NO341800B1 - Prøvetakingsanordning for enkeltfase fluid og fremgangsmåte for anvendelse av denne - Google Patents

Abstract

En anordning (100) for å tilveiebringe et flertall fluidprøver i en undergrunnsbrønn innbefattende en bærer (104), et flertall prøvetakingskamre (102) og en trykkilde (108). Bæreren (104) har en langsgående strekkende innvendig fluidpassasjevei (112) og et flertall utvendig anbrakte kammer-nottakingsslisser (159). Hvert av prøvetakingskamrene (102) er posisjonert i et av kammer-nottaksslissene (159) i bæreren (104). Trykkilden (1 08) er selektivt i fluidkommunikasjon med hvert av prøvetakingskamrene (102) slik at trykkilden (108) er betjenbar til å trykksette hvert av prøvetakingskamrene (102) etter at prøvene er tilveiebrakt.

Description

Denne oppfinnelsen vedrører generelt testing og evaluering av undergrunnsformasjonsfluider og spesielt en enkeltfase fluidprøvetakingsanordning for å tilveiebringe flere fluidprøver og holde prøvene nær reservoirtrykk via en felles trykkilde under utkranking fra borehullet og lagring på overflaten.

Uten å begrense omfanget til den foreliggende oppfinnelsen, skal dens bakgrunn beskrives med henvisning til testing av hydrokarbonformasjoner som et eksempel.

Det er godt kjent i undergrunns brønnboring og komplettering å utføre tester på formasjoner som er gjennomskåret av et borehull. Slike tester utføres typisk for å bestemme geologiske eller andre fysiske egenskaper ved formasjonen og fluider inneholdt i denne. For eksempel kan slike parametere som permeabilitet, porøsitet, fluidresistivitet, temperatur, trykk og boblepunkt bestemmes. Disse og andre egenskaper ved formasjonen og fluidet i formasjonen kan bestemmes ved utføring av tester på formasjonen før brønnen kompletteres.

En type testprosedyre som ofte utføres er å tilveiebringe en fluidprøve fra formasjonen for blant annet å bedømme sammensetningen av formasjonsfluidene. I denne prosedyren er det viktig å tilveiebringe en prøve av formasjonsfluidet som er representativt for fluidene slik som de eksisterer i formasjonen. I en typisk prøvetakingsprosedyre kan en prøve av formasjonsfluidene fremskaffes ved å senke et prøvetakingsverktøy som har et prøvetakingskammer ned i borehullet på en heisanordning slik som kabelutstyr, glatt ståltråd, kveilerør, leddede rør eller lignende. Når prøvetakingsverktøyet når den ønskede dybden, åpnes en eller flere porter for å tillate oppsamling av formasjonsfluidene. Portene kan aktiveres på en lang rekke forskjellige måter slik som ved elektriske, hydrauliske eller mekaniske fremgangsmåter. Straks portene er åpnet, går formasjonsfluider gjennom portene og en prøve av formasjonsfluider samles opp inne i prøvetakingskammeret i prøvetakingsverktøyet. Etter at prøven har blitt samlet opp, kan prøvesamlingsverktøyet trekkes tilbake fra borehullet slik at formasjonsfluidprøven kan analyseres.

En har imidlertid oppdaget at når fluidprøven trekkes mot overflaten, forårsaker reduksjon av temperaturen i fluidprøven en krymping av fluidprøven og en reduksjon i trykket til fluidprøven. Disse endringene kan forårsake at fluidprøven nærmer seg eller når metningstrykket og skaper mulighet for asfaltenavsetning og hurtig fordamping av innfangende gasser som er tilstede i fluidprøven. Straks en slik prosess skjer, så er ikke den resulterende fluidprøven lenger representativ for fluidene som er tilstede i formasjonen. Derfor har det oppstått et behov for en anordning og en fremgangsmåte for å tilveiebringe en fluidprøve fra en formasjon uten forringelse av prøven under uttaking av prøveverktøyet fra borehullet. Det har også oppstått et behov for en slik anordning og en fremgangsmåte som er i stand til å opprettholde integriteten av fluidprøven under lagring på overflaten.

Kjent teknikk er beskrevet i publikasjonen GB 2348222 A, som beskriver en prøvetakingsmodul tilveiebragt for bruk i et nedihullsverktøy for å få tak i fluid fra en underjordisk formasjon gjennomtrengt av et brønnhull. Prøvetakingsmodulen omfatter et prøvetakingskammer i modulen for å samle en prøve av formasjonsfluid fra formasjonen, og et valideringskammer i modulen for å samle en hovedsakelig mindre prøve formasjonsfluid enn prøvetakingskammeret. Valideringskammeret er fjernbart fra prøvetakigsmodulen ved overflaten uten å forstyrre prøvetakingskammeret.

Prøvetakingskamrene omfatter et flytende stempel ladet på en side av et trykksatt fluid for å opprettholde prøvene i en enkelt fase.

Den foreliggende oppfinnelsen som her er fremlagt tilveiebringer en enkeltfase fluidprøvetakingsanordning og en fremgangsmåte for å tilveiebringe en fluidprøve fra en formasjon uten at det skjer en faseendringsforringelse av fluidprøven under oppsamling av fluidprøven eller uttaking av prøveanordningen fra borehullet. I tillegg er prøvetakingsanordningen og fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelsen i stand til å opprettholde integriteten av fluidprøven under lagring på overflaten.

