NO344812B1 - Prøvemodul for et prøvetaking-under-boringverktøy og fremgangsmåte for å innhente en fluidprøve - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører metoder for å evaluere en undergrunnsformasjon. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse metoder for å samle inn og/eller lagre fluidprøver innhentet fra en undergrunnsformasjon.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] Brønnboringer blir boret for å lokalisere og produsere hydrokarboner. Et nedihulls boreverktøy med en borkrone i den ene enden blir drevet innover i undergrunnen for å danne en brønnboring. Mens boreverktøyet drives innover blir et boreslam pumpet fra en slamtank på overflaten, gjennom boreverktøyet og ut borkronen for å kjøle ned boreverktøyet og føre vekk borespon. Fluidet forlater borkronen og strømmer tilbake opp til overflaten for resirkulering gjennom verktøyet. Boreslammet anvendes også for å danne en slamkake for å dekke brønnboringen.

[0003] Under boreoperasjonen er det ønskelig å foreta forskjellige evalueringer av formasjonene som gjennombores av brønnboringen. I noen tilfeller kan boreverktøyet være forsynt med anordninger for å teste og/eller ta prøver av den omkringliggende formasjonen. I noen tilfeller kan boreverktøyet bli fjernet og et kabelverktøy kan bli kjørt inn i brønnboringen for å teste og/eller ta prøver av formasjonen. Se for eksempel US-patentene 4.860.581 og 4.936.139. I andre tilfeller kan boreverktøyet bli anvendt for å utføre testingen og/eller prøvetakingen. Se for eksempel US-patentene 5.233.866; 6.230.557; US-patentsøknadene 2005/0109538 og 2004/0160858. Disse prøvene og/eller testene kan for eksempel bli anvendt for å lokalisere verdifulle hydrokarboner.

[0004] Formasjonsevaluering krever ofte at fluid fra formasjonen blir trukket inn i nedihullsverktøyet for testing og/eller prøvetaking. Forskjellige fluidkommunikasjonsanordninger, så som sonder, blir typisk ført ut fra nedihullsverktøyet og brakt i kontakt med brønnboringsveggen for å etablere fluidkommunikasjon med formasjonen rundt brønnboringen og for å trekke inn fluid i nedihullsverktøyet. En typisk sonde er et sirkulært element som føres ut fra nedihullsverktøyet og plasseres mot sideveggen i brønnboringen. En gummipakning ved enden av sonden anvendes for å skape en forsegling mot sideveggen i brønnboringen.

[0005] En annen anordning som anvendes for å danne en forsegling mot sideveggen i brønnboringen omtales som en dobbeltpakning. Med en dobbeltpakning blir to elastomere ringer matet ut radielt rundt verktøyet og isolerer en del av brønnboringen mellom pakningene. Ringene danner en forsegling mot brønnboringsveggen og gjør det mulig å trekke fluid ut fra den isolerte andelen av brønnboringen og inn et innløp i nedihullsverktøyet.

[0006] Slamkaken som dekker brønnboringen er ofte nyttig for å bistå sonden og/eller dobbeltpakninger med å danne forseglingen mot brønnboringsveggen. Når forseglingen er dannet, blir fluid fra formasjonen suget inn i nedihullsverktøyet gjennom et innløp ved å senke trykket i nedihullsverktøyet. Eksempler på sonder og/eller pakninger anvendt i nedihullsverktøy er beskrevet i US-patentene 6.301.959; 4.860.581; 4.936.139; 6.585.045; 6.609.568 og 6.719.049 og US-patentsøknaden 2004/0000433.

[0007] I tilfeller der en prøve av fluid trukket inn i verktøyet er ønsket, kan en prøve bli innhentet i ett eller flere prøvekamre eller -flasker anordnet i nedihullsverktøyet. Eksempler på slike prøvekamre og prøvetakingsmetoder anvendt i kabelførte verktøy er beskrevet i US-patentene 6.688.390, 6.659.177 og 5.303.775.

Eksempler på slike prøvekamre og prøvetakingsmetoder anvendt i boreverktøy er beskrevet i US-patentet 5.233.866 og US-patentsøknaden 2005/0115716.

Prøvekamrene er typisk avtagbare fra nedihullsverktøyet, som vist for eksempel i US-patentene 6.837.314, 4.856.585 og 6.688.390.

