NO338773B1

NO338773B1 - Fremgangsmåte og anordning for å trykksette en nedihulls-prøve

Info

Publication number: NO338773B1
Application number: NO20071878A
Authority: NO
Inventors: Francisco Sanchez; Michael Shammai; Harry Wade Bullock
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2016-10-17
Also published as: NO20071878L; US20060076144A1; CN101065556B; US7258167B2; WO2006044567A2; EP1799959A4; EP1799959A2; CN101065556A; BRPI0516113A; MY140657A; WO2006044567A3

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

1. Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som angår analyse av brønnhullsprøver, og spesielt energi-lagring i et lagringsmedium for å trykksette en formasjons-fluidprøve ved brønnhullstrykk og temperatur for å hente opp prøven til overflaten uten særlig trykktap i prøven på grunn av reduksjon i temperatur.

2. Teknisk bakgrunn

Grunnformasjonsfluider i en hydrokarbonproduserende brønn inneholder vanligvis en blanding av olje, gass og vann. Trykket, temperaturen og volumet til formasjonsfluidene regulerer faserelasjonen til disse bestanddelene. I en undergrunnsformasjon river formasjonsfluidet ofte med seg gass i olje når trykket er over boblepunkttrykket. Når trykket på en formasjonsfluidprøve blir redusert, blir de medrevne eller oppløste gasskomponentene separert fra væskefaseprøven. Den nøyaktige målingen av trykket, temperaturen og formasjonsfluidprøvens sammensetning fra en spesiell brønn påvirker den kommersielle levedyktigheten for å produsere fluider som er tilgjengelige fra brønnen. Måledataene gir også informasjon vedrørende prosedyrer for å maksimalisere avslutningen og produksjonen av et hydrokarbonreservoar tilknyttet den hydrokarbonproduserende brønnen.

Prøvetakning av brønnhullsfluid er velkjent på området. PCT-søknaden WO 01/63093 Al til Reinhardt beskriver et apparat og en fremgangsmåte for styring av trykket i en brønnfluidprøve. US-patent 6 467 544 til Brown m.fl., beskriver et prøvekammer som har et glidbart anordnet stempel for å avgrense et prøvehulrom på en side av stempelet og et bufferhulrom på den andre siden av stempelet. US-patent nr. 5 561 839 til Griffith m.fl. (1993) beskriver en transduser for å generere en utgang som er representativ for fluidprøvekarakteristikker nede i et brønnhull. US-patent nr. 5 329 811 til Schultz m.fl. (1994) beskriver en anordning og en fremgangsmåte for å måle trykk- og volumdata for en brønnhullsfluidprøve.

Andre teknikker gjør det mulig å innhente en formasjons-fluidprøve for opphenting til overflaten. US-patent nr. 4 583 595 til Czenichow m.fl. (1986) beskriver en stempeldrevet mekanisme for å fange inn en formasjonsfluidprøve. US-patent nr. 4 721 157 til Berzin (1988) beskriver en glideventilhylse for innfanging av en formasjonsfluidprøve i et kammer. US-patent nr. 4 766 955 til Petermann (1988) beskriver et stempel i inngrep med en reguleringsventil for innfangning av en formasjonsfluidprøve, og US-patent nr. 4 903 765 til Zunkel

(1990) beskriver en tidsforsinket formasjonsprøvetaknings-anordning. US-patent nr. 5 099 100 til Gruber m.fl. (1991) beskriver en kabelprøvetakningsanordning for innsamling av en formasjonsfluidprøve fra en valgt brønnhullsdybde. US-patent nr. 5 240 072 til Schultz m.fl. (1993) beskriver en trykkresponsiv prøvetakningsanordning for flere prøveringrom for å muliggjøre innsamling av formasjonsfluidprøver ved forskjellige tids- og dybdeintervaller, og US-patent nr. 5 322 120 til Be m.fl. (1994) beskriver et elektrisk drevet hydraulikksystem for innsamling av formasjonsfluidprøver dypt nede i et brønnhull.

Temperaturer nede i et dypt brønnhull overskrider ofte 150 grader Celsius (300 grader F). Når en formasjonsfluidprøve blir hentet opp til overflaten ved omgivelsestemperatur, forårsaker det resulterende temperaturfallet at formasjonsfluidprøven trekker seg sammen. Hvis volumet til prøven er uendret, vil sammentrekning på grunn av temperatur-reduksjon i betydelig grad redusere trykket på prøven. Et trykkfall i prøven forårsaker uønskede endringer i formasjons- fluidprøvekarakteristikkene, og kan føre til at faseseparasjon opptrer mellom formasjonsfluidet og gasser som er medrevet i formasjonsfluidprøven. Faseseparasjon endrer i betydelig grad formasjonsfluidprøvekarakteristikkene og reduserer evnen til å evaluere egenskapene til formasjonsfluidprøven på riktig måte.