I et aspekt er den foreliggende oppfinnelsen innrettet mot en anordning for å tilveiebringe et flertall fluidprøver i en undergrunnsbrønn som innbefatter en bærer, et flertall prøvekamre som er drivbart forbundet med bæreren, og en trykkilde omfattende komprimert nitrogen. I en utførelsesform er trykkilden selektiv i fluidforbindelse med minst to prøvetakingskamre/prøvekamre for derved å tjene som en felles trykkilde for å trykksette fluidprøver frembrakt i de minst to prøvetakingskamrene. I en annen utførelsesform har bæreren en langsgående strekkende innvendig fluidpassasjevei som danner en glatt boring og et flertall utvendig anbrakte kammermottaksspor/slisser. Hvert av prøvetakingskamrene er anbrakt i et av kammermottakssporene/slissene/spaltene i bæreren. Trykkilden er selektiv i fluidforbindelse med hvert av prøvetakingskamrene slik at trykkilden er drivbar til å trykksette hvert av prøvetakingskamrene etter at prøvene er tatt.

I en utførelsesform har bæreren minst ni kammermottaksslisser/spalter og ni prøvetakingskamre er anbrakt inne i kammermottaksspaltene. I denne utførelsesformen tilveiebringer en manifold fluidkommunikasjon mellom prøvetakingskamrene og trykkilden slik at trykkilden er drivbar til å trykksette hvert av de ni prøvetakingskamrene. Også i denne utførelsesformen kan prøvetakingskamrene og trykkilden være langsgående adskilt ved manifolden.

I en utførelsesform kan trykkilden innbefatte minst to trykkamre. I denne utførelsesformen kan hvert av trykkamrene være posisjonert i et av kammermottakssporene/-spaltene i bæreren og hvert av trykkamrene kan være drivbare til å trykksette minst to av prøvetakingskamrene.

I et annet aspekt er det beskrevet en anordning for å tilveiebringe et flertall fluidprøver i en undergrunnsbrønn som innbefatter en bærer og et flertall prøvetakingskammersammenstillinger. Bæreren har en langsgående strekkende innvendig fluidpassasjevei og et flertall eksternt anbrakte kammermottaksspor/spalter. Hver av prøvetakingskammersammenstillingene innbefatter minst to prøvetakingskamre og en trykkilde og hvert av prøvetakingskamrene og trykkildene er posisjonert i et av kammermottakssporene til bæreren. Prøvetakingskamrene i hver prøvetakingskammersammenstilling er selektivt i fluidkommunikasjon med trykkilden til den prøvetakingskammersammenstillingen slik at trykkilden til hver prøvetakingskammersammenstilling er betjenbar til å trykksette hvert av prøvetakingskamrene i den prøvetakingskammersammenstillingen.

I en utførelsesform innbefatter flertallet prøvetakingskammersammenstillinger tre prøvetakingskammersammenstillinger og hver prøvetakingskammersammenstilling innbefatter to prøvetakingskamre. I en annen utførelsesform innbefatter hver av prøvetakingskammersammenstillingene en manifold som tilveiebringer fluidforbindelse mellom prøvetakingskamrene og trykkilden til hver av prøvetakingskammersammenstillingene.

I et ytterligere aspekt er den foreliggende oppfinnelsen innrettet mot en fremgangsmåte for å tilveiebringe et flertall fluidprøver i en undergrunnsbrønn. Fremgangsmåten innbefatter trinnene med å posisjonere en fluidprøvetaker i brønnen, tilveiebringe en fluidprøve i hvert av et flertall prøvetakingskamre i fluidprøvetakeren og trykksette hver av fluidprøvene ved anvendelse av en trykkilde i fluidprøvetakeren som er i fluidforbindelse med hvert av prøvetakingskamrene.

I en utførelsesform innbefatter trinnet med å tilveiebringe en fluidprøve i hvert av et flertall prøvetakingskamre i fluidprøvetakeren samtidig tilveiebringelse av fluidprøver i minst to av prøvekamrene. I en annen utførelsesform innbefatter dette trinnet samtidig tilveiebringelse av fluidprøvene i hvert av prøvetakingskamrene. Fremgangsmåten kan videre innbefatte trinnet med å tilveiebringe en første del av hver prøve i et reste/-søppelkammer. I tillegg kan fremgangsmåten innbefatte trinnene med å ta ut fluidprøvetakeren til overflaten og samtidig forkomprimere minst to av fluidprøvene ved anvendelse av en overflatetrykkilde.

For en mer fullstendig forståelse av den foreliggende oppfinnelsen, innbefattende dens trekk og fordeler, henvises det nå til den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen tatt i forbindelse med de medfølgende tegningene, der de samme henvisningstallene identifiserer like deler og der:

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et fluidprøvetakingssystem som fremviser prinsippene ved den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 2A-H er tverrsnitt av påfølgende aksielle deler av et prøvetakingssnitt av en prøvetaker som viser eksempler på prinsippene ved den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 3A-E er tverrsnitt av påfølgende aksielle deler av en aktuator, bærer og trykkkildeseksjoner av en prøvetaker som innehar prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 4 er et tverrsnitt av trykkildedelen i fig.3C tatt langs linjen 4-4;

Fig. 5 er et tverrsnitt av aktuatordelen i fig.3A tatt langs linjen 5-5;

Fig. 6 er et skjematisk riss av en alternativ aktuatormetode for en prøvetaker som innehar prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 7 er en skjematisk illustrasjon av en alternativ utførelsesform av en fluidprøvetaker som innehar prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen; og

Fig. 8 er et tverrsnitt av fluidprøvetakeren i fig.7 tatt langs linjen 8-8.

