 som går inn i en intern ringformet skulder 208 for å låse ventilhylsen i en tett, statisk posisjon innenfor ventilkanalen 188. Ventil-dekselet er tettet med hensyn til ventilhylsen 192 ved hjelp av et sirkulært tetningselement 210 som etablerer et tett inngrep med den ene veggen til ventilhylsen. Ventilhylsen har en sylindrisk konfigurasjon og definerer en intern, sylindrisk segmentert tetningsoverflate 212 som er avbrutt av et flertall interne fordypninger 214 for fluidoverføring og som danner et internt ventilkammer 216 innenfor hvilken det er posisjonert et generelt sylindrisk ventilrørelement 218. Ventilrørelementet er tettet i forhold til de interne sylindriske tetningsflatesegmentene 212 ved hjelp av et flertall sirkulære tetningselementer 220.

Ventilrørelementet 218 som vist i figur 4A og 4B blir presset mot én retning ved hjelp av en kompresjonsfjær 222 med én ende derav kraftoverførende kontakt med ventilrør-elementet 218 og med den andre enden fastholdt i stenge- og støtteelementet 224 som gir en gjenget kontakt med ventilhylsen i 226. Et ringformet tetningselement 228 plassert i en sirkulær fordypning i en radiell tetningsflensdel 230 i stenge- og støtteelementet 224, etablerer en tett forbindelse til en ringformet, plan endeflate 231 på ventilhylsen. Det bør huskes at ventilrørelementet kan være uten fjær slik at det ikke blir presset av noen mekanisk kraft. I alternativet kan en tilsvarende ventil bli utstyrt med et ventilrørelement som blir hydraulisk beveget i den ene eller andre retningen og som er løsbart festet i hver posisjon ved hjelp av sperrer. I den versjonen av oppfinnelsen som er vist i figur 4A definerer ventilrørelementet 218 et internt kontroll-ventilkammer inne i hvilket det er vist et par med kontroll-ventilelementer 232 og 234 som en skjematisk illustrasjon. Kontrollventilelementene 232 og 234 er festet inne i ventilen ved hjelp av et par med kontrollventilstoppere 236 og 238 som er går i gjenget inngrep med ytre, internt gjengede deler av kontrollventil mottakene. Kontrollventilstopperne 236 og 238 er tettet i forhold til ventilrørelementet 218 ved hjelp av eksterne ringformede tetningselementer tilveiebrakt i egnede tetningsfordypninger.

Som også vist i figur 4A er ventilrørelementet 218 vist i posisjon for oppnåelse av strømning fra pakningen til borehullet eller til en samplingstank eller -beholder plassert internt i instrumentet. Når stempelpumpen blir brukt vil derfor bevegelse av toveis-stempelet i én retning suge en strøm av produksjonsfluid fra pakningen, tanken eller andre kilder inn i pumpekammeret. Siden pakningen vanligvis kan tettes mot formasjonen er denne fluidet vanligvis filtrat eller formasjonsfluid. Hvis pakningen ikke er festet vil brønnfluid bli pumpet. Ved å feste en koppformet elastomer-tetning rundt verktøyet mellom tetningen og brønnens avløp kan boreslam bli pumpet toveis-stempelpumpen for å presse verktøyet oppover eller nedover i hullet. Denne toveis-pumpen er den første praktiske måten for å utvikle nok trykk (100 psi tilsvarer omtrent verktøyets vekt i et 6-3/4 hull) til å løfte eller på annen måte flytte et verktøy som har satt seg fast (på grunn av trykkforskjeller). Det som kommer ut av stempelpumpen kan også gå til to oppblåsbare pakninger før det blir brukt til å pumpe fluid til eller fra "den paknings-stengte sonen". Ved å legge til tanker med store volumer kan man muliggjøre borestreng tester i liten skala. US-patent nr. 4,535,843 viser nokså generelt pumpingen av fluid, men viser ingen praktisk måte å konstruere eller kontrollere en slik pumpe. Når stempelets retning snus blir denne gjenvunnede formasjonsfluidet enten pumpet til brønnen for eksempel for å skylle vekk fin sand, stein, slamkaker eller annet avfall som er tilstede i koblingspunktet mellom samplingsproben og brønnveggen ved formasjonsdybde. Etter at alt avfall er skylt ned i brønnen forandres den pumpede strømningen slik at formasjonsfluid fra samplingsproben inn i en eller flere samplingsbeholdere for lagring ombord, for senere å kvitte seg med det nede i hullet eller for til slutt å overføre det til overflaten for laboratorietesting.

Ventil- anordningen gjør det også mulig å oppnå pumping av fluidbestanddeler, slik som kompletteringsfluid, olje/vann-blandinger, enten fra et fluidreservoar i instrumentet eller boreslam fra borehullet direkte inn i formasjonen. Dette trekket muliggjør effektivt testing av formasjonen med et kompletteringsfluid, slik at effekten av kompletteringsfluidet kan bestemmes før den virkelige kompletteringen av brønnen eller bestemmelse av relativ permeabilitet til fluid med kjent viskositet. Reversering av retningen til fluidpumpingen blir oppnådd ved å bruke hydraulisk trykk fra en operativ trykk-kilde lokalisert i instrumentet på pumpetrykk-inngangspassasjen vist øverst til venstre på figur 4B. Hydraulisk væske under trykk presser på den måten ventilrørelementet 218 nedover, og trykker sammen fjæren 222. Fluid som er tilstede i ventilkammeret 216 vil bli ledet gjennom ventilhylsen til hydraulisk reservoar-passasje lokalisert nede til venstre på figur 4B, for retur til den hydrauliske pumpens samlekum. I posisjonen vist i figur 4A vil drift av toveis-stempelpumpemekanismen sette i gang en strømning gjennom paknings/samplingspassasjene til ventilmekanismen og gjennom kontrollventilen 232 mens pumpestempelet beveger seg den ene veien. Når pumpestempelet snur blir strømningen sendt gjennom den motsatte kontrollventilen 234 og dermed tvinge det innsamlede formasjons-sampelet gjennom borehull- eller tank-passasjen vist nede til høyre i figur 4A. I ventilposisjonen som er vist i figur 4B vil det pumpede fluidet flyte gjennom borehull/tank-passasjene i ventilmekanismen og gjennom kontrollventilene 232 og 234 til paknings/sampel-passasjene i instrumentets hoveddel som vist nederst til venstre i figur 4B. Strømning av innsamlet formasjonssampler til borehullet eller sampeltanken er kontrollert ved passende elektronisk valgt elektrisk eller hydrauliske bevegelse av ventilene.