For å overvinne disse begrensningene er det blitt utviklet forskjellige teknikker for å opprettholde trykk i formasjonsfluidprøven ved et høyt trykk mens prøven hentes opp til overflaten. US-patent nr. 5 337 822 til Massie m.fl.

(1994) beskriver en anordning som trykksetter en formasjons-fluidprøve med et hydraulisk drevet stempel energisert ved hjelp av en høytrykksgass. US-patent nr. 5 662 166 til Shammai

(1997) benytter likeledes en trykkgass til å trykksette formasjonsfluidprøven. US-patent nr. 5 303 775 (1994) og 5 377 755 (1995) til Michaels m.fl. beskriver en toveis fortrengningspumpe for å øke formasjonsfluidprøvetrykket over boblepunktet slik at etterfølgende avkjøling ikke reduserer fluidtrykket til under boblepunktet. Disse kjente fremgangsmåtene kompenserer for forventede trykktap på prøven ved å utøve ytterligere trykk på formasjonsfluidprøven.

Det ytterligere trykket blir levert av enten en pumpe eller en trykksatt nitrogengass. Det overtrykket som leveres til formasjonsfluidprøven i de ovenfor relaterte prøve-takingsteknikkene er dermed begrenset til kapasiteten til pumpen eller det innledende trykket til gassen for å opprettholde prøven ved enkeltfaseforhold (over boblepunktet). I noen tilfeller kan det være ønskelig å tilveiebringe ytterligere trykk på prøven som kan overskride kapasiteten til prøvetakningspumpen. Det er derfor behov for en fremgangsmåte og en anordning som leverer ytterligere trykk på en formasjonsfluidprøve, som overskrider pumpekapasiteten til prøvetakningspumpen.

Tilveiebringelse av ytterligere trekk fra en gass krever vanligvis pumping av fluid eller gass med høyt trykk inn et kammer i et prøvetakningsverktøy på overflaten. Disse trykkene kan nå 69 - 103 MPa (10.000-15.000 psi). Slike høye trykk bør behandles med tilstrekkelig forsiktighet til å unngå risiko for menneskeliv. Det er derfor behov for gasstrykksettingssystemer som ikke krever pumping av fluider eller gasser til høye trykk slik som 69 - 103 MPa (10.000-15.000 psi), på overflaten for å unngå risiko i forbindelse med slike høye trykk. Trykksettingsmodulene forblir vanligvis festet til prøvetanken for å opprettholde prøven ved eller over formasjonstrykket på stedet ved prøvetakningsdybden. Det er derfor behov for en fjernbar trykksettingsmodul.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og en anordning for å trykksette et materiale slik som en formasjonsfluidprøve. Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et objektvolum som inneholder et objektmateriale og et energilagringsvolum som inneholder et energilagringsmateriale, også referert til som et energilagringsmedium. Energilagringsmaterialet eller mediet tilveiebringer et trykk som trykksetter objektmaterialet. Objektmaterialet er typisk en formasjonsfluidprøve. Trykket fra energilagringsmediet i energilagringsvolumet blir overført til objektvolumet gjennom et trykkommuniseringsorgan som tilveiebringer trykkommunikasjon mellom objektmaterialet og energilagringsmediet. Et kraftforsterkningsorgan er tilveiebrakt som forsterker eller flerdobler en kraft generert av energilagringsmediet og påtrykker den forsterkede kraften til objektmaterialet (f.eks. formasjonsfluidprøve) gjennom trykkommuniseringskammeret. Energilagringsmediet lagrer det trykket som påføres av det hydrostatiske trykket nede i hullet under prøvetakning og påfører det lagrede trykket til prøven etter at det hydrostatiske trykket er redusert etter at brønnprøvetakningsverktøyet stiger opp til overflaten fra hullet.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse lagrer energi i et energilagringsmedium slik som et fluid eller en gasspute. Det trykksatte energilagringsmediet påfører den lagrede energien til prøven gjennom en hydraulisk forsterker for å trykksette en formasjons-fluidprøve. Den hydrauliske forsterkeren eller trykk-multiplikatoren påfører en multippel av det hydrostatiske trykket ved prøvetakningsdybden til prøven. Et komprimerbart lagringsmedium (f.eks. en gass eller et fluid) lagret i et gasskammer i forbindelse med et prøvetakningsverktøy, blir trykksatt til et forholdsvis sikkert innledende trykk ved overflaten. Når prøvetakningsverktøyet senkes ned i borehullet, blir et energilagringsstempel i trykkommunikasjon med energilagringsmediet eksponert for hydrostatisk trykk av borefluidet som er til stede i borehullet. Det hydrostatiske trykket på energilagringsstempelet trykksetter energilagringsmediet .