Mens fremstillingen og anvendelsen av forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen er diskutert i detalj nedenfor, skal det forstås at den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer mange anvendbare oppfinneriske konsept kan ha utførelsesformer i en lang rekke sammenhenger. De bestemte utførelsesformene som er diskutert her er kun illustrative og har ikke til hensikt å begrense omfanget av oppfinnelsen.

Det henvises først til fig.1 der det er en representativ illustrasjon av et fluidprøvetakersystem 10 og tilhørende fremgangsmåter som innehar prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen. En rørformet streng 12, slik som en borestrengteststreng, er posisjonert i et borehull 14. En innvendig strømningspassasje 16 strekker seg langsgående gjennom den rørformede strengen 12.

En fluidprøvetaker 18 er forbundet med den rørformede strengen 12. Også fortrinnsvis inkludert i den rørformede strengen 12 er en sirkulasjonsventil 20, en prøveventil 22 og en strupeventil 24. Sirkulasjonsventilen 20, testventilen 22 og strupeventilen 24 kan ha konvensjonell utforming. Det skal imidlertid bemerkes for fagfolk på området at det ikke er nødvendig for den rørformede strengen 12 å innbefatte den spesifikke kombinasjonen eller arrangementet med utstyr som her er beskrevet. Det er heller ikke nødvendig for prøvetaker 18 å være innbefattet i den rørformede strengen 12 siden for eksempel prøvetakeren 18 i stedet kan føres gjennom strømningspassasjen 16 ved anvendelse av et kabelutstyr, glatt ståltråd, kveilerør, nedihulls robot eller lignende. Selv om borehullet 14 er vist å være utstyrt med foringsrør og sementert, kan det alternativt ikke være utstyrt med foringsrør eller være et åpent hull.

I en formasjonstestingsoperasjon brukes testeventil 22 for selektivt å tillate og forhindre strømning gjennom passasjen 16. Sirkulasjonsventil 20 brukes for selektivt å tillate og forhindre strømning mellom passasjen 16 og et ringrom 26 utformet radielt mellom rørstrengen 12 og borehullet 14. Strupeventilen 24 brukes for selektivt å begrense strømning gjennom den rørformede strengen 12. Hver av ventilene 20, 22 og strupeventilen 24 kan drives ved å manipulere trykk i ringrommet 26 fra overflaten, eller en hvilken som helst av dem kan betjenes ved andre fremgangsmåter hvis det er ønskelig.

Strupeventilen 24 kan aktiveres for å begrense strømning gjennom passasjen 16 for å minimalisere borestrenglagringsvirkninger på grunn av det større volumet i den rørformede strengen 12 over prøvetakeren 18. Når strupeventilen 24 begrenser strømning gjennom passasjen 16, skapes en trykkforskjell i passasjen 16 og derved opprettholdes trykket i passasjen 16 ved prøvetaker 18 og reduserer nedtrekkings virkningen av åpningen av testventil 22. På denne måten ved å begrense strømning gjennom strupeventilen 24 ved det tidspunkt en fluidprøve tas i prøvetakeren 18, kan fluidprøven forhindres fra å gå under sitt boblepunkt, dvs. trykket under hvilket en gassfase begynner å omformes til en væskefase. Sirkulasjonsventil 20 tillater hydrokarbonene i den rørformede strengen 12 å sirkuleres ut før den mottar den rørformede strengen 12. Som beskrevet mer fullstendig nedenfor, tillates også sirkulasjonsventilen 20 den økte vekten av fluid å sirkulere inn i borehullet 14.

Selv om fig. 1 viser en vertikal brønn, skal det forstås av fagfolk på området at fluidprøvetakeren ifølge den foreliggende oppfinnelsen er fullstendig godt egnet for anvendelse i avviksbrønner, skrånende brønner eller horisontale brønner. Som sådan, brukes retningsbetegnelser slik som over, under, øvre, nedre, oppover, nedover og lignende i forhold til de viste utførelsesformene slik som de er vist i figurene, der oppoverretningen er mot toppen av den tilsvarende figuren, og nedoverretningen er mot bunnen av den tilsvarende figuren.

Det henvises nå til fig.2A-2H og 3A-3E, en fluidprøvetaker innbefattende et eksempel på et fluidprøvetakingskammer og et eksempel på en bærer har en trykkilde koblet til denne for anvendelse ved frembringing av et flertall fluidprøver som innehar prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelsen, er representativt vist og generelt betegnet 100. Fluidprøvetakeren 100 innbefatter et flertall prøvetakingskamre og et slikt prøvetakingskammer 102 er vist i fig.2. Hvert av prøvetakingskamrene 102 er koblet til en bærer 104 som også innbefatter en aktuator 106 og en trykkilde 108 som vist i fig. 3.