[0008] Til tross for disse fremskrittene i prøvetakingsteknologien er det fortsatt behov for å tilveiebringe prøvekamre og/eller prøvetakingsmetoder som er i stand til å muliggjøre en mer effektiv prøvetaking i strenge boremiljøer. Det er ønskelig at slike metoder kan anvendes innenfor den begrensede plassen i et nedihulls boreverktøy og gir enkel tilgang til prøven. Slike metoder tilveiebringer fortrinnsvis én eller flere av følgende, blant annet: selektiv tilgang til og/eller fjerning av prøvekamrene; låsemekanismer for å sikre prøvekammeret; beskyttelse mot støt, vibrasjoner, sykliske deformasjoner og/eller andre påkjenninger i brønner; beskyttelse av tetningsmekanismer for prøvekamrene; styring av termiske spenninger relatert til prøvekamre uten å skape konsentrerte spenninger eller redusere anvendeligheten; redundante prøvekammerholdere og/eller -beskyttelser; og moduloppbygging av prøvekamre. Disse metodene oppnås også fortrinnsvis uten å kreve bruk av dyre materialer for å oppnå den ønskede opererbarheten.

[0009] Videre er det behov for prøvekamre som tåler de kraftige støtene som oppstår under boreprosessen. Disse støtene kan føre til at stemplene anvendt i prøvekamrene settes i bevegelse. Unødvendig bevegelse av stemplene gjør at tetningene på stemplene forringes, og dermed fører til kontaminering av prøven. Tradisjonelle prøvekamre bevarer heller ikke integriteten til prøven på dens vei fra prøvetakingsstedet nedihulls til overflaten, spesielt opprettholder de ikke i tilstrekkelig grad prøvefluidet i én fase.

EP 1788188 beskriver et system og fremgangsmåte med kjøling for evaluering av en brønnboringsformasjon. WO 03/025326 beskriver dobbeltstempel-enfase-prøvetakingsmekanisme og -fremgangsmåte.

DEFINISJONER

[0010] Noen benevnelser blir definert i denne beskrivelsen når de blir anvendt første gang, mens andre benevnelser anvendt i denne beskrivelsen er definert som følger:

[0011] Med "elektriske" og "elektrisk" menes én eller flere forbindelser og/eller linjer for å overføre elektroniske signaler;

[0012] Med "elektroniske signaler" menes signaler som er i stand til å overføre elektrisk kraft og/eller data (f.eks. binære data);

[0013] Med "modul" menes en del av et nedihullsverktøy, spesielt et multifunksjonelt eller integrert nedihullsverktøy med to eller flere sammenkoblede moduler, for å utføre en egen eller atskilt funksjon;

[0014] Med "modulær" menes innrettet for (sammen)kobling av moduler og/eller verktøy, og eventuelt konstruert med standardiserte enheter eller dimensjoner for fleksibilitet og allsidig bruk;

[0015] Benevnelsen "énfase" refererer en fluidprøve lagret i et prøvekammer, og betyr at trykket i kammeret opprettholdes eller styres i en slik grad at bestanddeler av en prøve som opprettholdes i en løsning kun gjennom trykk, så som gasser og asfaltener, ikke må bli skilt ut av løsningen når prøven avkjøles under opphenting av kammeret fra en brønnboring.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en prøvemodul for et prøvetaking-under-boring-verktøy som kan bli utplassert i en brønnboring som gjennomløper en undergrunnsformasjon, karakterisert ved at den omfatter: et prøvekammer med et innløp; et strømningsrør for prøvefluid som kan bli operativt koblet til prøvekammerets innløp for å føre et brønnfluid til dette; et primært stempel som er sleidbart anordnet inne i prøvekammeret og deler inn prøvekammeret i et prøvevolum og et buffervolum, der det primære stempelet har en første overflate i fluidkommunikasjon med prøvevolumet og en andre overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet; et bufferfluid plassert i buffervolumet; og en agitator anordnet i prøvevolumet og omfattende en indre kjerne og et ytre legeme, hvor det ytre legemet er laget av et materiale med lavere hardhet enn en innvendig vegg i prøvekammeret.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for å innhente en fluidprøve med et prøvetaking-under-boring-verktøy, karakterisert ved at den omfatter det å: senke et verktøy inn i en brønnboring som gjennomløper en undergrunnsformasjon, der verktøyet omfatter et prøvekammer med et første volum og et andre volum, der det andre volumet inneholder et bufferfluid; føre et prøvefluid gjennom et innløp til verktøyet og inn i det første volumet i prøvekammeret; bevege et primært stempel anordnet mellom det første og det andre volumet, og med det øke det første volumet; og agitere prøvefluidet i prøvevolumet med en agitator omfattende en indre kjerne og et ytre legeme, hvor det ytre legemet er laget av et materiale med lavere hardhet enn en innvendig vegg i prøvekammeret.