En prøve blir innsamlet i prøvetanken ved å pumpe formasjonsfluid inn i prøvetanken mot et prøvekammerstempel forspent av hydrostatisk trykk. Etter prøvetakning blir så prøvekammerstempelet og energilagringsstempelet plassert i trykkommunikasjon med hverandre ved å bruke et trykkommunikasjonsorgan. Trykkommunikasjonsorganet kan være en hydraulisk eller mekanisk forbindelse mellom de to stemplene. Når prøvetanken vender tilbake til overflaten, blir det hydrostatiske trykket fra brønnhullsfluidet som strømmer inn i verktøyet, gradvis frigjort fra verktøyet og fjernet fra trykksetting av prøven og energilagringsstempelet. Energilagringsstempelet opprettholder trykket på prøven via det lagrede trykket i energilagringsmediet ved å bruke en multiplikatoreffekt og et trykkommunikasjonsorgan. Fjerningen av det hydrostatiske trykket fra energilagringsstempelet gjør det mulig for det trykksatte energilagringsmediet å utøve et trykk på prøven gjennom trykkommunikasjonen med prøvetakningsstempelet.

En kraftmultiplikatoreffekt blir utført ved å påføre den lagrede energien i energilagringsmediet til prøven ved å bruke et større stempel på energilagringsmediet og et mindre stempel på prøven. Forholdet mellom energilagringsstempelets overflateareal og prøvestempelets overflateareal multipliserer trykket og overtrykksetter prøven. Multiplikatoreffekten er proporsjonal med forholdet mellom energilagringsstempelets overflateareal og prøvekammerstempelets overflateareal. Når energilagringsstempelets overflateareal er større enn prøvekammerstempelets overflateareal, blir hvert kilopond med kraft som utøves av energilagringsmediet, multiplisert med multiplikatoreffekten og påført prøven gjennom prøvekammerstempelet. Ved tilbakeføring til overflaten blir et forspenningsvanntrykk påført undersiden av prøvekammerstempelet slik at energilagringskammeret kan fjernes fra prøvetanken forut for transport av prøvetanken til et laboratorium for å teste prøven.

Et eksempel på en fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse lagrer energi i et lagringsmedium og påfører den lagrede energien til en prøve gjennom et multiplikator-eller forsterkningsorgan. Fremgangsmåten innbefatter videre å trykksette prøven på overflaten for å muliggjøre fjerning av trykklagringsmediet fra prøven. Ifølge et aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for å trykksette en prøve nede i et hull, som har et prøvekammer som inneholder prøven, idet prøvekammeret har et bevegelig prøvekammerstempel i trykkommunikasjon med det hydrostatiske trykket på

undersiden av prøvekammerstempelet og i trykkommunikasjon med prøven på en øvre side av prøvekammerstempelet. Anordningen

tilveiebringer et energilagringskammer som inneholder et energilagringsmedium i trykkommunikasjon med prøvekammeret, idet energilagringskammeret har et energilagringsstempel. Et sammenkoblende trykkommunikasjonskammer er posisjonert mellom prøvekammerstempelet og energilagringsstempelet.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et system med et brønnhullsverktøy som har en pumpe som overfører en prøve inn i et prøvekammer mot et bevegelig prøvekammerstempel i trykkommunikasjon med det hydrostatiske trykket. Prøvekammerstempelet er i trykkommunikasjon med prøven i prøvekammeret. Et energilagringskammer som inneholder et energilagringsmedium i trykkommunikasjon med prøven i prøvekammeret, er tilveiebrakt. Energilagringskammeret har et energilagringsstempel og et forbindelsesorgan mellom prøvekammerstempelet og energilagringsstempelet.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte hvor prøven blir pumpet inn i et prøvekammer mot et hydrostatisk trykk. Energilagringsmediet blir trykksatt med det hydrostatiske trykket. Prøvekammeret og energilagringsmediet blir plassert i trykkommunikasjon.