Som beskrevet mer fullstendig nedenfor, er en passasjen 110 i en øvre del av prøvetakingskammeret 102 (se fig.2A) plassert i forbindelse med en langsgående strekkende innvendig fluidpassasjevei 112 utformet fullstendig gjennom fluidprøvetakeren 100 (se fig. 3) når fluidprøvetakingsoperasjonen initieres ved anvendelse av aktuator 106.

Passasjen 112 blir en del av passasjen 16 i den rørformede strengen 12 (se fig.1), når fluidprøvetakeren 100 er forbundet i den rørformede strengen 12. Som sådan, tilveiebringer den innvendige fluidpassasjeveien 112 en glatt boring gjennom fluidprøvetakeren 100. Passasjen 110 i den øvre delen av prøvetakingskammeret 102 er i kommunikasjon/forbindelse med et prøvekammer 114 via en tilbakeslagsventil 116. Tilbakeslagsventilen 116 tillater fluid å strømme fra passasjen 110 inn i prøvekammeret 114, men forhindrer fluid fra å unnslippe fra prøvekammeret 114 til passasjen 110.

Et rest/søppelfellestempel 118 adskiller prøvekammer 114 fra et fluidmålekammer 120. Når en fluidprøve er mottatt i prøvekammeret 114, forskyves stempel 118 nedover. Før en slik nedoverskyvning av stempelet 118, er imidlertid stempeldelen 122 forskjøvet nedover i forhold til stempeldelen 124. I den viste utførelsesformen, når fluid strømmer inn i prøvekammeret 114, tillater en eventuell tilbakeslagsventil 128 fluid å strømme inn i reste/avfallskammeret 126. Den resulterende trykkforskjellen over stempeldelen 122 forårsaker at stempeldelen 122 forskyves nedover og derved ekspanderes restekammeret 126.

Eventuelt kan stempeldelen 122 forskyves tilstrekkelig langt for at en sneppring, C-ring, fjærbelastede tapper eller annen type koblingsinnretning 130 kan komme i inngrep med en utsparing/fordypning 132 utformet på stempeldelen 124. Straks koblingsdelen 130 har kommet i inngrep med utsparingen 132, forskyves stempeldeler 122, 124 nedover sammen for å ekspandere prøvekammeret 114. Fluid mottatt i restekammeret 126 forhindres fra å unnslippe tilbake inn i prøvekammeret 114 av tilbakeslagsventil 128 i utførelsesformer som innbefatter tilbakeslagsventilen 128. På denne måten vil fluid som initielt mottas inn i prøvekammeret 114 fanges inn i restkammeret 126. Dette initielt mottatte fluidet er typisk fylt med avfall, eller er en type fluid slik som boreslam, som det ikke er ønskelig å ha med i prøven. Restekammeret 126 tillater således at dette initielt mottatte fluidet kan isoleres fra fluidprøven som senere mottas i prøvekammeret 114.

Målefluidkammer 120 inneholder først et målefluid, slik som et hydraulisk fluid, silikonolje eller lignende. En strømningsstrupeinnretning 134 og en tilbakeslagsventil 136 kontrollerer strømningen mellom kammer 120 og et atmosfærisk kammer 138 som initielt inneholder en gass ved et relativt lavt trykk slik som luft ved atmosfærisk trykk. En sammenfoldbar stempelsammenstilling 140 i kammer 138 innbefatter en spiss 142 som initielt holder en annen tilbakeslagsventil 144 ”off seat” slik at strømning i begge retninger tillates gjennom tilbakeslagsventilen 144 mellom kamrene 120, 138. Når forhøyet trykk påføres kammer 138, vil imidlertid, som beskrevet nedenfor, stempelsammenstillingen 140 sammenfoldes aksielt og spissen 142 vil ikke lenger holde tilbakeslagsventilen 144 ”off seat” og derved forhindre strømning fra kammer 120 til kammer 138.

Et flytende stempel 146 adskiller kammer 138 fra et annet atmosfærisk kammer 148 som initielt inneholder en gass ved et relativt lavt trykk slik som luft ved atmosfærisk trykk. Et avstandsstykke 150 er festet til stempel 146 og begrenser nedoverforskyvning av stempel 146. Avstandsstykket 150 brukes også for å kontakte en stamme 152 i en ventil 154 for å åpne ventil 154. Ventil 154 forhindrer initielt kommunikasjon mellom kammer 148 og en passasje 156 i en nedre del av prøvetakingskammer 102. I tillegg muliggjør en tilbakeslagsventil 158 en fluidstrømning fra passasje 156 til kammer 148, men forhindrer fluidstrømning fra kammer 148 til passasjen 156.

Som nevnt ovenfor, er et eller flere av prøvetakingskamrene 102 og fortrinnsvis ni av prøvetakingskamrene 102 installert innenfor de utvendig anbrakte kammermottaksslisser 159 som omskriver den innvendige fluidpassasjeveien 112 i bæreren 104. En tetningsboring 160 (se fig.3B) er tilveiebrakt i bærer 104 for mottaking av den øvre del av prøvetakingskammer 102 og en annen tetningsboring 152 (se fig.3C) er tilveiebrakt for mottaking av den nedre delen av prøvetakingskammer 102. På denne måten er passasjen 110 i den øvre delen av prøvetakingskammer 102 plassert i forseglet kommunikasjon med en passasje 164 i bærerinnretningen 104 og passasjen 156 i den nedre delen av prøvetakingskammer 102 er plassert i tettet kommunikasjon med en passasje 166 i bærer 104.