Nå med henvisning til figur 6 der det er vist en forenklet, skjematisk illustrasjon av en del av ned-i-hulls-instrumentet for utførelse av trykk-volum-temperatur- (PVT-) målinger nede i borehull med en vaierline-formasjonstester mens det er festet mot formasjonen. I tilfeller der varierende feste er et problem kan sampelet bli tatt inn i en tank, etter dette kan verktøyet stenges og beveges langsomt opp eller ned i borehullet mens PVT-analysen blir foretatt på fluidet i samplingstanken. Et av dets formål er å bestemme boblepunktstrykk og fluidkompressibiliteten til væske/gass-sampler innhentet fra en utvalgt formasjon slik at formasjonen eller formasjonene kan bli karakterisert ved bruk av denne informasjonen. Før eller etter at en tilstrekkelig mengde formasjonsfluid er tappet fra formasjonen og enten inn i en tank eller ned i et borehull kan multitester-instrumentet bli styrt til å utføre målinger av et endelig formasjonsfluidsampels trykk, volum og temperatur. Dette blir utført ved bruk av den dobbeltvirkende, toveis-pumpemekanismen med gjennompumpingsmulighet. Den forenklede skjematiske illustrasjonen i figur 6 omfatter en hydraulisk styrt trykkforsyningspumpe 236 som leverer hydraulisk fluidtrykk gjennom en pilot-trykkforsyningsledning 238 under kontroll av to magnetventiler 240 og 242 og en kontrollventil 243. Disse normalt stengte magnetventilene blir selektivt styrt til å dirigere strømmen av hydraulisk fluid fra den hydrauliske pumpen 236 til en normalt åpen, toveis-skitten-fluidventil, vist generelt ved 171. En del av toveis-pumpemekanismen i figur 3 er illustrert, og viser en av stempel-stengene 92 som kan bevege seg frem og tilbake i stempelkammeret 104. Trykk- og temperatursensorene "P" og "T" står med forbindelse til stempelkammeret 104 for dermed å tillate på stedet måling av trykk og temperatur i formasjonsfluidet som er inne i stempelkammeret. Siden skitten-fluidventilen 171 er en normalt åpen, toveis-ventil i sin åpne posisjon slik som vist i figur 6, blir det pumpede fluidet fra stempelkammeret 104 levert gjennom ventilenheten 170 til kontrollventilene 232 og 234. Når stempelstangen 92, vist i figur 6, beveger seg mot venstre frembringer den en sugeeffekt i pumpekammeret 104 som virker som gjennom den normalt åpne ventilen 171, og derved setter i gang en strøm av formasjonsfluid gjennom samplingsproben og pakningsledningen fra den utvalgte formasjonen og gjennom kontrollventilen 232. Når stempelstangen 92 til toveis-pumpemekanismen beveger seg i motsatt retning sendes den resulterende strømmen gjennom skitten-fluidventilen 171 og kontrollventilen 234 til tank-eller borehull-ledningen. Strømningen av fluid til sampel innhentingstanken eller brønnen blir valgt ved bruk av en magnetisk kontrollventil til å bevege en toveis-skitten-fluidventil som er lokalisert i en annen del av instrumentet.

Som vist i den enkle skjematiske illustrasjonen i figur 5 er toveis-pumpemekanismen illustrert generalisert ved 36 med pumpekamrene 102 og 104 koblet inn med fluidforbindelse til kontrollventilene for skittent fluid vist generalisert ved 168 og 170. Toveis-stempelpumpen er innrettet for pumping enten fra pumpekamrene 102 og 104 til pakningsledningen eller til borehull-lagringstank-ledningen, avhengig av posisjonen til kontrollventilene for skittent fluid, som styrt av posi-sjonene til de respektive magnetventilene 240 og 242 i pilot-trykkforsyningsledningen 238. For frem- og tilbakebevegelse av toveis-stempelpumpemekanismen blir retningskontroll-ventilene 244 og 246 selektivt åpnet av en elektrisk kontrollkrets, og dirigeres pumpetrykket selektivt til pumpetrykk-forsyningsledningene 248 og 250. Kontrollventilene 252 og 254 er plassert i returledningskretsene for å lede hydraulisk væske fra de respektive pumpekamrene med variabelt volum 83 og 84 til det hydrauliske lagringsreservoaret til den hydrauliske forsyningspumpen 236 og blir selektivt åpnet av trykk via de stiplede pilot-trykkledningene 253 og 255. Et par med retningsbestemte strømningsledninger 256 og 258 er koblet henholdsvis til pakningsledningen og til borehullet eller forsyningstank-ledningen og bevirker dirigering av formasjonsfluid eller kompletteringsfluid fra de respektive pumpekamrene 102 og 104 i en retning som velges av posisjonen til kontrollventil for skittent fluid monteringsenheten 168 og 170. Ved ganske enkelt å forandre pumperetningen kan den tosidige toveis-pumpen 36 pumpe fluid enten inn i formasjonen eller fra formasjonen, og pumpeinnsamlet formasjonsfluid enten inn i en samleinnhentingsbeholder eller inn i brønnen. Disse trekkene tilveiebringer en signifikant fordel med hensyn til testefleksibilitet nede i borehull.

En alternativ metode for å snu strømningen er illustrert i figur 7. I dette tilfellet svitsjer en fireveis-ventil inngangs- og utgangsledningene til fast monterte kontrollventiler for skittent fluid. Den hydrauliske kretsen i vaierline-ned-i-hulls-testeinstrumentet er illustrert skjematisk i figur 7 og viser en forsyningsledning 288 for hydraulisk væske som er utløpsledningen for den hydrauliske fluidpumpen "P" som er drevet av en elektrisk motor "M". Den elektriske motoren er drevet og kontrollert gjennom passende elektriske kretser med overflatebasert utstyr slik som vist i figur 1. Pumpen "P" henter sin hydrauliske væske fra samlekummen "S" via sugeledningen 290. Pumpen og motoren er fortrinnsvis plassert inne i det hydrauliske reservoaret, som er en sump eller samlekum for å virke som kjøler, men dette er ikke ment å begrense rekkevidden til denne oppfinnelsen. Symbolet "292" der det finnes i den hydrauliske kretsen, representerer returen til den hydrauliske væsken til samplekummen "S".

Trykk inne i forsyningsledningen 288 er begrenset med en trykkavlastende ventil 294 som avlaster overtrykk til samlekummen. Trykk i den hydrauliske forsyningsledningen 288 er selektivt ventilert til samlekummen ved bruk av en normalt lukket magnetventil 296. Ledningstrykket i forsyningsledningen 288 er valgt for ønsket trykknivå for drift av de forskjellige hydrauliske kretsene i ned-i-hulls-samplingsinstrumentet ved hjelp av en elektrisk drevet variabel strømningsresistor 298.

For PVT-testing av den aktuelle formasjonen er det ønskelig å etablere forbindelse mellom samplingsproben eller tilgangsdelen og den underjordiske geologiske formasjonen som krysser borehullet. Symbolet "300" representerer borehullet ved formasjonsnivået. Strømning av fluid til eller fra brønnen blir oppnådd ved hjelp av en samplingskrets 302 med en pilot-drevet isolasjonsventil 304 som blir forsynt med hydraulisk trykk ved hjelp av en magnetventil 306 i den forgrenede hydrauliske fluidforsyningsledningen 308.

Den fluidmottagende delen vist generalisert ved 18 omfatter en bevegelig samplingsprobe 310 som kan bevege seg sideveis fra instrumentet 13 med forbindelse til et hydraulisk aktivisert probebevegende stempel 312 som har sin stempeldel 314 mottatt i en hydraulisk sylinder 315 som er plassert inne i instrumentet, og som er delt i delt inn i hydrauliske kammer 316 og 317. Samplingsproben 310 er hydraulisk aktivert uavhengig av stempelet 312. En samplingsledning 318 med forbindelse til samplingsprobens fluidpassasje er koblet sammen med en pilot-drevet fireveis-kontrollventil-enhet for skittent fluid 168. Denne ventilen vil, når den er plassert som i figur 7, etablere kontakt mellom ledningen 312 og suge- og utløpsledningene 327 og 329 via kontrollventilene 334 og 344 avhengig av bevegelsesretningen til pumpestempelet 86. Samplingskretsen 302 er koblet til suge- og utløpsled-ningene til pumpen 36 via ledningen 345 og kontrollventilene 342 og 346 gjennom kontrollventilenheten for skittent fluid diskutert nedenfor og er også koblet til minst en sampel-innsamlingstank 320 under kontroll av en pilot-drevet ventil 322 og en isolasjonsventil 323. Trykket innenfor sampel-ledningen 318 blir detektert av en trykksensor 324 som kan være en absolutt-trykk måler som skjematisk illustrert eller som kan ha en annen passende form.