Eksempler på visse egenskaper ved oppfinnelsen er blitt oppsummert ganske generelt her for at den detaljerte beskrivelsen som følger bedre kan forstås, og for at de bidrag som de representerer på området bedre kan verdsettes. Det er selvfølgelig ytterligere trekk ved oppfinnelsen som vil bli beskrevet i det etterfølgende.

Kort beskrivelse av figurene

For å få en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse vises det til den følgende detaljerte beskrivelse av utførelseseksempler tatt i forbindelse med de vedføyde tegningene, hvor like elementer har blitt gitt like henvisningstall, og hvor: Fig. 1 er et skjematisk diagram av en undergrunnsseksjon som illustrerer oppfinnelsen i et eksempel på et

arbeidsmiljø;

fig. 2 er en skjematisk skisse av anordningen ifølge oppfinnelse i et eksempel på en operativ enhet med

samvirkende bæreverktøy;

fig. 3 er en illustrasjon av et utførelseseksempel på et kammer tilknyttet et energilagringskammer i et

utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse; fig. 4 er en illustrasjon av et eksempel på en anordning hvor en prøve fyller prøvekammeret og forskyver borefluid fra prøvekammeret ved å bevege prøve-stempelet i trykkommunikasjon med et forbindelsesorgan ;

fig. 5 er en illustrasjon av et eksempel på en anordning hvor en prøve fyller et prøvekammer og forskyver borefluid fra prøvekammeret ved å bevege et prøve-stempel inn i trykkommunikasjon med forbindelsesorganet (mekanisk eller hydraulisk) og energilagringskammeret ;

fig. 6 er en illustrasjon av et eksempel på et prøvekammer hvor prøvetanken er blitt brakt til overflaten og hydrostatisk trykk er blitt frigjort fra baksiden av energilagringsstempelet for å tillate det trykksatte energilagringsmediet å påføre en forsterket kraft på prøven i prøvetanken gjennom

trykkommunikasjonskammeret; og

fig. 7 er en illustrasjon av et eksempel på en anordning hvor trykkfluid blir pumpet inn bak prøvekammer-stempelet for å opprettholde trykk på prøvekammeret og for å muliggjøre fjerning av energilagringskammeret .

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Fig. 1 representerer skjematisk et tverrsnitt gjennom jorden 10 langs dybden av et brønnhull 11 som trenger inn i undergrunnen. Vanligvis er brønnhull i det minste delvis fylt med en blanding av væsker som innbefatter vann, borefluid og formasjonsfluider som stammer fra grunnformasjonene som gjennomtrenges av brønnhullet. I det etterfølgende blir slike fluidblandinger referert til som "brønnhullsfluider". Opphengt i brønnhullet 11 ved den nedre enden av en kabel 12 er et formasjonsfluidprøvetakningsverktøy 20. Kabelen 12 blir ofte ført over en skive 13 understøttet av et boretårn 14. Kabelutplassering og opphenting utføres ved hjelp av en drevet vinsj som kan være plassert på et servicekjøretøy 15.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er et utførelseseksempel av prøvetakningsverktøyet 20 skjematisk illustrert på fig. 2. I det foreliggende eksempelet omfatter prøvetakningsverktøyet 20 en seriesammenstilling av flere verktøysegmenter som er forbundet ende mot ende ved hjelp av de gjengede hylsene til innbyrdes kompresjonsforbindelser 23. En sammenstilling av verktøysegmenter som passer med foreliggende oppfinnelse, kan innbefatte en hydraulisk kraftenhet 21 og en formasjonsfluid-ekstraheringsanordning 22. En fordrivningsmotor/pumpe-enhet 24 med stort volum er tilveiebrakt for ledningspumping. Under pumpen 2 4 med stort volum er en lignende motor/pumpe-enhet 2 5 som har et mindre fordrivningsvolum som blir kvantitativt overvåket. Vanligvis er en eller flere prøvetankmagasin-seksjoner 26 sammenstilt under pumpen 24 med det minste volumet. Hver magasinseksjon 26 kan ha tre eller flere fluidprøvetanker 30.

Formasjonsfluidekstraktoren 22 inneholder en forlengbar sonde 27 som er overfor boreveggsfoten 28. Både sugesonden 27 og den motstående foten 28 er hydraulisk forlengbare for å komme i kontakt med brønnhullsveggene. Konstruksjonsmessige og driftsmessige detaljer ved fluidekstraheringsverktøyet 22 er mer omfattende beskrevet i US-patent nr. 5 303 775 hvis beskrivelse herved inkorporeres ved referanse.