I tillegg til de ni prøvetakingskamrene 102 installert inne i bærerinnretningen 104, kan en trykk- og temperaturmåler/registreringsinnretning (ikke vist) av en type kjent for fagfolk på området, også være mottatt i bærerinnretningen 104 på en lignende måte. For eksempel kan tetningsboringer 168, 170 i bærerinnretningen 104 være utstyrt med kommunikasjon mellom måler/registreringsinnretning og innvendig fluidpassasjevei 112. Merk imidlertid at selv om tetningsboring 170 vist i fig.3C er i kommunikasjon med passasje 172, fortrinnvis hvis tetningsboring 170 brukes for å romme en måler/-registreringsinnretning, så brukes en plugg for å isolere måler/registreringsinnretningen fra passasjen 172. Passasjen 172 er imidlertid i kommunikasjon med passasjen 166 og den nedre delen av hvert prøvetakingskammer 102 installert i en tetningsboring 162 og de tjener således som en manifold for fluidprøvetaker 100. Hvis et prøvetakingskammer 102 eller måler/registreringsinnretning ikke er installert i en eller flere av tetningsboringer 160, 162, 168, 170, så vil en plugg installeres for å forhindre strømning gjennom den.

Passasje 172 er i kommunikasjon med kammer 174 i trykkilde 108. Kammer 174 er i kommunikasjon med kammer 176 i trykkilde 108 via en passasje 178. Kammeret 174, 176 inneholder initielt et trykksatt fluid slik som en komprimert gass eller væske.

Fortrinnsvis brukes komprimert nitrogen ved mellom omtrent 7.000 psi og 12.000 psi for å forlade kamrene 174, 176, men andre fluider eller kombinasjoner av fluider og/eller andre trykk både høyere og lavere, kan anvendes hvis det er ønskelig. Selv om fig. 3 viser trykkilde 108 til å ha to komprimerte fluidkamre 174, 176, skal det forstås av fagfolk på området at trykkilden 108 kan ha et hvilket som helst antall kamre, både høyere og lavere antall enn to som er i kommunikasjon med hverandre for å tilveiebringe den påkrevde trykkilden. Som best vist i fig. 4, der det er vist et tverrsnitt av trykkilden 108, som viser en fyllventil 108 og en passasje 182 som strekker seg fra fyllventil 180 til kammer 174 for å levere det trykksatte fluid til kammeret 174, 176 ved overflaten før den kjører fluidprøvetakeren 100 nede i borehullet.

Som best vist i fig.3A og 5, innbefatter aktuator 106 flere ventiler 184, 186, 188 og respektive flere bristeskiver 190, 192, 194 for å tilveiebringe adskilt aktivering av flere grupper av prøvetakingskamre 102. I den viste utførelsesformen kan ni prøvetakingskamre 102 anvendes, og disse er delt opp i tre grupper med tre prøvetakingskamre hver. Hver gruppe prøvetakingskamre kan henvises til som en prøvetakerkammersamenstilling. Således brukes en ventil 184, 186, 188 og en respektiv bristeskive 190, 192, 194 for å aktivere en gruppe av tre prøvetakingskamre 102. For å bedre beskrivelsen, er bare drift av aktuator 106 i forhold til en av ventilene 184, 186, 188 og den respektive ene av bristeskivene 190, 192, 194 beskrevet nedenfor. Drift av aktuator 106 i forhold til de andre ventilene og bristeskivene er lik det som er beskrevet nedenfor.

Ventil 184 isolerer initielt passasje 164 som er kommunikasjon med passasjer 110 i tre av prøvetakingskamrene 102 via passasje 196 fra den innvendige fluidpassasjen 112 i prøvetaker 100. Dette isolerer prøvekammer 114 i hvert av de tre prøvetakingskamre 102 fra passasjen 112. Når det er ønskelig å motta en fluidprøve i hvert av prøvekamrene 114 til de tre prøvetakingskamrene 102, økes trykket i ringrommet 26 med en tilstrekkelig mengde til å rive/lage brudd i skiven 190. Dette tillater trykket i ringrommet 26 å skifte ventil 184 oppover, derved åpnes ventil 184 og tillater kommunikasjon mellom passasjen 112 og passasjer 196, 164.

Fluid fra passasje 112 kommer så inn i passasjen 110 i den øvre delen av hvert av de tre prøvetakingskamrene 102. Av klarhetsgrunner vil driften av kun et av prøvetakingskamrene 102 etter mottak av en fluidprøve beskrives nedenfor. Fluid strømmer fra passasjen 110 gjennom tilbakeslagsventilen 116 til prøvekammer 114. Et initielt volum av fluidet fanges i avfallskammer 126 i stempel 118 som beskrevet ovenfor. Nedoverforskyvning av stempeldelen 122, og så de kombinerte stempeldelene 122, 124 saknes av målefluidet i kammeret 120 som strømmer gjennom strupeinnretningen 134. Dette forhindrer trykket i fluidprøven mottatt i prøvekammer 114 fra å falle nedenfor dens boblepunkt.