Ytterligere utførelsesformer av prøvemodulen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

[0016] Ifølge ett aspekt ved oppfinnelsen omfatter en prøvemodul for et prøvetaking-under-boring-verktøy et prøvekammer som operativt kan kobles via et strømningsrør for prøvefluid til et innløp for å føre inn et brønnfluid i dette, et primært stempel sleidbart anordnet inne i prøvekammeret og et sekundært stempel. Det primære stempelet deler inn prøvekammeret i et prøvevolum og et buffervolum, og omfatter en første overflate i fluidkommunikasjon med prøvevolumet og en andre overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet. Det sekundære stempelet omfatter en første overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet, som inneholder bufferfluid, og en andre overflate.

[0017] Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen omfatter en prøvemodul for et prøvetaking-under-boring-verktøy et avtakbart prøvekammer som operativt kan kobles via et strømningsrør for prøvefluid til et innløp for å føre inn et brønnfluid i dette i én ende og en forseglet ende i en annen ende. Et primært stempel er sleidbart anordnet inne i prøvekammeret og deler inn prøvekammeret i et prøvevolum og et buffervolum. Det primære stempelet omfatter en første overflate i fluidkommunikasjon med prøvevolumet og en andre overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet.

[0018] Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen beskrives en fremgangsmåte for å innhente en fluidprøve med et prøvetaking-under-boring-verktøy.

Fremgangsmåten omfatter det å senke et verktøy som omfatter et prøvekammer med et første volum og et andre volum inn i en brønnboring; føre prøvefluid gjennom et innløp til verktøyet inn i det første volumet i prøvekammeret; bevege et første stempel anordnet mellom det første og det andre volumet, og med det øke det første volumet; bevege et bufferfluid fra en første posisjon til en andre posisjon med minst én av det første og et andre stempel; og bevege det andre stempelet anordnet mellom det andre og et tredje volum, og med det redusere det tredje volumet.

[0019] Andre aspekter ved oppfinnelsen vil tydeliggjøres av beskrivelsen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0020] En nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, som kort oppsummert over, er gitt under henvisning til utførelsesformer av denne som er illustrert i de vedlagte tegningene. Det skal imidlertid bemerkes at de vedlagte tegningene kun illustrerer typiske utførelsesformer av denne oppfinnelsen, og derfor ikke skal forstås som en begrensning av oppfinnelsens ramme, ettersom oppfinnelsen kan realiseres i andre like anvendelige utførelsesformer.

[0021] Figur 1 er en skjematisk representasjon av et brønnsted med et nedihullsverktøy utplassert i en brønnboring som gjennomløper en undergrunnsformasjon, der nedihullsverktøyet har et prøvetaking-under-boring-("SWD")-system.

[0022] Figur 2A er en lengdesnittrepresentasjon av en del av nedihullsverktøyet i figur 1 og viser en prøvemodul i SWD-systemet mer i detalj, idet prøvemodulen inneholder et fluidstrømningssystem og flere prøvekamre.

[0023] Figur 2B er en horisontal tverrsnittsrepresentasjon av prøvemodulen i figur 2A, sett langs linjen 2B-2B.

[0024] Figur 3 er en skjematisk representasjon av fluidstrømningssystemet i figurene 2A og 2B.

[0025] Figur 4A er en delvis lengdesnittrepresentasjon av prøvemodulen i figur 2A med et avtakbart prøvekammer fastholdt i denne av et todelt deksel.

[0026] Figur 4B er delvis lengdesnittrepresentasjon av en alternativ prøvemodul med et avtagbart prøvekammer fastholdt i denne av et flerdelt deksel.

[0027] Figur 5A er en detaljert tverrsnittsrepresentasjon av en del av prøvemodulen i figur 4A og viser et grensesnitt i denne mer i detalj.

[0028] Figur 5B er en isometrisk representasjon, delvis i tverrsnitt, av en alternativ prøvemodul og et alternativt grensesnitt.

[0029] Figurene 6A-6D er detaljerte tverrsnittsrepresentasjoner av en del av prøvemodulen i figur 4A, og viser støtdemperen mer i detalj.

[0030] Figur 7 er en isometrisk representasjon av en alternativ støtdemper med en holder som kan anvendes med prøvemodulen i figur 4A.

[0031] Figur 8A er en alternativ tegning av støtdemperen i figur 7 plassert i et vektrør.

[0032] Figur 8B er en splittegning av en alternativ støtdemper og et alternativt vektrør.

[0033] Figur 8C er en isometrisk representasjon, delvis i tverrsnitt, av en alternativ støtdemper og et alternativt vektrør.

[0034] Figur 9 er en skjematisk representasjon av et alternativt fluidprøvetakingssystem omfattende et buffervolum i hvert prøvekammer.

[0035] Figur 10 er en forstørret skjematisk representasjon av et prøvekammer anvendt i fluidprøvetakingssystemet i figur 9.