Det vises nå til fig. 3 hvor prøvetanken 415 er vist

festet til en energilagringsanordning 417. Anordningen på fig.

3 innbefatter et prøvekammer 422 og et prøvekammerstempel 414. Den øvre siden 461 av prøvekammerstempelet 414 og den øvre del av prøvekammeret 422 er i fluidkommunikasjon med

formasjonsfluidet i strømningsledningen 410. En tilbakeslagsventil 523 er anordnet i strømningsledningen 410 for å tillate fluid inn i, men ikke ut av prøvetanken via strømningsledningen 410. En pumpe 25 (fig. 2) trekker fluid fra formasjonen og pumper formasjonsfluidet inn i prøve-kammeret 422 via strømningsledningen 410. Hydrostatisk trykk blir påført undersiden 427 av prøvestempelet 414 via åpninger 420 som er åpne mot borehullet. Formasjonsfluidet kan dermed pumpes fra formasjonen inn i prøvekammeret 422 mot det hydrostatiske trykket til brønnhullsfluidet som er til stede i prøveforspenningskammeret 427.

Anordningen på fig. 3 innbefatter videre et energi-forspenningskammer 423 og et energilagringsstempel 450. Den øvre siden 51 av energilagringsstempelet 450 er forspent med det hydrostatiske trykket fra energiforspenningskammeret 423 som inneholder brønnhullsfluid som kommer inn i energiforspenningskammeret 421. Brønnhullsfluidet kommer inn i energiforspenningskammeret 423 via en åpning 421 som er åpen mot borehullet. En overflatepumpe 428 pumper lagringsmedium slik som gass eller væske gjennom en åpning 425 inn i energilagringskammeret 418 ved et forholdsvis trygt overflatetrykk. Lagringsmediet kan være et hvilket som helst komprimerbart fluid eller gass. Et innledende trykk kan påføres på overflaten til lagringsmediet ved et trygt overflatetrykk. Ifølge et aspekt ved oppfinnelsen kan nitrogengass pumpes inn i lagringskammeret 418 ved et forholdsvis trygt trykk, slik som 21 MPa (3000 psi). Under prøvetakning (dvs. når formasjonsfluidet blir pumpet inn i kammeret 422) forflytter prøvekammerstempelet 414 seg langs innsiden av prøvekammeret 422 inntil det kommer i kontakt med trykkommunikasjonsorganet 449. Trykkommunikasjonsorganet 449 vil igjen få kontakt med energilagringsstempelet 450 ved ytterligere prøveovertrykk og tilsvarende forskyvning av prøvekammerstempelet 414.

Det innledende overflatetrykket i energilagringskammeret blir beregnet basert på overflatearealet til prøvekammer-stempelet 414 ved formasjonsfluidprøven og overflatearealet til energilagringsstempelet 450 ved energilagringsmediet og dimensjonene og de fysiske karakteristikkene til trykkommunikasjonsorganet 449 for å sikre at prøvekammer-stempelet 414 og energilagringsstempelet 450 er i trykkommunikasjon via trykkommunikasjonsorganet 449 før oppstigning til overflaten fra borehullet.

Opprettholdelse av trykkommunikasjonen gjennom trykkommunikasjonsorganet 449 mellom prøvekammerstempelet 414 og energilagringsstempelet 450 sikrer effektiv kraftoverføring fra energilagringsmediet til energilagringsstempelet for prøvekammerstempelet for derved å trykksette prøven i prøvekammeret. Det innledende energilagringsmediets trykk blir også beregnet slik at prøven og energilagringsmediet opprettholder trykkommunikasjon under oppstigning av prøveverktøyet fra borehullet. Når prøvetakningsverktøyet blir senket ned i borehullet, kommer borefluid inn i verktøyet fra borehullet gjennom en åpning 420 og en åpning 421 og forspenner undersiden 462 av prøvekammerstempelet 414 og den øvre siden 451 av energilagringsstempelet med det hydrostatiske trykket. Når verktøyet 20 senkes ned i borehullet 11, øker det hydrostatiske trykket på undersiden 462 av prøvekammerstempelet 414 og den øvre siden 451 av energilagringsstempelet. Trykket på den øvre siden 451 av energilagringsstempelet trykksetter energilagringsmediet (f.eks. nitrogengass) i energilagringskammeret til det hydrostatiske trykket ved den aktuelle dybden til verktøyet i borehullet. Forholdet mellom energilagringsstempelets overflateareal og prøvekammerstempelets overflateareal blir beregnet for å opprettholde en multippel av det hydrostatiske trykket (lagret i energilagringsmediet fra brønnhullsfluidet) på prøven i prøvekammeret etter reduksjon og fjerning av hydrostatisk trykk fra borehullsfluidet på undersiden 462 av prøvekammerstempelet 414 og på den øvre siden 451 av energilagringsstempelet på grunn av fjerningen av verktøyet fra det hydrostatiske brønnhullstrykket. Trykket på energilagringsmediet og formasjonsfluidprøven blir også redusert av reduksjonen av temperatur på energilagringsmediet når verktøyet stiger opp til overflaten.