Når stempelet 118 forskyves nedover, strømmer målefluidet i kammer 120 gjennom strupeinnretningen 134 inn i kammer 138. Ved dette punkt holder spissen 142 tilbakeslagsventilen 144 ”ute av setet” (”off seat”). Det målte fluidet mottatt i kammer 138 forårsaker at stempel 146 forskyves nedover. Eventuelt kommer avstandsstykke 150 i kontakt med stammen 152 av ventilen 154 som åpner ventilen 154. Åpning av ventilen 154 tillater trykket i trykkilden 108 å påføres/påtrykkes kammer 148.

Trykksetting av kammer 148 resulterer også i at trykket blir påført kamrene 138, 120 og således til prøvekammer 114. Dette skyldes det faktum at passasjen 156 er i kommunikasjon med passasjene 166, 172 (se fig.3C) og således er i kommunikasjon med det trykksatte fluidet fra trykkilden 108.

Når trykket fra trykkilden 108 er påtrykt kammer 138, foldes stempelsammenstillingen 140 seg sammen og spissen 142 holder ikke lenger tilbakeslagsventilen 144 ”ute av setet”. Tilbakeslagsventilen 144 forhindrer således trykket fra å unnslippe fra kammer 120 og prøvekammer 114. Tilbakeslagsventil 116 forhindrer også unnslipping av trykk fra prøvekammer 114. På denne måten trykksettes fluidprøven mottatt i prøvekammer 114.

I den viste utførelsesformen av fluidprøvetakeren 100 er flere prøvetakingskamre 102 aktivert av bristeskive 190, siden ventil 184 brukes til å forhindre selektiv kommunikasjon mellom passasje 112 og passasje 110 i de øvre delene av flertallet prøvetakingskamre 102. Således mottar flertallet prøvetakingskamre 102 samtidig fluidprøver fra passasje 112.

På en lignende måte, når bristeskive 192 brister, vil en ekstra gruppe med flere prøvetakingskamre 102 motta fluidprøver deri og når bristeskiven 194 brister, vil en ytterligere gruppe med et flertall prøvetakingskamre 102 motta fluidprøver. Bristeskiver 184, 186, 188 kan velges ut slik at de brister sekvensielt ved forskjellige trykk i ringrommet 26 eller de kan velges slik at de brister samtidig ved det samme trykket i ringrommet 26.

Et annet viktig trekk ved fluidprøvetakeren 100 er at flertallet prøvetakingskamre 102, ni i det viste eksempelet, deler den samme trykkilden 108. Dvs. at trykkilden 108 er i kommunikasjon/forbindelse med hvert av flertallet prøvetakingskamre 102. Dette trekket gir økt bekvemmelighet, hastighet, økonomi og sikkerhet ved fluidprøvetakingsdrift. I tillegg til å dele den felles trykkilden nedihulls, kan flertallet prøvetakingskamre 102 i fluidprøvetakeren 100 også dele en felles trykkilde på overflaten. Nærmere bestemt, straks prøvene tilveiebringes og trykksettes nedihulls, tas fluidprøvetakeren 100 til overflaten. Selv om en viss kjøling av prøvene vil finne sted, så holder den felles trykkilden prøvene ved et egnet trykk for å forhindre enhver faseendringsforringelse. Straks de er på overflaten, kan prøvene forbli i flertallet prøvetakingskamre 102 i et betydelig tidsrom, der temperaturforholdene kan variere. Følgelig kan en overflatetrykkkilde, slik som en kompressor eller pumpe, brukes for å forkomprimere prøvetakingskamre 102. Denne forkomprimeringsprosessen muliggjør at flertallet prøvetakings 102 kan ytterligere trykksettes samtidig med at prøvetakingskammer 102 forblir i bæreren eller etter at prøvetakingskamrene 102 har blitt fjernet fra bærerinnretningen 104.

Merk at selv om aktuator 106 er beskrevet ovenfor ved at den er konfigurert til å tillate separat aktivering av de tre gruppene av prøvetakingskamre 102, der hver gruppe innbefatter tre av prøvetakingskamrene 102, skal det forstås at et hvilket som helst antall prøvetakingskamre 102 kan brukes, prøvetakingskamre 102 kan innbefatte et hvilket som helst slags antall grupper (innbefattende en), hver gruppe kan innbefatte et hvilket som helst slags antall prøvetakingskamre 102 (innbefattende en), forskjellige grupper kan innbefatte forskjellige antall prøvetakingskamre 102 og det er ikke nødvendig for prøvetakingskamre 102 å være adskilt i grupper i det hele tatt.

Det henvises nå til fig.6, der en alternativ aktiveringsmetode for fluidprøvetakeren 100 er representativt og skjematisk illustrert. I stedet for å bruke økt trykk i ringrommet 26 for å aktivere ventiler 184, 186, 188, kan en kontrollmodul 198 innbefattet i fluidprøvetakeren 100 brukes til å aktivere ventilen 194, 186, 188. For eksempel kan en telemetrimottaker 199 forbindes til kontrollmodulen 198. Mottakeren 199 kan være en hvilken som helst slags type telemetrimottaker, slik som en mottaker som er i stand til å motta akustiske signaler, trykkpulssignaler, elektromagnetiske signaler, mekaniske signaler eller lignende. Som sådan kan en hvilken som helst slags type telemetri/fjernmåling brukes til å overføre signaler til mottaker 199.