Det er ønskelig at teste- og samplingsinstrumentet til bruk nede i borehull har mulighet for å variere trykket til formasjonsfluidet bort fra det egentlige trykket for å utføre bestemte tester på stedet nede i borehullet, slik som boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitetstester, og også for å utføre bestemte laboratorietester av formasjonsfluid som er samlet i sampel-tanken 320. For eksempel, ved å tappe fluid som ikke har undergått en faseseparasjon, fra formasjonen ved et trykk over boblepunktstrykket kan sampler bli innhentet og levert til laboratoriet for undersøkelse ved å heve trykket til formasjonsfluidet til over dens boblepunktstrykk for å tillate kjøling til overflatetemperatur uten å senke trykket i tanken under boblepunktstrykket. Det er derfor ønskelig at instrumentet kan øke trykket på det innsamlede formasjonsfluidet til en trykkforskjell på omtrent 20.000 psi for dette formål. For å oppnå trykkvariasjoner i samplet med formasjonsfluid, her også referert til som "skittent fluid", er den pilot-opererte fireveis-ventilen vist generalisert ved 168 koblet med utvalgt, pilot-kontrollert forbindelse til sampel-ledningene 302 og 318. Denne ventilen mottar sin pilot-trykkaktivering fra forsyningsledningen 28 9 via pilot-trykk-forrådsledningen 326 ved kontroll av en magnetventil 328.

Den dobbeltvirkende, toveis-stempelpumpemekanismen illustrert generalisert ved 36, og beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 3, er forbundet med sine respektive pumpekamre 102-104, med forbindelse til suge-utløpsledningene henholdsvis 327 og 329. Pumpemekanismens pumpetrykk blir målt av en absolutt-trykk måler 324. For PVT-analyse blir trykk og temperatur i formasjonen målt av trykkmåleren 330 og tempera-tursensoren 332.

Med kontrollventilen for skittent fluid 168 i sin normalt åpne posisjon, som vist i figur 7 vil sugeslaget til pumpekammeret 102 indusere en strømning av formasjonsfluid gjennom samplingsproben 310, samplingsledningen 318, ventilen 168, ledning 343 kontrollventilen 334 og fluidstrømledningen 327 til pumpekammeret 102. Samtidig sender den dobbeltvirkende stempelpumpen 36 formasjonsfluid fra pumpekammeret 104 og gjennom fluidstrømledningen 329 når den pilot-opererte normalt stengte kontrollventilen 336 er åpnet ved hjelp av trykk som er tilveiebrakt via ledningen 338 ved åpning av den normalt stengte magnetventilen 340. Formasjonsfluidet, nå under trykk på grunn av stempelpumpesystemet, flyter gjennom kontrollventilen 342 og tilkoblingsledningen 345 til samplingsledningen 302. Med den pilot-opererte ventilen 323 åpnet ved aktivisering av den normalt stengte magnetventilen 322 via trykkforrådsledningen 325, vil formasjonsfluidet som er under trykk entre sampel-tanken 320 via sampel-tankledningen 321. Når stempel-pumpens retning blir snudd blir pumpekammeret 104 sugekammeret og pumpekammeret 102 blir trykk-kammer. I dette tilfellet går strømningen av formasjonsfluid fra samplingsledningen 318 gjennom ventilen 168 og kontrollventilen 34 4 og gjennom ledningen 329 og den åpne ventilen 336 inn i kammeret 104. Samtidig skaper stempelet i stempelpumpen 36 et trykk i pumpekammeret 102 og avgir dermed formasjonsfluid satt under trykk gjennom ledning 327 og kontrollventilen 346 til kontrollventilen for skittent fluid 168 gjennom ledning 345. Det trykksatte formasjonsfluidet blir ledet til samplingstanken 320 i de tilfellene når den pilot-opererte ventilen 323 blir åpnet ved hjelp av pilot-trykk gjennom ledningen 325 når magnetventilen 322 er aktivisert i sin åpne stilling. I dette tilfellet vil den pilot-opererte ventilen 304 være stengt, for på den måten å isolere det trykksatte formasjonsfluidet fra formasjonen. For utsendelse av fluid som blir pumpet gjennom samplingsledningen 302 til brønnen vil ventilen 304 bli åpnet ved hjelp av pilot-trykk forsynt gjennom den åpne magnetventilen 306 mens tank-forsyningsventilen 323 er stengt.

Når stempelpumpen 36 blir drevet blir stempelets posisjon kontinuerlig målt av posisjonssensoren som er skjematisk vist ved 114-116 i figur 3. Dette trekket tillater måling av stempelforskyvning mot tiden for forskyvningen og tillater også presisjonsmåling av et endelig testkammervolum og volumforandring for bestemmelse av boblepunktstrykk og fluidkompressibilitet for formasjonsfluidet. Presisjonsmålere for trykk og temperatur 330 og 332 gir også presise trykk- og temperaturdata for å gi instrumentet presise målinger av volumet til fluid som hentes ut av formasjonen. I tillegg kan det dobbeltvirkende toveis-stempelet bli effektivt kalibrert under borehullsforhold for å oppnå pumping i en hastighet som er bestemt av formasjonens produksjonsevne. For å oppnå dette trekket mottar det aktiverende pumpesystemet til stempelpumpen 36 hydraulisk pumpetrykk via en forgrenet forsyningsledning 348 ved selektiv åpning og lukking av de pumpeaktive-rende magnetventilene 350 og 352 for på den måten å selektivt sette de pumpeopererende forsyningsledningene under trykk 354 og 356. Selvfølgelig, når en av forsyningsledningene 354 eller 356 er satt under trykk for å trykksette et av de med variabelt volum innrettede pumpekamrene 83 eller 84 må det motsatte pumpekammeret være åpnet for å unngå fluidforskyv-ning. Dette trekket blir oppnådd ved hjelp av en ventila-sjonsledning 358 som er koblet til samlekummen og som er kontrollert ved selektiv åpning av magnetventilene 360 og 362. Dermed blir magnetventilene elektronisk drevet på en syklisk måte for å oppnå en selektiv drift av stempelpumpen 36. Dessuten er disse ventilene elektronisk selektivt kontrollert for å oppnå presis frem- og tilbakebevegelse av stempelet for derved å oppnå presisjonsmålinger av fluidvolum. Siden den nøyaktige posisjonen til stempelet er kjent til enhver tid er data som angir stempelbevegelsen indikativ for raten av fluidpumpingen inn i formasjonen eller raten av uttapping av fluid fra formasjonen. Presisjonsdeteksjon av stempelets posisjon muliggjør dessuten kalibrering av pumpen nede i borehullet ved elektronisk justering av den sykliske kontrollen og/eller justering av den hydrauliske fluidforsy-ningens trykk, for eksempel ved å variere trykk-kontrollen til den elektronisk kontrollerte fluidstrømresistoren 298. Ved selektiv åpning av magnetventilen 328 for å sette trykk-forsyningsledningen 326 under trykk vil fireveis-kontrollventilen for skittent fluid 168 bli skiftet til sin posisjon for motsatt strømningsretning, slik at pumpet fluid under trykk fra enten pumpekammer 102 eller 104 vil bli levert henholdsvis gjennom kontrollventilene 342 og 346 til koblingsledningen 345 der det blir ledet gjennom den skiftede kontrollventilen for skittent fluid 168 for deretter å flyte gjennom samplingsledningen 318 til samplingsproben 310 og deretter inn i formasjonen. Fluidet som blir injisert inn i formasjonen kan bli hentet fra samplingstanken 320 via den åpne ventilen 323 og samplingsledningen 302, og dermed unngå nødvendigheten av å hente inn samplingsinstrumentet for fjerning av samlede sampler. Videre, med ventilen 168 i sin normale posisjon, slik som vist i figur 7, og med ventilen 323 lukket og ventilen 304 åpen, kan sampler av formasjonsfluid som blir pumpet bli sendt inn i brønnen for på den måten å gi en tilnærmet ubegrenset skyllemulighet for å fjerne filtrat fra formasjonen. Ved reversering av kontrollventilen for skittent fluid 168 og med ventil 304 åpen kan innsamlet formasjonsfluid, kanskje med enkelte testefluider slik som kompletteringsfluid, bli hentet fra brønnen og ført tilbake inn i formasjonen av toveis-pumpemekanismen gjennom samplingsproben 310. Av denne grunn kan formasjonsfluid, samplingsfluid eller en kombinasjon av disse, som for eksempel filtrat, fjernes ved å pumpe den inn i formasjonen den kan legges inn i og inn i fluidmediet som formasjonen inneholder. Videre kan instrumentet pumpe tilnærmet ubegrensede mengder testefluid fra tanker ombord inn i formasjonen for deretter å hente inn behandlet formasjonsfluid for testing på stedet og/eller for laboratorietesting.