[0036] Figur 11 er en forstørret tverrsnittsrepresentasjon av en agitator anordnet i prøvekammeret i figur 10.

[0037] Figur 12 er en skjematisk representasjon av et annet alternativt fluidprøvetakingssystem omfattende et bufferkammer med et buffervolum.

[0038] Figur 13 er en skjematisk representasjon av nok et annet alternativt fluidprøvetakingssystem tilsvarende systemet i figur 12, men med et avtrappet stempel i bufferkammeret.

[0039] Figur 14 er en skjematisk representasjon av et annet alternativt fluidprøvetakingssystem med et bufferkammer som omfatter et dumpekammer.

[0040] Figur 15 er en forstørret skjematisk representasjon av et alternativt bufferkammer til bruk i systemet i figur 14.

[0041] Figur 16 er en skjematisk representasjon av et annet alternativt fluidprøvetakingssystem som omfatter et isolert dumpekammer.

[0042] Figur 17 er en skjematisk representasjon av nok et annet alternativt fluidprøvetakingssystem som omfatter et trykksatt kammer.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0043] For at de ovenfor angitte trekk og fordeler med foreliggende oppfinnelse skal kunne forstås i detalj, er en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, som kort oppsummert over, gitt under henvisning til utførelsesformene av denne som er illustrert i de vedlagte tegningene. Det skal imidlertid bemerkes at de vedlagte tegningene kun illustrerer typiske utførelsesformer av denne oppfinnelsen, og derfor ikke skal forstås som en begrensning av dens ramme, ettersom oppfinnelsen kan realiseres i andre like anvendelige utførelsesformer.

[0044] Figur 1 viser et brønnsted I omfattende en rigg 10 med et nedihullsverktøy 100 opphengt fra denne og inn i en brønnboring 11 på en borestreng 12.

Nedihullsverktøyet 10 har en borkrone 15 ved sin nedre ende som anvendes for å drive nedihullsverktøyet inn i formasjonen og danne brønnboringen.

[0045] Borestrengen 12 blir rotert av et rotasjonsbord 16, aktivisert av en anordning som ikke er vist, som griper om et rotasjonsrør 17 ved den øvre enden av borestrengen. Borestrengen 12 er opphengt fra en krok 18, festet til en løpeblokk (heller ikke vist) gjennom rotasjonsrøret 17 og en rotasjonssvivel 19 som muliggjør rotasjon av borestrengen i forhold til kroken.

[0046] Riggen er vist som en landbasert plattform- og boretårnenhet 10 som anvendes for å danne brønnboringen 11 ved rotasjonsboring på en måte som er velkjent. Fagmannen gitt denne beskrivelsen vil imidlertid se at foreliggende oppfinnelse også finner anvendelse i andre nedihullsapplikasjoner, så som rotasjonsboring, og ikke er begrenset til landbaserte rigger.

[0047] Borefluid eller -slam 26 er lagret i en tank 27 anlagt på brønnstedet. En pumpe 29 forsyner borefluid 26 til innsiden av borestrengen 12 gjennom en port i svivelen 19, og gjør at borefluidet strømmer nedover gjennom borestrengen 12 som angitt av retningspilen 9. Borefluidet forlater borestrengen 12 gjennom porter i borkronen 15, og sirkulerer deretter oppover gjennom området mellom utsiden av borestrengen og veggen i brønnboringen, kalt ringrommet, som angitt av retningspilene 32. På denne måten smører borefluidet borkronen 15 og fører med seg borespon fra formasjonen opp til overflaten når det returneres til tanken 27 for resirkulering.

[0048] Nedihullsverktøyet 100, noen ganger omtalt som en bunnhullsenhet ("BHA"), er fortrinnsvis anordnet nær borkronen 15 (med andre ord innenfor noen vektrørlengder fra borkronen). Bunnhullsenheten omfatter forskjellige komponenter med funksjoner så som måling, behandling og lagring av informasjon, så vel som kommunikasjon med overflaten. En telemetrianordning (ikke vist) er også fortrinnsvis tilveiebragt for å kommunisere med en overflateenhet (ikke vist).

[0049] Bunnhullsenheten 100 omfatter videre et prøvetaking-under-boring-("SWD")-system 230 omfattende en fluidkommunikasjonsmodul 210 og en prøvemodul 220. Modulene er fortrinnsvis anordnet i et vektrør for å utføre forskjellige formasjonsevalueringsfunksjoner (beskrevet i detalj nedenfor). Som vist i figur 1 er fluidkommunikasjonsmodulen 210 fortrinnsvis anordnet nær ved prøvemodulen 220. Fluidkommunikasjonsmodulen er vist å omfatte en sonde med et innløp for å motta formasjonsfluid. Ytterligere anordninger, så som pumper, måleinstrumenter, følere, overvåkningsenheter eller andre anordninger som kan anvendes ved nedihulls prøvetaking og/eller testing kan også være tilveiebragt. Selv om figur 1 er vist med en modulær oppbygning med gitte komponenter i gitte moduler, kan verktøyet være én enhet eller utvalgte deler av dette kan være modulære. Modulene og/eller komponentene i disse kan være anordnet i en rekke forskjellige utførelser over hele nedihullsverktøyet.