Når kontroll/styringsmodul 198 bestemmer at et egnet signal har blitt mottatt av mottakeren 199, forårsaker styringsmodulen 198 at en utvalgt ventil av ventilene 184, 186, 188 åpnes, derved forårsakes det at et flertall fluidprøver tas inn i fluidtakeren 100. Ventiler 184, 186, 188 kan utformes til å åpnes som respons på påtrykking eller frigjøring av elektrisk strøm, fluidtrykk, forspenningskraft, temperatur eller lignende.

Det henvises nå til fig.7 og 8 der en alternativ utførelsesform av en fluidprøvetaker for anvendelse ved å tilveiebringe et flertall fluidprøver som innehar prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen, er representativt vist og generelt betegnet 200. Fluidprøvetakeren 200 innbefatter en øvre koblingsinnretning 202 for kobling av fluidprøvetakeren 200 til andre brønnverktøy i prøvetakerstrengen. Fluidprøvetaker 200 innbefatter også en aktuator 204 som betjenes på en måte lignende aktuatoren 106 beskrevet ovenfor. Nedenfor aktuatoren 204 er en bærerinnretning 206 som er av lignende konstruksjon som bærerinnretningen 104 beskrevet ovenfor. Fluidprøvetakeren 200 innbefatter videre en manifold 208 for fordeling av fluidtrykk. Nedenfor manifolden 208 er en nedre koblingsinnretning 210 for kobling av fluidprøvetakeren 200 til andre brønnverktøy i prøvetakerstrengen.

Fluidprøvetakeren 200 har en langsgående strekkende innvendig fluidpassasjevei 212 utformet fullstendig gjennom fluidprøvetakeren 200. Passasjeveien 212 blir en del av passasjen 16 i den rørformede strengen 12 (se fig.1) når fluidprøvetakeren 200 er forbundet i den rørformede strengen 12. I den viste utførelsesformen har bæreren 206 ti utvendig anbrakte kammermottaksslisser/spalter som omskriver den innvendige fluidpassasjeveien 212. Som nevnt ovenfor, kan en trykk- og temperaturmåler/-registreringsinnretning (ikke vist) av en type som er kjent for fagfolk på området, rommes i bærerinnretningen 206 inne i en av kammermottaksspaltene/slissene slik som slisser 214. De gjenværende av slissene brukes til å motta prøvetakingskamrene og trykkildekamrene.

I den viste utførelsesformen er prøvetakingskamre 216, 218, 220, 222, 224, 226 respektivt mottatt inne i spalter/slisser 228, 230, 232, 234, 236, 238. Prøvetakingskamre 216, 218, 220, 222, 224, 226 er av en konstruksjon og drives på samme måte som beskrevet ovenfor med henvisning til prøvetakingskammer 102. Trykkildekamre 240, 242, 244 er respektivt mottatt inne i spalter/slisser 246, 248, 250 på en måte lignende det beskrevet ovenfor med henvisning til prøvetakingskammer 102. Trykkildekamre 240, 242, 244 inneholder initielt et trykksatt fluid slik som en komprimert gass eller væske. Fortrinnsvis blir komprimert nitrogen ved mellom omtrent 10.000 psi og 20.000 psi brukt for å forlade kamrene 240, 242, 244, men andre fluider eller kombinasjoner av fluider og/eller andre trykk både høyere og lavere, kan brukes hvis det er ønskelig.

Aktuator 204 innbefatter tre ventiler som drives på en måte lignende ventiler 184, 186, 188 av aktuator 106. Aktuator 204 har tre bristeskiver, en assosiert med hver ventil på en måte lignende bristeskiver 190, 192, 194 til aktuator 106 og en av disse er vist og betegnet bristeskive 252. Som beskrevet ovenfor, gir hver av bristeskivene separat aktivering av en gruppe prøvetakingskamre. I den viste utførelsesformen brukes seks prøvetakingskamre og disse er delt opp i tre grupper og med to prøvetakingskamre hver. Forbundet med hver gruppe på to prøvetakingskamre er et trykkildekammer. Nærmere bestemt er bristeskive 252 forbundet med prøvetakingskamre 216, 218 som også er forbundet med trykkildekammer 240 via manifold 208. På en lignende måte er den andre bristeskiven forbundet med prøvetakingskamre 220, 222 som også er forbundet med trykkildekammer 242 via manifold 208. I tillegg er den tredje bristeskiven forbundet med prøvetakingskamrene 224, 226 som også er forbundet med trykkildekammer 244 via manifold 208. I den visste utførelsesform kan hver bristeskive, ventil, par av prøvetakingskamre, trykkildekammer og manifolddel henvises til en prøvetakingskammersammenstilling. Hver av de tre prøvetakingskammersammenstillingene drives uavhengig av de andre to prøvetakingskammersammenstillingene. Av klarhetsgrunner vil driften av en prøvetakingskammersammenstilling beskrives nedenfor. Driften av de to andre prøvetakingskammersammenstillingene er lik det som er beskrevet nedenfor.