Som vist på fig. 4 utvides volumet av prøvekammeret 422 over prøvekammerstempelet 414 seg når formasjonsfluidet blir pumpet gjennom strømningsledningen 410 og inn i prøvekammeret 422, ettersom prøvekammerstempelet 414 blir forskjøvet av formasjonsfluidet som fyller prøvekammeret 422 over prøvekammerstempelet 414. Når formasjonsfluidet strømmer inn i prøvekammeret 422, støter det forskjøvne prøvekammerstempelet 414 ut borefluid av prøveforspenningskammeret 427 til borehullet via åpningen 420.

Som vist på fig. 5 forflytter prøvekammerstempelet 414 seg ned til omkring det trykkommuniserende organet 449 (i det foreliggende eksempel vist som en forbindelsesstav) som ligger an mot energilagringskammerstempelet 450 for å plassere prøvekammeret 422 i trykkommunikasjon med energilagringskammeret 418. Ved en spesiell dybde hvor det hydrostatiske trykket er 103 MPa (15.000 psi), er f.eks. prøvekammeret 422, energiforspenningskammeret 423, prøveforspenningskammeret 427 og energilagringskammeret 418 alle trykksatt til minst det hydrostatiske trykket, dvs. 103 MPa (15.000 psi). Prøven er trykksatt til over det hydrostatiske trykket for å overvinne det hydrostatiske trykket som motvirker prøvekammerstempelet under fylling av prøvekammeret 422.

Ved slutten av pumpingen av prøven inn i prøvekammeret 422 (dvs. pumping av formasjonsfluid inn i prøvekammeret) er prøvekammeret 422 og energilagringskammeret 418 i trykkommunikasjon med hverandre gjennom trykkommunikasjonskammeret 449. Når prøvetakningsverktøyet blir fjernet fra borehullet og stiger opp til overflaten, minsker det hydrostatiske trykket som beskrevet ovenfor. Når det hydrostatiske trykket avtar, blir boreslammet tvunget ut av energiforspenningskammeret 423 gjennom åpningen 421 ved hjelp av det større trykket som påføres fra overflatearealene til kraftmultiplikatorstemplene, trykkommunikasjonsorganet og den energien som er lagret i energilagringskammeret 418. Trykket i energilagringskammeret 418 som ble trykksatt til hydrostatisk trykk ved prøvetakningsdybden, presser borefluidet ut av energiforspenningskammeret 423 gjennom åpningen 421. Prøvekammeret 422 og energilagringskammeret 418 er i trykkommunikasjon når det hydrostatiske trykket i energiforspenningskammeret blir redusert til de atmosfæriske forholdene på overflaten. Energilagringsmediet (i det foreliggende eksempelet en nitrogengassladning) tilfører lagret hydrostatisk trykk til formasjonsfluidprøven som befinner seg i prøvekammeret 422.

Fig. 6 er en illustrasjon av eksempelet på prøvetanken 415 hvor prøvetanken blir brakt til overflaten og det hydrostatiske trykket blir frigjort fra energiforspenningskammeret 423 bak energilagringsstempelet 450 og prøveforspennings- kammeret 427 bak prøvekammerstempelet 414. Etter at prøve-takning er fullført, danner prøvekammeret 422 og energilagringskammeret 418 to lukkede systemer i trykkommunikasjon med hverandre gjennom trykkommunikasjonsorganet 449. De to lukkede systemene er begge ved hovedsakelig hydrostatisk trykk eller litt høyere ettersom prøvekammeret måtte være over trykket for å tvinge prøvefluidet inn i prøvekammeret mot forspenningen til det hydrostatiske trykket under prøvekammerstempelet. Når brønnfluidet presses ut av energiforspenningskammeret 423 og prøveforspenningskammeret 427, blir det trykksatte energilagringsmediet ikke lenger motvirket av det hydrostatiske trykket ved prøvetaknings-dybden, og påfører dermed en flerdobling av det lagrede hydrostatiske trykket ved prøvetakningsdybden på prøven gjennom forbindelsesorganet 449 (i foreliggende utførelsesform en stav). Det vil si at når det hydrostatiske trykket i en energiforspenningskammeret 423 avtar til et trykk under det trykket hvor energilagringsmediet ble ladet, utøver energilagringskammeret som ble trykksatt til det hydrostatiske trykket ved prøvetakningsdybden, en kraft på