For drift av samplingsproben blir det aktiverte probe-aktiverende stempelet drevet ved injeksjon av fluid satt under trykk inn i de respektive stempelkamrene 316 eller 317 via respektive forsyningsledninger 364 og 366. Med denne hensikt blir hydraulisk trykk ledet via forsyningsledningen 289 som inneholder trykkregulert hydraulisk olje. Strømnings-resistoren 298 regulerer trykket i forsyningsledningen 289 fra overflateinnstillingen via kontrollkretsen 24 og elektronisk tilbakekoblingsstyring for å kontrollere trykket som blir detektert av forsyningsledningens trykkmåler 400 i de forgrente forsyningsledningene 368 og 370 via de magnetisk aktiverte kontrollventilene 372 og 374. Når et av stempelkamrene blir forsynt med et fluid under trykk må selvfølgelig det motsatte kammeret være ventilert. Av den grunn er venti-leringskretsen koblet på tvers av ledningene 368 og 370 og er ventilert til den hydrauliske samlekummen ved selektiv åpning av magnetventilene 378 og 380. Et par med pute-aktiverende sylindere er tilveiebrakt, hver med interne kamre som er koblet til forsyningsledningene 386 og 388 for samtidig for-syning av et valgt sylinderkammer 385 eller 387 med hydraulisk trykk. Stempel-stengene 390 og 392 på de pute-aktiverende sylinderne gir samtidig kraft for drift av den putefor-synte armen 17 som går i inngrep med brønnveggen i figur 1.

Med ventilen stilt slik som i figur 4A kan små forandringer i volum gjøres (i området 5cc til 20cc, og fortrinnsvis omkring 10cc). Denne endringen kunne kalles en "nedtappings-" (draw down) test. I denne testen, som det er vanlig å utføre med konvensjonelle formasjonstrykktestere, kan trykket i instrumentet måles med måleren 324 vist nede til høyre i figur 7 der trykket først senkes til under formasjonstrykket for deretter å økes eller "bygges opp" mot formasjonstrykk etter hvert som strømning fra formasjonen forandrer trykket i volumet av fluid som befinner seg mellom formasjonen og stempelkammeret 104 eller 102. Jo større dette volumet er, desto lenger tar det for trykket å "bygges opp" til formasjonstrykk. Det er ønskelig å redusere den totale tiden som brukes til trykktesting, må volumet mellom formasjonen og forskyvningen være så liten som mulig. Praktiske avveininger for den fysiske avstanden mellom pakningen og pumpen gir at det er behov for en ventil rett etter trykkmåleren 324 og pakningen 25. Ved å legge til en pilotstyrt normalt åpen toveis-ventil og en magnetkontrollventil 404 er det mulig å stoppe nedtappingen med en gang strømningen fra formasjonen har begynt, og tillate trykket å rekompressere bare fluidet mellom ventilen 402 og formasjonen. Trykkmåleren 324 er i denne ledningen for å måle formasjonstrykket nøyaktig. Siden stempelforskyvningen også blir målt i forhold til tid og kan korreleres med trykk er alle data tilgjengelige for en trykk-transient analyse når ventilen 404 er stengt.

Siden toveis-stempelpumpen kan brukes til å gjenta tester, kan én metode være å nedtappe i flere svært små volumer, slik som lcc, og stenge ventilen 402 etter hvert volum og se om trykket øker eller ikke. Hvis ikke kunne neste inkrement hentes inntil oppbygging blir observert. I hvert tilfelle blir volumet som skal bygges opp minimert slik at oppbygningstiden minimeres.

En alternativ metode for detektering at en strømning har startet, er å overvåke trykkets tidsrespons med måleren 324 inntil et plott av den deriverte av trykket med hensyn på tiden viser at en sfærisk strømning'har begynt (en negativ helning er observert). Ventilen 402 blir da lukket, pumpen stoppet, og trykkoppbyggingen observert. Dette sikrer innhenting av gyldige data med minimum forstyrrelse fra formasjonen.

Med samplingsproben 310 i fluidkommuniserende kobling mot den aktuelle formasjonen er toveis-pumpemekanismen operativ og selektivt kontrollerbar for å hente ut formasjonsfluid fra formasjonen, for å injisere et fluidmedium inn i formasjonen, pumpe formasjonsfluidet innhentet på denne måten inn i en samplingstank eller pumpeformasjonsfluid inn i brønnen. Den reversible stempelpumpen 36 kan hente et fluid fra fluid-lager ombord eller fra brønnen og injisere det inn i formasjonen. Dette trekket er spesielt viktig når det gjelder testing av formasjonen med hensyn til effekten av et testefluid, slik som kompletteringsfluid. Denne oppfinnelsen tillater på en effektiv måte pumping av fluider med forskjellig viskositet med den hensikt å evaluere formasjonens karakteristikk som bestemt av formasjonsfluidets og den inji-serte fluidets relative viskositet. Fluidets relative viskositet kan være svært viktig når det gjelder formasjonsproduk-tivitet, inkludert sekundær fluidinnhenting fra den aktuelle formasjonen. Toveis-stempelpumpen i henhold til denne oppfinnelsen kan også oppnå pumping til eller fra formasjonen eller brønnen. Kontinuerlig pumping fra formasjonen inn i brønnen kan gjøres for å oppnå rensing av formasjonens grenseflate for avfall, slik som filterkake, fin sand, stein e.l. og dermed tillate innhenting av et rent sampel for testing nede i borehullet. Alle disse trekkene kan oppnås uten å fjerne formasjonstesteinstrumentet fra brønnen. Et eller flere viktige trekk ved denne oppfinnelsen er evnen til å undersøke formasjonstrykk, som funksjon av tid, og evnen til å korrelere dette med volum som funksjon av tid. Denne muligheten har hittil ikke vært tilgjengelig i teste-instrumenter til bruk nede i borehullet.

Med henvisning til figur 8 blir boblepunktstrykket bestemt ved å stenge fluid inne i et rom med kjent volum, og ved å observere trykkvariasjonene når fluidsampelets volum blir forandret. Et plott av fluidvolum mot trykk vil indikere overgangen fra en fase (væske), slik som vist ved linje 410, inn i to faser (væske og gass), slik som vist ved linje 412. Krysningspunktet mellom to tilpassede ("best fit") linjer, slik som vist ved 414, indikerer boblepunktstrykket til den samplede fluidet. Linje 411 er representativ for variasjonen i fluidets kompressibilitet.