[0050] Fluidkommunikasjonsmodulen 210 har en fluidkommunikasjonsanordning 214, så som en sonde, fortrinnsvis anordnet i en stabilisatorvinge eller -ribbe 212.

Et eksempel på fluidkommunikasjonsanordning som kan anvendes er vist i US-patentsøknaden 20050109538, som med dette inntas som referanse her i sin helhet. Fluidkommunikasjonsanordningen er forsynt med et innløp for å motta brønnfluider og et strømningsrør (ikke vist) som strekker seg inn i nedihullsverktøyet som fluider kan strømme gjennom.

Fluidkommunikasjonsanordningen er fortrinnsvis bevegelig mellom utstrakt og tilbaketrukket posisjon for selektivt å danne inngrep med en vegg i brønnboringen 11 og hente inn flere fluidprøver fra formasjonen F. Som vist kan et støttestempel 250 være tilveiebragt for å hjelpe til med å posisjonere fluidkommunikasjonsanordningen mot brønnboringsveggen.

[0051] Eksempler på fluidkommunikasjonsanordninger, så som sonder eller pakninger, som kan anvendes er beskrevet nærmere i søknaden US 2005/0109538 og US-patentet 5.803.186. En rekke forskjellige fluidkommunikasjonsanordninger alene eller i kombinasjon med fremstående anordninger, så som stabilisatorvinger eller -ribber, vil kunne anvendes.

[0052] Figurene 2A og 2B viser en del av nedihullsverktøyet 100 med prøvemodulen 220 i figur 1 vist mer i detalj. Figur 2A er et lengdesnitt av en del av sondemodulen 210 og prøvemodulen 220. Figur 2B er et horisontalt tverrsnitt av prøvemodulen 220 tatt langs linjen 2B-2B i figur 2A.

[0053] Prøvemodulen 220 er fortrinnsvis inneholdt i et vektrør 302 som kan skrus fast på tilstøtende vektrør i bunnhullsenheten, så som sondemodulen 210 i figur 1. Vektrøret har en stamme 326 støttet i dette. En passasje går mellom stammen og vektrøret for å muliggjøre passasje av slam derigjennom som angitt av pilene.

[0054] Prøvekammeret, vektrør og tilhørende komponenter kan være laget av materialer med høy styrke, så som en legering av rustfritt stål, titan eller inconel. Imidlertid kan materialene velges for å oppnå en ønsket tilpasning av termisk ekspansjon mellom komponenter. Spesielt kan det være ønskelig å anvende en kombinasjon av materialer som er billige, har høy styrke og begrenset termisk ekspansjon, så som peek eller kevlar.

[0055] Et grensesnitt 322 er tilveiebragt ved den ene enden av dette for å tilveiebringe hydrauliske og/eller elektriske forbindelser med et tilstøtende vektrør. Et ytterligere grensesnitt 324 kan være tilveiebragt ved den andre enden for operativ tilkobling til tilstøtende vektrør om ønsket. På denne måten kan fluid og/eller signaler bli sendt mellom prøvemodulen og andre moduler som beskrevet for eksempel i US-patentsøknaden 11/160.240. I dette tilfellet er et slikt grensesnitt fortrinnsvis tilveiebragt for å etablere fluidkommunikasjon mellom fluidkommunikasjonsmodulen og prøvemodulen for å overføre formasjonsfluid mottatt av fluidkommunikasjonsmodulen til prøvemodulen.

[0056] Grensesnittet 322 er vist plassert i oppihullsenden av prøvemodulen 220 for operativ tilkobling til en tilstøtende fluidkommunikasjonsmodul 210. Imidlertid vil det forstås at én eller flere fluidkommunikasjons- og/eller sondemoduler vil kunne være anordnet i nedihullsverktøyet med ett eller flere grensesnitt i den ene eller begge endene for operativ tilkobling til tilstøtende moduler. I noen tilfeller kan én eller flere mellomliggende moduler være anordnet mellom fluidkommunikasjonsmodulen og sondemodulen.