prøvekammerstempelet 414 gjennom trykkommunikasjonsorganet 449 som er proporsjonal med en multippel av det lagrede hydrostatiske trykket på energimediet i energilagringskammeret 418 ved prøvetakningsdybden. Trykkmultipliseringseffekten som forårsakes av forskjellen mellom det største overflatearealet av energilagringsstempelet 450 og det minste overflatearealet til prøvekammerstempelet 414.

Et hvilket som helst forhold mellom stempeloverflate-arealene kan brukes til å oppnå den ønskede trykk-forsterkningseffekten. Anta f.eks. at energilagringsmediet er blitt trykksatt til et trykk på 103 MPa (15.000 psi). Hvis forholdet mellom energilagringsstempelets overflateareal og prøvekammerstempelets overflateareal er 2 til 1, så har energilagringsstempelet 450 et overflateareal som er 2 ganger så stort som overflatearealet til prøvetakningsstempelet 414. I dette tilfellet utøver et trykk på 103 MPa (15.000 psi) på energilagringsstempelet (utøvd på energilagringsmediet med 103 MPa (15.000 psi) hydrostatisk trykk ved prøvetakningsdybden) et trykk ekvivalent med 207 MPa (30.000 psi) på prøven på grunn av den mindre dimensjonen av prøvekammerstempelet 414. Det vil si at trykket i energilagringsmediet blir multiplisert med forholdet mellom overflatearealet til energilagringsstempelet og prøvekammerstempelet. I det aktuelle eksempelet på oppfinnelsen kan derfor formasjonsfluidprøven i prøvekammeret trykksettes til et trykk på 2 ganger det hydrostatiske trykket ved prøvetakningsdybden når forholdet mellom energilagringsstempelets 450 overflateareal og prøvekammerstempelets 414 overflateareal er 2 til 1, noe som skaper en multipliseringseffekt på 2. Når avkjøling på overflaten forårsaker at trykket i energilagringskammeret faller under det hydrostatiske trykket ved prøvetakningsdybden (f.eks. 103 MPa (15.000 psi)), holder derfor trykkmultipliseringseffekten prøven trykksatt godt over det hydrostatiske trykket (dvs. 103 MPa (15.000 psi)). Det betyr, hvis det antas en trykkmultiplikator fra 2,5 til 1, hvis energilagringsmediets trykk faller til 69 MPa (10.000 psi), at trykkmultipliseringen fremdeles påfører et trykk på 172 MPa (25.000 psi) på prøven.

Det vises nå til fig. 7 hvor en vannpumpe på overflaten kan være forbundet med en åpning 522 utstyrt med en tilbakeslagsventil 523 for å tilføre trykk til baksiden 462 av prøvekammerstempelet 414 og for å trykksette prøven og for å vaske ut prøveforspenningskammeret 427. En åpning 420 blir plugget igjen for å opprettholde trykket på prøven. Energi-lagringsanordningen 417 kan så fjernes fra prøvetanken 415 uten å tape trykk på prøven i prøvekammeret 422. Åpningen 420 blir så plugget igjen for å trykksette formasjonsfluidprøven i prøvekammeret 422 med et høytrykksfluid, slik som vann, i prøveforspenningskammeret 427 for å hindre tap av prøvetrykk under overføring av prøvekammeret. Vanntrykket fra overflate-vannpumpen 452 holder prøven under trykk for å hindre spyling av prøven i prøvekammeret 422 under overføring. Ved overflate-operasjoner som vist på fig. 7, blir prøvetankenheten 415 fjernet fra en prøvetankbærer. Prøvetanken 415 kan så transporteres uten energilagringskammeranordningen 417.