Fluidkompressibilitet blir beregnet som følger:

der:

VI = Volum ved høyt trykk

V2 = Volum ved lavt trykk

Pl = Høyt trykk

P2 = Lavt trykk

En typisk romtemperaturverdi for vann er 3,3xl0~<6>psi"<1> og for råolje 60xl0~<6>psi<-1>, noe som illustrerer at kompressibiliteten også kan være forskjellig for olje og vann.

Nå med henvisning til figur 9, som illustrerer at når boblepunktstrykket blir bestemt ved flere dybder i olje-brønnen vil det forventes at et plott av boblepunktstrykk mot dybde vil være konstant. Når dette er sant er det sannsynlig at testene er utført på det samme fluidet. Imidlertid, hvis boblepunktstrykket er forskjellig, så ble forskjellige typer fluider testet, og derfor eksisterer to eller flere forskjellige reservoarer. For eksempel, slik som vist i figur 9, identifiserer boblepunktstrykk-testene fluid fra tre forskjellige produksjonssoner A, B og C.

Nå med henvisning til figur 10, der den grafiske repre-sentasjonen illustrerer tre forskjellige profilplott av samme geologiske formasjon i sammenligning, og på den måten viser hvordan reservoar-karakteriseringen kan være feil eller ufullstendig avhengig av profilplottsystemet som brukes. Ved sammenligning av kurvene i figur 10 kan et reservoar med flere soner identifiseres. Figuren indikerer også hvordan plotting av fluidkompressibilitet mot dybde i tillegg kan identifisere forskjellige geologiske produksjonssoner som har samme boblepunktstrykk. Kurve "A" er representativ for et konvensjonelt trykk-gradient-plott, som i den vesentlige definerer en rett linje, og på den måten etablerer en trykk-trend som indikerer nærvær av en enkelt produksjonsformasjon fra hvilken sampelfluidet strømmer. Det er lett å se at, ved å gå ut fra kurve "A" alene, kan den reservoarets egentlige karakter ikke gjenkjennes. Kurve "B" representerer boble-punktstrykkets profil, som definerer en skarpt tegnet offset ved 420, og dermed frembringer bevis på at produksjonsfluidet strømmer fra to uavhengige geologiske formasjoner. Kurve "C" representerer en fluidkompressibilitet (én fase) og indikerer ved skarpt definerte offset ved 422 og 424 at tre forskjellige fluider strømmer fra formasjoner som definerer dette spesielle formasjonsintervallet.

Figur 11 viser et delvis snitt av en av sylinder- og stempelenhetene i den foreliggende oppfinnelsen som representerer et boblepunktstrykk- og fluidkompressibilitets-kammer, og som også tjener som stempelpumpekammer for gjennompumpingsmuligheten til PVT-multitester-instrumentet til bruk nede i borehull. Figur 11 gir også en skjematisk illustrasjon av den hydrauliske og elektriske kretsen. Forsyningsledningen eller passasjen 426 til pumpekammeret 102 er forsynt med en magnetisk styrt stengeventil 428 for innestengning av et endelig volum med formasjonsfluid i pumpekammeret, slik at pumpekammeret definerer et testekammer for boblepunktstrykk og fluidkompressibilitet. Testekammeret er forsynt med presisjons trykk- og temperatursensorer, henholdsvis 430 og 432, som er koblet til elektriske signal-ledere, henholdsvis 434 og 436, som gir utgangssignal "T" og "P" i overflateutstyret, som representerer fluidsampelets temperatur og trykk. Det lineære presisjonspotensiometeret 116 er forsynt med elektrisk kraftforsyningsledere 438 og 440 og inkluderer en utgangsignalleder 442 for posisjonssignalet, for levering til overflaten av signaler som representerer

posisjonen til stempelstangen, og dermed stempelkammerets 102 volum, til enhver tid. For testing kan stempelet bli nøyaktig lokalisert innenfor sin sylinder etter å ha trukket inn et endelig volum med formasjonsfluid som indikert av potensio-meterets posisjonssignaler. Avstengningsventilen kan bli stengt for å fange sampelet. Etter at dette har blitt gjort kan pumpemekanismen bli hydraulisk aktivisert for å forandre testkammerets volum, og dermed volumet til det endelige volumet med innfanget fluid. Observasjon av trykkforandringene i fluidsampelet under dets volumforandringer vil indikere fluidets boblepunktstrykk. Selv om en lineær type pumpesylinder- og stempelarrangement for boblepunktstrykk har blitt beskrevet ovenfor er denne oppfinnelsen ikke ment å være begrenset til det. Multitester-instrumentet kan bli konstruert for å etablere et hvilket som helst passende testekammer med variabelt volum, hvilket volum kan bli målt på en hvilken som helst passende måte. Hvilke som helst passende presisjonstemperatur- og -trykk-målere kan brukes innenfor rammene av denne oppfinnelsen.

Det har blitt oppdaget at boblepunktstrykk-plott og boblepunktstrykk- og kompressibilitetsprofilplott er nøyak-tige, forståelige og mer pålitelige enn konvensjonelle trykk-gradient-plott når det gjelder reservoar-karakterisering. De har en rekke signifikante fordeler i sammenligning med trykk-gradient-plott. De er nyttige i identifiseringen av vertikal reservoar-utstrekning i samme reservoar, og faktisk på en mer pålitelig måte enn den vanlige trykk-gradient-metoden for vertikal reservoar-utstrekning. Med en trykk-gradient-profil-kurve kan forskjellige typer fluid fra forskjellige formasjoner følge den samme trykk-gradient-trenden og dermed gi en feil indikasjon på en enkelt formasjon. Med metoden i den foreliggende oppfinnelsen vil, selv om forskjellige fluider kan følge samme trykk-gradient-trend og ha samme boblepunktstrykk, fluidkompressibiliteten indikere at forskjellige fluider er tilstede.

Den foreliggende fremgangsmåte og anordning kan også brukes for å identifisere drivemekanismen i formasjonen, slik som uttømming- eller gasskappedriv, for eksempel. Hvis formasjonstrykket er høyere enn formasjonsfluidets boblepunktstrykk, utgjør drivemekanismen en uttømmingsdriver (depletion-drive) i hvilken oppløst gass skilles fra fluidet og skaper en drivende påvirkning av formasjonens strømning mot brønnen. I slike tilfeller er sekundær innhenting ("recovery") ved trykkvedlikehold nødvendig for optimal produksjon fra denne typen formasjoner. Hvis formasjonstrykket er lavere enn det samplede fluidets boblepunktstrykk eksisterer det en gasskappe og strømningsprosessen som driver formasjonsfluidet mot brønnen, skyldes at gasskappen ekspan-derer. Systemet i den foreliggende oppfinnelsen kan også brukes til identifisering av lavt formasjonstrykk, noe som gir en indikasjon på at formasjonen er i det vesentlige tømt og kan derfor ikke bli effektivt produsert, selv under forholdene ved sekundær utvinning. Den foreliggende oppfinnelsen frembringer også informasjon for å definere optimalt strømningstrykk for å kontrollere gass-separasjonen fra formasjonsfluidet, og dermed gjøre det mulig for produsenten å maksimere utvinningen ved effektiv kontroll av produksjons-trykket.