[0057] Prøvemodulen har et fluidstrømningssystem 301 for å føre fluid gjennom vektrøret 302. Fluidstrømningssystemet omfatter et primær strømningsrør 310 som går fra grensesnittet og inn i nedihullsverktøyet. Strømningsrøret står fortrinnsvis i fluidkommunikasjon med strømningsrøret i fluidkommunikasjonsmodulen via grensesnittet for å motta fluider mottatt av denne. Som vist er strømningsrøret plassert i stammen 326 og fører fluid, mottatt fra fluidkommunikasjonsmodulen, gjennom prøvemodulen.

[0058] Som vist har fluidstrømningssystemet 301 også et sekundært strømningsrør 311 og et dumpestrømningsrør 260. Det sekundære strømningsrøret avleder fluid fra det primære strømningsrøret 310 til ett eller flere prøvekamre 314 for oppsamling i disse. Ytterligere strømningsrør, så som dumpestrømningsrøret 260 kan også være tilveiebragt for å avlede strømning til brønnboringen eller andre steder i nedihullsverktøyet. Som vist er en strømningsavleder 332 tilveiebragt for selektivt å avlede fluid til forskjellige steder. Én eller flere slike avledere kan være tilveiebragt for å avlede fluid til ønskede steder.

[0059] Prøvekamrene kan være forsynt med forskjellige anordninger, så som ventiler, stempler, trykkkamre eller andre anordninger for å bistå med å manipulere innfangningen av fluid og/eller opprettholde kvaliteten til dette fluidet. Hvert av prøvekamrene 314 er innrettet for å motta en prøve av formasjonsfluid, innhentet gjennom sonden 214 (se figur 1), gjennom det primære strømningsrøret 310 og respektive sekundære strømningsrør 311.

[0060] Som vist er prøvekamrene fortrinnsvis avtakbart anordnet i et spor 303 i vektrøret 302. Et deksel 342 er plassert rundt prøvekamrene og vektrøret 302 for å holde fast prøvekamrene i dette.

[0061] Som kan sees i det horisontale tverrsnittet tatt langs linjen 2B-2B i figur 2A og vist i figur 2B, er prøvemodulen forsynt med tre prøvekamre 314.

Prøvekamrene 314 er fortrinnsvis plassert med lik innbyrdes avstand inne i legemet med et mellomrom på 120 grader. Imidlertid vil det forstås at ett eller flere prøvekamre med en rekke forskjellige utforminger vil kunne være plassert rundt vektrøret. Ytterligere prøvekamre kan også være plassert i ytterligere vertikale posisjoner rundt modulen og/eller nedihullsverktøyet.

[0062] Kamrene er fortrinnsvis plassert rundt periferien til vektrøret 302. Som vist er kamrene avtakbart anordnet i spor 303 i vektrøret 302. Sporene er innrettet for å motta prøvekamrene. Fortrinnsvis sitter prøvekamrene i sporene på en måte som hindrer skade når de eksponeres for de strenge brønnforholdene.

[0063] En passasje 318 går gjennom nedihullsverktøyet. Passasjen definerer fortrinnsvis flere radielt utspringende fingre 320. Antallet fingre 320 er fortrinnsvis lik antallet prøvekamre 314, dvs. tre i figur 2B. Som vist står fingrene 320 ut mellom prøvekamrene 314 med en vinkelavstand på omtrent 60 grader fra disse. Fortrinnsvis øker fingrene dimensjonen til passasjen rundt prøvekamrene slik at borefluid kan passere gjennom den.

[0064] Fingerboringen 318 er fortrinnsvis innrettet for å gi et stort nok strømningsareal til at borefluidet kan bli ført gjennom borestrengen forbi prøvekamrene 314. Det er videre foretrukket at kamrene og/eller beholderne er anordnet i et balansert mønster som reduserer krengningstendenser forårsaket av borerotasjonen, reduserer erosjon av nedihullsverktøyet og letter tilvirkning. Det er ønskelig at et slikt mønster er dannet for å optimalisere prøvemodulens mekaniske styrke, samtidig som det letter strømning av fluid derigjennom. Mønsteret kan tjenlig tilpasses for å å bedre opererbarheten til nedihullsverktøyet og prøvetakingunder-boring-systemet.

[0065] Figur 3 er en skjematisk representasjon av fluidstrømningssystemet 301 i prøvemodulen 220 i figurene 2A-2B. Som beskrevet over omfatter fluidstrømningssystemet 301 en strømningsavleder 332 for selektivt å avlede strømning gjennom prøvemodulen og flere prøvekamre 314. Strømningsavlederen avleder selektivt fluid fra det primære strømningsrøret 310 til de sekundære strømningsrørene 311 som fører til prøvekamrene 314 og/eller et dumpestrømningsrør 260 som fører til brønnboringen.