Selv om den foregående beskrivelse er rettet mot utførelseseksempler av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være opplagte for fagkyndige på området. Det er ment at alle variasjoner innenfor rammen av de vedføyde patentkrav skal være omfattet av den foregående beskrivelsen. Eksempler på de viktigste trekkene ved oppfinnelsen er blitt oppsummert ganske generelt slik at den detaljerte beskrivelsen av disse som følger, skal bli bedre forstått, og for at bidraget til teknikkens stand kan forstås.

Claims

1. Anordning for trykksetting av en prøve i et borehull, omfattende: et prøvekammer (422) som inneholder prøven, hvor prøvekammeret (422) har et bevegelig kammerstempel (414) i trykkommunikasjon med hydrostatisk trykk på en første side og i trykkommunikasjon med prøven på en annen side; og et energilagringskammer (418) som lagrer et energilagringsmedium som har et energilagringsstempel (450); hvor anordningen erkarakterisert ved: et trykkommunikasjonsorgan (449) posisjonert og som overfører kraft mellom det bevegelige kammerstempelet (414) og energilagringsstempelet (450).

2. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert vedat energilagringsstempelet (450) har en første side eksponert for hydrostatisk trykk og en andre side eksponert for et energilagringsmedium som befinner seg i energilagringskammeret (418).

3. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert ved: et prøveforspenningskammer (427) som påfører hydrostatisk trykk på prøven.

4. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert vedat energilagringsstempelet (450) har et overflateareal som er forskjellig fra et overflateareal for det bevegeligeprøvekammerstempelet (414).

5. Anordning ifølge krav 4, videre karakterisert vedat energilagringsstempelet (450) har et overflateareal som er større enn et overflateareal for det bevegeligeprøvekammerstempelet (414).

6. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert vedat prøven omfatter et fluid.

7. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert ved: et trykkammer i trykkommunikasjon med prøven, som aksepterer et trykksettingsfluid for å trykksette prøvekammeret (422) for å muliggjøre fjerning av energilagringskammeret (418) fra trykkommunikasjon med prøvekammeret (422).

8. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert ved: et brønnhullsverktøy som har en pumpe (25) som overfører prøven inn i prøvekammeret (422) mot det bevegelige prøvekammerstempelet (414).

9. Anordning ifølge krav 1, viderekarakterisert vedat trykkommunikasjonsorganet (449) beveges uavhengig av en av i) det bevegelige prøvekammerstempelet (414), og ii) energilagringsstempelet (450).

10. Anordning ifølge krav 6, viderekarakterisert vedat prøven omfatter minst en av en væske og en gass.

11. Fremgangsmåte for trykksetting av en prøve i et brønnhull, omfattende: å lagre et energilagringsmedium i et energilagringskammer (418) som har et energilagringsstempel (450); å trykksette energilagringsmediet med et hydrostatisk trykk; og å pumpe prøven inn i et prøvekammer (422) mot det hydrostatiske trykket, idet prøvekammeret (422) har et bevegelig prøvekammerstempel (414); der fremgangsmåten erkarakterisert ved: å kommunisere trykk mellom energilagringsmediet og prøvekammeret (422) ved å bruke et kommunikasjonsorgan til å overføre kraft mellom energilagringsstempelet (450) og det bevegelige prøvekammerstempelet(414).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å trykksette energilagringsmediet til et innledende trykk.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å trykksette prøvekammeret (422) med det hydrostatiske trykket.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å trykksette prøvekammeret (422) med et multiplum av det hydrostatiske trykket.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å fjerne det hydrostatiske trykket fra prøven og energi-lagringsmediet; og å påføre et multiplum av trykket som er lagret i energi-lagringsmediet på prøven i prøvekammeret (422).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, videre karakterisert vedat energilagringsmediet er et komprimerbart fluid.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert vedat etablering av trykkommunikasjonen videre omfatter å etablere en mekanisk forbindelse mellom prøven og energilagringsmediet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å opprettholde trykk på prøven og energilagringsmediet ved hydrostatisk trykk ved en første dybde i et borehull; og å påføre det trykket som er større enn det hydrostatiske trykket på prøven ved en andre dybde i borehullet.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, viderekarakterisert vedat det trykket som er større enn det hydrostatiske trykket, er et multiplum av det hydrostatiske trykket.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, viderekarakterisert ved: å definere multiplumet med et forhold mellom overflatearealer i forbindelse med prøvekammeret (422) og et energilagringskammer (418) som lagrerenergilagringsmediet.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 11, viderekarakterisert ved: å trykksette prøven med trykket i energilagringsmediet mens prøven hentes opp til overflaten.