På bakgrunn av det foregående er det åpenbart at den foreliggende oppfinnelse er vel tilpasset for å oppnå alle formål og trekk som er fremsatt ovenfor, sammen med andre formål og trekk som følger av apparatet som er beskrevet her.

Som det vil komme tydelig frem for en fagmann på området kan den foreliggende oppfinnelsen produseres i andre spesi-fikke former uten å komme utenfor oppfinnelsens idé eller essensielle karakteristikker. Den foreliggende utførelsen er derfor å regne som illustrerende, men ikke begrensende, og at oppfinnelsens rekkevidde indikeres av kravene, og ikke av den foregående beskrivelse, og alle forandringer som kommer innenfor meningen og dekningen av ekvivalensen til kravene er ment å være dekket av disse.

Claims

1. Fremgangsmåte for testing av en geologisk undergrunns-formasjon (11) med en brønn (10) definert deri, og omfattende formasjonsfluid, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) posisjonering i brønnen (10) av et formasjonstesteinstrument (13) med en samplingsprobe (18), og som der omfatter en toveis-stempelpumpe (36) i pumpings-kommunikasjon med samplingsproben (18) for selektiv pumping inn i og ut fra nevnte geologiske formasjon, og omfattende minst én intern samplingstank (320), b) bevegelse av den nevnte samplingsproben (18) fra nevnte formasjonstesteinstrument til samplingstilkobling til brønnen ved nevnte geologiske formasjon, c) pressing med nevnte toveis-stempelpumpe av en mengde av testefluid gjennom samplingsproben (18) og inn i nevnte geologiske formasjonen, og d) uttrekking med nevnte toveis-stempelpumpe av en mengde av nevnte formasjonsfluid fra nevnte geologiske formasjon gjennom nevnte samplingsprobe og inn i nevnte formasjonstesteinstrument.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det anvendes signal-prosesseringskretser for prosessering av elektroniske fluid-testesignaler, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: a) utførelse av minst én formasjonsfluidtest på nevnte formasjonsfluid inne i nevnte testeinstrument og dannelse av elektroniske signaler som representerer resultatene av nevnte formasjonsfluidtest, og b) sending av nevnte elektroniske signaler fra nevnte formasjonstesteinstrument til nevnte signalprosesse-ringskretser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fluidkretser innrettet med ventiler for kontroll derav er lokalisert inne i nevnte formasjonstesteinstrument, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: etter nevnte uttrekking, selektiv styring av nevnte formasjonsfluid ved første ventilinnstillinger fra nevnte geologiske formasjon inn i nevnte samplingstank, og ved andre ventilinnstillinger styring av nevnte fluid fra nevnte geologiske formasjon gjennom nevnte fluidkretser i nevnte formasjonstesteinstrument inn i nevnte brønn.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der nevnte pressing av nevnte mengde av testefluid gjennom nevnte samplingsprobe og inn i nevnte geologiske formasjon, er:karakterisert ved følgende trinn: a) etablering med nevnte toveis-stempelpumpe av en forutbestemt pumperetning, pumping av nevnte volum med testefluid inn i nevnte geologiske formasjon ved hjelp av toveis-stempelpumpen for blanding med nevnte formasjonsfluid for å definere formasjonstestefluid-behandlet formasjonsfluid, b) reversering av toveis-stempelpumpens pumperetning fra den nevnte forutbestemte pumperetning, og c) pumping av nevnte formasjonstestefluid-behandlede formasjonsfluid fra nevnte jordformasjon inn i nevnte testeinstrument ved hjelp av nevnte toveis-stempelpumpe i dennes nevnte reverserte pumperetning.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor nevnte toveis-stempelpumpe definerer minst ett pumpekammer (102), der nevnte fremgangsmåte videre er:karakterisert ved at nevnte pressing av nevnte formasjonstestefluid oppnås ved å pumpe nevnte formasjonstestefluid fra nevnte pumpekammer i nevnte toveis-stempelpumpe i nevnte testeinstrument inn i nevnte geologiske formasjon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte testefluid presses ved å pumpe testefluidet fra nevnte brønn gjennom nevnte formasjonstesteinstrument og inn i nevnte geologiske formasjon.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at a) nevnte pressing av nevnte volum med fluid ved trinn (1) omfatter etablering av pumperetningskontroll av nevnte toveis-stempelpumpe ved selektiv posisjonering av instrumentets ventiler, b) fluidet pumpes fra nevnte formasjonstesteinstrument gjennom nevnte samplingsprobe og inn i nevnte geologiske formasjon, c) toveis-stempelpumpens pumperetningskontroll reverseres ved selektiv omposisjonering av instrumentets ventiler, og d) nevnte uthenting eller uttrekking i trinn d) omfatter pumping av formasjonsfluid fra nevnte geologiske formasjon gjennom nevnte samplingsprobe og inn i nevnte formasjonstesteinstrument ved pumpeoperasjon av nevnte toveis-stempelpumpe.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved: a) selektiv posisjonering av instrumentets ventiler etter trinn d) i krav 7, og b) pumping av formasjonsfluid gjennom nevnte formasjonstesteinstrument til nevnte brønn for skylling av nevnte avfall fra nevnte geologiske formasjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der nevnte formasjonstesteinstrument inneholder en fluidtank (320) med formasjonstestefluid i, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: a) selektiv posisjonering av instrumentets ventiler etter trinn d) i krav 7, og b) pumping, ved hjelp av nevnte toveis-stempelpumpe (36), av formasjonstestefluid fra nevnte fluidtank gjennom nevnte samplingsprobe for skylling av avfall fra nevnte geologiske formasjon.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor nevnte toveis-stempelpumpe i nevnte formasjonstesteinstrument omfatter en dobbeltvirkende, toveis-stempelpumpe (36), karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: a) utvinning av et sampel med nevnte formasjonsfluid ved hjelp av nevnte dobbeltvirkende toveis-stempelpumpe, b) forandring av trykket i nevnte sampel med formasjonsfluid ved hjelp av nevnte dobbeltvirkende toveis-stempelpumpe, og c) utførelse av trykk-, volum- og temperaturtester på nevnte sampel med formasjonsfluid som har vært utsatt for trykkforandringer.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved gjentatte trykk-, volum-og temperaturtester inntil et utvalgt fluidsample er oppnådd.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor nevnte toveis-stempelpumpe omfatter en dobbeltvirkende toveis-stempelpumpemekanisme sammenkoblet med nevnte formasjonstesteinstrument, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: kontrollerbart operering av nevnte stempelpumpemekanisme i én forutbestemt pumperetning for nevnte pressetrinn c), og kontrollerbart operering av nevnte stempelpumpemekanisme i den motsatte retningen for nevnte uttrekking i trinn d).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der den nevnte toveis-stempelpumpemekanismen har en pumpedel (38) som definerer to pumpekamre (102,104) og har et opererende stempelkammer (80) lokalisert mellom nevnte pumpekamre og videre har et opererende stempel (86) lokalisert for frem- og tilbakebevegelse inne i nevnte opererende stempelkammer (80) og har pumpestempler (94,96) som er festet til, og ragende ut fra, hver side av nevnte opererende stempel og blir respektivt mottatt for pumpende frem- og tilbakebevegelse inne i nevnte pumpekamre, der nevnte fremgangsmåte er:karakterisert ved følgende trinn: a) kontrollerbar frem- og tilbakebevegelse av nevnte opererende stempel og pumpestempler med nevnte stempelpumpemekanisme satt i en valgt pumperetning, b) bestemmelse av posisjonen til minst ett av de nevnte opererende og pumpende stemplene inne i nevnte pumpedel, c) generering av elektroniske posisjonssignaler som representerer nevnte bestemte posisjon, og d) korrelering av nevnte elektroniske posisjonssignaler med stempelbevegelsens tid for å identifisere volumet til formasjonsfluidet som er pumpet av nevnte pumpemekanisme.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved elektronisk variering av formasjonsfluidets volum som er at pumpet av nevnte stempelpumpemekanisme .