Ventilen forbundet med bristeskiven 252 isolerer initielt prøvekamrene i prøvetakingskamrene 216, 218 fra innvendig fluidpassasjevei 212 i fluidprøvetakeren 200. Når det er ønskelig å motta en fluidprøve inn i hvert av prøvekamrene i prøvetakingskamrene 216, 218, økes trykket i ringrommet 26 i en tilstrekkelig mengde til å rive opp skiven 252. Dette tillater trykket i ringrommet 26 å skifte den forbundne ventilen oppover på en måte beskrevet ovenfor og derved åpnes ventilen og tillater kommunikasjon mellom passasjevei 212 og prøvekamrene i prøvetakingskamre 216, 218.

Som beskrevet ovenfor, kommer fluid fra passasjevei 212 inn i en passasje i den øvre delen av hvert av prøvetakingskamrene 216, 218 og går gjennom en eventuell tilbakeslagsventil til prøvekamrene. Et initielt fluidvolum er innfanget i et rest-/avfallskammer som beskrevet ovenfor. Nedover forskyvning av reststempelet saknes av målefluidet i et annet kammer som strømmer gjennom en strupeinnretning. Dette forhindrer at trykket i fluidprøven mottatt i prøvekamrene fra å falle under boblepunktet.

Når reststempelet forskyves nedover, strømmer målefluidet gjennom strupeinnretningen til et lavere kammer og forårsaker at stempelet forskyves nedover. Eventuelt kommer et avstandsstykke i kontakt med en stamme til en lavere ventil som åpner ventilen og tillater trykket fra trykkildekammeret 240 å påtrykkes det nedre kammeret via manifold 208. Trykksettingen av det nedre kammeret resulterer også i at trykket blir påført prøvekamrene i prøvetakingskamrene 216, 218.

Som beskrevet ovenfor, når trykket fra trykkildekammeret 240 påtrykkes til det nedre kammeret, sammenfoldes stempelsammenstillingen og en spiss holder ikke lenger tilbakeslagsventilen ”off seat”, noe som forhindrer trykket fra å unnslippe fra prøvekamrene. Den øvre tilbakeslagsventilen forhindrer også unnslipping av trykk fra prøvetakingskammet. På denne måten trykksettes fluidprøvene mottatt i prøvekamrene.

I den viste utførelsesformen av fluidprøvetaker 200 aktiveres to prøvetakingskamre 216, 218 av bristeskive 252 siden ventilen forbundet med denne brukes til å tilveiebringe selektiv kommunikasjon mellom passasjeveien 212 og prøvekamrene i prøvetakingskamrene 216, 218. Således mottar begge prøvetakingskamrene 216, 218 samtidig fluidprøver fra passasjeveien 212.

På lignende måte, når de andre bristeskivene brister, vil tileggsgrupper av to prøvetakingskamre (prøvetakingskamre 220, 222 og prøvetakingskamre 224, 226) motta fluidprøver og fluidprøvene tilveiebrakt her vil trykksettes av trykkkilder henholdsvis 242, 244. Bristeskiver kan velges slik at de brister sekvensielt ved forskjellig trykk i ringrommet 26 eller de kan velges slik at de brister samtidig, ved det samme trykket i ringrommet 26.

Et av de viktige trekkene av fluidprøvetaker 200 er at flertallet prøvetakerkamre, to i det illustrerte eksempelet, deler en felles trykkilde. Dvs. at hver trykkilde er i kommunikasjon med flertallet prøvetakingskamre. Dette trekket tilveiebringer økt bekvemmelighet, hastighet, økonomi og sikkerhet i fluidprøvetakingsdriften. I tillegg til å dele en felles trykkilde nedihulls, kan flertallet prøvetakingskamre i fluidprøvetakeren 200 også dele en felles trykkilde på overflaten. Nærmere bestemt, straks prøvene er tilveiebrakt og trykksatt nedihulls, blir fluidprøvetakeren 200 opphentet til overflaten. Selv om en viss nedkjøling av prøvene vil finne sted, vil den felles trykkilden holde prøvene ved et egnet trykk for å forhindre enhver faseendringsforringelse. Straks de er på overflaten, vil prøvene forbli i flertallet prøvetakingskamre i et betydelig tidsrom i løpet av hvilket temperaturforholdene kan fluktuere/variere. Følgelig kan en overflatetrykkilde, slik som en kompressor eller en pumpe, brukes til å forkomprimere prøvetakingskamrene. Denne forkomprimeringsprosessen tillater flertallet prøvetakingskamre å trykksettes ytterligere samtidig med at prøvetakingskamrene forblir i bærerinnretningen 206 eller etter at prøvetakingskamrene har blitt fjernet fra bærerinnretningen 206.

Det skal forstås av fagfolk på området at selv om fluidprøvetakeren 200 har blitt beskrevet til å ha et trykkildekammer i kommunikasjon med to prøvetakingskamre via manifold 208, kan andre antall trykkildekamre være i kommunikasjon med andre antall prøvetakingskamre uten å avvike fra prinsippene ved den foreliggende oppfinnelsen. For eksempel kan, i visse utførelsesformer, et trykkildekammer kommunisere trykk til tre, fire eller flere prøvetakingskamre. På samme måte kan to eller flere trykkildekamre virke som en felles trykkilde til et enkelt prøvetakingskammer eller til et flertall prøvetakingskamre. Hver av disse utførelsesformene kan kobles inn ved å gjøre egnede justeringer i manifold 208 slik at de ønskede trykkildekamrene og de ønskede prøvetakingskamrene korrekt kommuniserer med hverandre.