[0066] Én eller flere strømningsrørventiler kan være tilveiebragt for selektivt å avlede fluid til ønskede steder i nedihullsverktøyet. I noen tilfeller blir fluid avledet til prøvekammeret/-kamrene for oppsamling. I andre tilfeller kan fluid bli avledet til brønnboringen, passasjen 318 eller andre steder som ønsket.

[0067] De sekundære strømningsrørene 311 forgrener seg fra det primære strømningsrøret 310 og går til prøvekamrene 314. Prøvekamrene kan være hvilke som helst typer prøvekamre kjent for fagmannen for å fange inn prøver av brønnfluid. Som vist omfatter prøvekamrene fortrinnsvis et sleidbart stempel 360 som avgrenser et prøvehulrom 307 med variabelt volum og et bufferhulrom 309 med variabelt volum. Prøvehulrommet er tilpasset for å motta og inneholde fluidprøven. Bufferhulrommet inneholder typisk et bufferfluid som påfører et trykk på stempelet for å opprettholde en trykkforskjell mellom hulrommene som er tilstrekkelig til å opprettholde trykket i prøven når den strømmer inn i prøvehulrommet. Ytterligere trekk, så som trykkompensatorer, trykkamre, følere og andre komponenter vil kunne anvendes med prøvekamrene som ønsket.

[0068] Prøvekammeret er fortrinnsvis også forsynt med en agitator 362 anordnet i prøvekammeret. Agitatoren kan være en roterende vinge eller en annen blandeanordning som er i stand til å sette fluidet i prøvekammeret i bevegelse for å bevare dets kvalitet.

[0069] Hvert prøvekammer 314 er vist å omfatte beholderventiler 330a, 330b. Beholderventilene 330a er fortrinnsvis tilveiebragt for selektivt å stille prøvehulrommet i prøvekamrene i fluidkommunikasjon med strømningsrøret 311. Kammerventiler 330b stiller selektivt bufferhulrommet i prøvekamrene i fluidkommunikasjon med en trykkkilde, så som brønnboringen, et nitrogenladningskammer eller en annen trykkilde.

[0070] Hvert prøvekammer 314 er også tilknyttet et sett av strømningsrørventiler 328a, 328b inne i en strømningsavleder/-dirigerer 332, for å regulere strømningen av fluid inn i prøvekammeret. Én eller flere av strømningsrørventilene kan selektivt bli aktivert til å slippe fluid fra strømningsrøret 310 inn i prøvehulrommet i ett eller flere av prøvekamrene. En tilbakeslagsventil kan bli anvendt i ett eller flere strømningsrør for å begrense strømning derigjennom.

[0071] Ytterligere ventiler kan være tilveiebragt på forskjellige steder rundt strømningsrøret for å muliggjøre selektiv fluidkommunikasjon mellom steder. For eksempel er en ventil 334, så som en trykkbegrensnings- eller tilbakeslagsventil, fortrinnsvis tilveiebragt i et dumpestrømningsrør 260 for å muliggjøre selektiv fluidkommunikasjon med brønnboringen. Dette gjør det mulig å selektivt slippe ut formasjonsfluid fra strømningsrøret 260. Dette fluidet blir typisk dumpet ut gjennom dumpestrømningsrøret 260 og ut verktøylegemets sidevegg 329.

Ventilen 334 er også fortrinnsvis åpen mot brønnboringen ved et gitt differensialtrykkinnstilling. Ventilen 334 kan være en trykkbegrensnings- eller tetningsventil som styres passivt, aktivt eller av et forhåndsvalgt utløsningstrykk. Trykkbegrensningsventilen 334 kan anvendes for å skylle strømningsrøret 310 før prøvetaking og/eller for å hindre for høy trykksetting av fluidprøver pumpet inn i de respektive prøvekamrene 314. Trykkbegrensningsventilen kan også bli brukt som en sikring for å hindre innestengning av høyt trykk på overflaten.

[0072] Ytterligere strømningsrør og ventiler kan også være tilveiebragt som ønsket for å regulere strømningen av fluid gjennom verktøyet. For eksempel er et brønnboring-strømningsrør 315 fortrinnsvis tilveiebragt for å etablere fluidkommunikasjon mellom bufferhulrom 309 og brønnboringen. Ventilene 330b muliggjør selektiv fluidkommunikasjon med bufferkamrene.

[0073] I tilfeller der flere prøvemoduler 220 blir kjørt i en verktøystreng, kan de respektive trykkbegrensningsventilene 334 bli betjent på en selektiv måte, f.eks. slik at de er aktive mens prøvekamrene i hver respektive modul 220 blir fylt. Mens fluidprøver blir ledet til en første prøvemodul 220, kan således dens tilhørende trykkbegrensningsventil 334 være aktiverbar. Når alle prøvekamrene 314 i den første prøvemodulen 220 er fylt, blir dens trykkbegrensningsventil utkoblet.