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved: a) deteksjon av temperaturen til formasjonsfluidet som blir trukket fra nevnte geologiske formasjon, og b) korrelering av formasjonsfluidets detekterte temperatur med nevnte volumpumperate for å etablere det temperaturkorrelerte nøyaktige volumet til formasjonsfluid pumpet med nevnte stempelpumpemekanisme.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved: a) deteksjon av temperaturen til formasjonsfluidet som blir trukket fra nevnte geologiske formasjon, b) innhenting av et valgt volum med nevnte formasjonsfluid inn i nevnte formasjonstesteinstrument, og c) korrelering av nevnte endelige volum med formasjonsfluid med nevnte detekterte formasjonsfluidtemperatur for nøyaktig bestemmelse av det temperaturkorrelerte volumet derav.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, der nevnte formasjonsfluid har et boblepunktstrykk, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: a) den nevnte toveis-stempelpumpen kontrollerbart forandrer volumet til det valgte volumet med formasjonsfluid, b) trykket i det valgte volumet med formasjonsfluid observeres mens volumet forandres for bestemmelse av formasjonsfluidets boblepunktstrykk, c) formasjonsfluidets kompressibilitet beregnes, og d) formasjonsfluidets boblepunktstrykk og kompressibilitet brukes for å bestemme den nevnte geologiske formasjonens reservoarkarakteristikk.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor nevnte formasjonsfluid har et boblepunktstrykk og nevnte toveis-stempelpumpe (36) definerer minst ett pumpekammer (102) med et pumpestempel (94) og inn i hvilket formasjonsfluid blir ledet og fra hvilket nevnte formasjonsfluid blir drevet ut ved lineær bevegelse av nevnte pumpestempel under pumpeaktiviteten, der nevnte pumpekammer (102) er videre et testkammer for boblepunktstrykk og fluidkompressibilitet i formasjonstesteinstrumentet, der nevnte formasjonstesteinstrument videre omfatter midler (332,330,334,116) for måling av temperaturen i nevnte formasjonsfluid, trykket i formasjonsfluidet inne i nevnte testekammer og testekammerets volum, og med midler for stenging av formasjonsfluidet inne i nevnte testekammer, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter følgende trinn: a) et endelig volum av formasjonsfluidet fanges i nevnte testekammer, b) det fangede formasjonsfluidets volum og trykk sammenlignes og det frembringes representative elektroniske signaler derav, c) det fangede formasjonsfluidets volum forandres på en kontrollert måte, d) trykkforandringene i det fangede formasjonsfluidet observeres under volumforandringen, e) formasjonsfluidets boblepunktstrykk bestemmes ved sammenligning av formasjonsfluidets trykk, volum, volumforandring og trykkforandring, og f) bruk av nevnte boblepunktstrykk fra flere formasjons-fluidtester for reservoarkarakterisering av nevnte geologiske formasjon.

19. Anordning for utførelse av trykk-, volum- og temperaturtester i et formasjonsfluid innhentet fra en geologisk under-grunnsformasjon med en brønn definert deri, og for å skaffe sampler av formasjonsfluid inneholdt i nevnte geologiske formasjon, der anordningen omfatter: a) en instrumenthoveddel (32) for posisjonering ved en valgt formasjonsdybde i nevnte brønn, hvilken instrumenthoveddel har en fluidtank (320) med testefluid, b) en samplingsprobe (310) som kan strekkes ut sideveis fra nevnte instrumenthoveddel for fluidsamplende kobling til nevnte geologiske formasjon, der nevnte samplingsprobe definerer en fluidsamplingspassasje (318) for føring av nevnte formasjonsfluidsampel fra nevnte geologiske formasjon til nevnte instrument og for overføring av fluid fra nevnte instrument til nevnte geologiske formasjon, karakterisert ved at den videre omfatter: c) en toveis-stempelpumpe (36) lokalisert inne i nevnte instrumenthoveddel og med en pumpesylinder (80) og et stempel (86) bevegelig inne i pumpesylinderen, og d) magnetventiler (350,352,360,362) som selektivt styrer stempelpumpemekanismens pumperetning for selektiv pumping av nevnte testefluid gjennom nevnte samplingsprobe inn i nevnte geologiske formasjon og pumping av formasjonsfluid fra nevnte geologiske formasjon gjennom nevnte samplingsprobe og inn i nevnte hoveddel.

20. Anordning ifølge krav 19, karakterisert ved at: a) nevnte instrumentdel definerer et innvendig testekammer (102) tilpasset for å inneholde et endelig volum med formasjonsfluid deri, b) midler (330,332) for måling av formasjonstrykk og formasjonsfluidets temperatur, c) midler (116) for forandring av volumet og måling av volumforandringene i nevnte endelige volum med nevnte formasjonsfluid i nevnte testkammer, og d) midler (324) for måling av trykkforandringer i nevnte endelige volum med nevnte formasjonsfluid under forandringen av fluidets volum for etablering av formasjonsfluidets boblepunktstrykk.

21. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at den videre omfatter midler (116,324) forbundet med nevnte testekammer for bestemmelse av formasjonsfluidets kompressibilitet inne i nevnte testekammer.

22. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at nevnte stempelpumpemekanisme definerer minst én pumpekammermekanisme (80) omfattende et stempel (86) som kan bevege seg frem og tilbake for å oppnå pumpeaktivitet, der nevnte pumpekammer definerer nevnte testekammer (104).

23. Anordning ifølge krav 22, karakterisert ved at stempelet (8 6) definerer nevnte midler for forandring av volumet til det endelige volumet med nevnte formasjonsfluid.

24. Anordning ifølge krav 23, karakterisert ved at den videre omfatter: a) et lineært potensiometer (116) inne i nevnte instrumentdel (32) innrettet for bevegelsesfølsom forbindelse til nevnte stempel, der det lineære potensiometeret gir elektroniske posisjonsindikerende signaler tilsvarende det endelige volumet med formasjonsfluid i testkammeret og forandringen av det endelige volumet med formasjonsfluid inne i testkammeret.

25. Anordning ifølge krav 22, karakterisert ved at den videre omfatter: a) en fluidpassasje (426) definert av nevnte instrumentdel og som er med forbindelse til samplingsprobens fluidsamplingspassasje og med pumpekammeret (102), og b) isolerende midler (428) innrettet med forbindelse til fluidsamplingspassasjen og for selektivt operert fanging av det endelige volum med formasjonsfluid inne i testekammeret for testing av fluidets boblepunktstrykk.

26. Anordning ifølge krav 22, karakterisert ved at den videre omfatter: a) en temperatursensor (432) koblet til nevnte pumpekammer (102) for måling av formasjonstemperaturen i nevnte formasjonsfluid i testekammeret, og b) en trykksensor (430) koblet til nevnte pumpekammer (102) for måling av formasjonstrykket i nevnte formasjonsfluid inne i pumpekammeret (102) og for måling av trykkforandringer i nevnte endelige volum med formasjonsfluid under den nevnte volumforandringen.

27. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at den videre omfatter: a) en bevegelig vegg (86) som definerer en del av nevnte testekammer, og b) et potensiometer (116) som blir bevegelig operert av nevnte bevegelige vegg, og som frembringer elektroniske utgangssignaler som tilsvarer den bevegelige veggens posisjoner og dermed testekammerets volum for bestemmelse av det nevnte endelige volumet og volumforandringen i formasjonsfluidet som er i testekammeret.

28. Anordning ifølge krav 19, karakterisert ved at den videre omfatter: a) midler (116) for posisjonsmåling for å måle posisjonen til nevnte toveis-stempelpumpe (36) og generering av elektroniske stempelposisjonssignaler, og b) midler (22) for mottagelse og prosessering av de elektroniske stempelposisjonssignalene for identifisering av volumet til formasjonsfluidet som blir pumpet av den nevnte toveis-stempelpumpen.

29. Anordning ifølge krav 28, karakterisert ved at den videre omfatter: a) midler (330,332) for bestemmelse av trykk og temperatur i formasjonsfluidet som strømmer inn i formasjonstesteinstrumentet fra nevnte geologiske formasjon og generering av elektroniske signaler som tilsvarer de målte trykk og temperatur, og b) midler (22) for prosessering av de elektroniske trykk-og temperatursignalene i korrelasjon med de elektroniske stempelposisjonssignalene for beregning av trykk- og temperaturkorrigerte volumetriske forandringer i formasjonsfluidet med nevnte stempelpumpemekanisme.

30. Anordning ifølge krav 19, karakterisert ved at: a) nevnte toveis-stempelpumpemekanisme (19) er en toveis-stempelpumpe (36) med motsatte pumpekamre (102,104), b) nevnte midler (168,170) for selektiv styring av stempelpumpens pumperetning er en hydraulisk fluid-pumpekrets med kontrollventiler som tillater enveis-fluidstrømning til og fra nevnte pumpekamre, og c) en reverseringsventil (240,242) koblet inn i den hydrauliske fluidpumpekretsen for valg av fluid-strømningens retning til og fra kontrollventilene.

31. Anordning ifølge krav 28, der nevnte toveis-stempelpumpe definerer to pumpesylindere, hver med et pumpestempel bevegelig lokalisert deri, karakterisert ved at midlene (116) for posisjonsmåling omfatter: a) en posisjonsindikator-stang (114) som strekker seg ut fra et av de nevnte pumpestemplene, og b) et lineært bevegelsespotensiometer som mottar posisjonsindikator-stangen og som genererer elektroniske stempelposisjonssignaler som tilsvarer posisjonen til posisjonsindikator-stangen relativt til det lineære bevegelsespotensiometer.

32. Anordning ifølge krav 19, karakterisert ved at nevnte toveis-stempelpumpemekanisme omfatter: a) en pumpedel(36) som definerer to pumpekamre (102,104) og et opererende stempelkammer (80) plassert mellom nevnte pumpekamre, b) et opererende stempel (86) lokalisert for hydraulisk aktivisert frem- og tilbakebevegelse inne i nevnte opererende stempelkammer (80) , c) to pumpestempler (94,96) festet til, og utstrekkende fra motsatte sider av nevnte opererende stempel (86) og som blir mottatt for pumpende frem- og tilbakebevegelse inne i de respektive pumpekamrene (102,104), d) en hydraulisk pumpeoperasjonskrets (fig. 5) for indusering av opererende frem- og tilbakebevegelse av det opererende stempelet inne i det opererende stempelkammeret, e) en formasjonsfluidkrets (fig. 6) lokalisert inne i nevnte instrumenthoveddel med tilkobling til pumpekamrene og som mottar formasjonsfluid fra pumpekamrene ved pumpestemplenes frem- og tilbakebevegelse, og f) retningskontrollerende midler (fig. 4) for selektiv dirigering av formasjonsfluidets strømning inne i formasjonsfluidkretsen til eller fra nevnte geologiske formasjon.

33. Anordning ifølge krav 32, der nevnte formasjonsfluidkrets (fig. 6) omfatter en fluidkilde inne i nevnte instrumentdel og et fluidmottak inne i nevnte instrumentdel, karakterisert ved at nevnte retningskontrollerende midler omfatter: a) en strømningsreverserende ventil (168) inne i forma-sjonsf luidkretsen med en første strømningskontrollerende posisjon som dirigerer formasjonsfluidstrømning fra nevnte geologiske formasjon til nevnte pumpekamre (102,104) og fra pumpekamrene til et sampelmottak (320), der nevnte strømningsreverserende ventil har en andre strømningskontrollerende posisjon som dirigerer fluid fra nevnte fluidkilde til pumpekamrene og fra nevnte pumpekamre til den geologiske formasjonen, og b) midler (240) for kontrollerbar posisjonering av nevnte strømningsreverserende ventil ved nevnte første og andre strømningskontrollerende posisjoner.

34. Anordning ifølge krav 33, karakterisert ved at nevnte midler for kontrollerbar posisjonering av nevnte strømningsreverserende ventil omfatter: a) et pilot-trykk-forråd (326) opererbart koblet til nevnte strømningsreverserende ventil, og b) en kontrollventil (240) som selektivt kontrollerer bruk av pilot-trykk fra pilot-trykk-forrådet til nevnte reverserende ventil for selektiv styring av denne til nevnte første og andre strømningskontrollerende posisjoner.

35. Anordning ifølge krav 33, karakterisert ved at nevnte strømnings-reverserende ventil (168) omfatter: a) en ventilsete-hylse (192) holdt i tett relasjon inne i nevnte instrumenthoveddel og dannende et flertall av interne tetningsflatesegmenter, der nevnte ventilsete-hylse har separat plasserte eksterne ringformede fluidledende fordypninger anordnet med forbindelse til respektive passasjer for hydraulisk fluid og formasjonsfluid i instrumenthoveddelen, der nevnte ventilsete-hylse videre har et flertall av interne ringformede fluidledende fordypningen (214) som separerer nevnte interne tetningsflatesegmenter, b) et ventilrørelement (218) som er bevegelig posisjonert i tett relasjon til ventilsete-hylsen og som definerer separat plassert eksterne ringformede fluidledende fordypninger med selektiv forbindelse til nevnte ringformede interne fluidledende fordypninger i ventilsete-hylsen og med interne fluidledende passasjer, og c) midler (328) for selektiv hydraulisk bevegelse av nevnte ventilrørelement fra nevnte første strømningskontrolle-rende posisjon til nevnte andre strømningskontrollerende posisjon.

36. Anordning ifølge krav 35, der nevnte anordning omfatter minst én lagringstank (320) for sampler lokalisert inne i nevnte instrumentdel, karakterisert ved at nevnte ventilrør-element omfatter første og andre enveis-ventilkontrollerte passasjer (343,345) som hver tillater enveis-strømning av formasjonsfluid og som blir selektivt operert avhengig av ventilrørelementets posisjon for å tillate pumpede strømning av formasjonsfluid fra eller til nevnte geologiske formasjon og fra eller til nevnte brønn eller lagringstank for sampler.

37. Anordning ifølge krav 35, karakterisert ved at den videre omfatter midler (170) inne i instrumentdelen for valgt dirigering av den pumpede strømningen av f ormasjonsf 1 uid gjennom nevnte strømningsreverserende ventil til nevnte brønn eller til nevnte lagringstank for sampler.

38. Anordning ifølge krav 37, karakterisert ved at nevnte midler for valgt dirigering videre omfatter: a) en strømningspassasje (302) som kobler passasjene til nevnte strømningsreverserende ventil sammen med nevnte brønn og nevnte lagringstank for sampler, og b) minst én kontrollventil (168) for selektiv styring av strømningen av formasjonsfluid fra nevnte reverserende ventil til brønnen eller til lagringstanken for sampler.