Trykkbegrensningsventilen i en ytterligere prøvemodul kan så bli innkoblet for å muliggjøre skylling av strømningsrøret i den ytterligere prøvemodulen før innhenting av en prøve (og/eller beskyttelse mot overtrykk). Posisjonen til og aktivering av disse ventilene kan bli styrt manuelt eller automatisk for å oppnå ønsket arbeidsmåte.

[0074] Ventiler 328a, 328b er fortrinnsvis tilveiebragt i strømningsrørene 311 for å muliggjøre selektiv fluidkommunikasjon mellom det primære strømningsrøret 310 og prøvehulrommet 307. Disse ventilene kan bli selektivt aktivert for å åpne og lukke de sekundære strømningsrørete 311 sekvensielt eller uavhengig.

[0075] Ventilene 328a, b er fortrinnsvis elektriske ventiler innrettet for selektivt å tillate fluidkommunikasjon. Disse ventilene blir også fortrinnsvis selektivt aktivert. Disse ventilene kan være forsynt med en fjærbelastet spindel (ikke vist) som spenner ventilene til enten åpen eller lukket posisjon. I noen tilfeller kan ventilene være alminnelig tilgjengelige exo- eller tetningsventiler.

[0076] For å betjene ventilene blir en elektrisk strøm påført over exo-skivene slik at skivene svikter, noe som i sin tur frigjør fjærene til å drive sine respektive spindler til den andre, normale posisjonen. Lagring av fluidprøver kan derfor oppnås ved å aktivere (de første) ventilene 328a fra de forskjøvne, lukkede posisjonene til de normale, åpne posisjonene, som lar fluidprøver komme inn og fylle prøvekamrene 314. De innsamlede prøvene kan bli forseglet ved å aktivere (de andre) ventilene 328b fra de forskjøvne, åpne posisjonene til de normale, lukkede posisjonene.

[0077] Ventilene blir fortrinnsvis selektivt betjent for å lette strømning av fluid gjennom strømningsrørene. Ventilene kan også bli anvendt for å forsegle fluid i prøvekamrene. Når prøvekamrene er forseglet, kan de bli fjernet for testing, evaluering og/eller transport. Ventilene 330a (ventil 330b kan forbli åpen for å eksponere baksiden av beholderens stempel 360 for fluidtrykket i brønnboringen) blir fortrinnsvis aktivert etter at prøvemodulen 220 er hentet ut fra brønnboringen for å gi fysisk tilgang for en operatør på overflaten. Følgelig kan et beskyttelsesdeksel (beskrevet nedenfor) være utstyrt med et vindu for rask tilgang til de manuelt betjente ventilene – også når dekselet er beveget til en posisjon som lukker åpningene 313 i prøvekammeret (figur 4).

[0078] Én eller flere av ventilene kan være fjernstyrt fra overflaten, for eksempel med bruk av standard slampulstelemetri eller andre passende telemetrianordninger (f.eks. kabeltrukne borerør). Prøvemodulen 220 kan være utstyrt med sitt eget modem og elektronikk (ikke vist) for dechiffrering og eksekvering av telemetrisignalene. Alternativt kan én eller flere av ventilene være manuelt aktivert. Prosessorer kan også være tilveiebragt nedihulls for denne aktiveringen.

[0079] Fagmannen vil forstå at en rekke forskjellige ventiler kan anvendes.

Fagmannen vil forstå at alternative prøvekammerutførelser kan anvendes.

Fagmannen vil forstå at alternativt utførte fluidstrømningssystemer kan anvendes.

[0080] Figurene 4A og 4B viser metoder for løsbar anordning av prøvekamre i nedihullsverktøyet. Figur 4A viser et prøvekammer fastholdt i nedihullsverktøyet av et deksel, så som en ring eller muffe, som kan skyves til ønskede posisjoner rundt den utvendige overflaten av vektrøret for å dekke én eller flere åpninger i denne. Figur 4B viser et deksel, så som en plate eller et lokk, som kan bli plassert over en åpning i vektrøret.

[0081] Figur 4A er en delvis lengdesnittrepresentasjon av prøvemodulen 220 og viser et prøvekammer 314 fastholdt i denne. Prøvekammeret er plassert i sporet 303 i vektrøret 302. Vektrøret har en passasje 318 for passasje av slam derigjennom.

[0082] Et deksel 342 er anordnet rundt vektrøret for å holde prøvekammeret på plass i nedihullsverktøyet. Prøvekamrene 314 er anordnet i sporene 303 i vektrøret 302. Dekselet 342 er fortrinnsvis en ring som kan skyves til ønsket posisjon rundt vektrøret 302 for å gi tilgang til prøvekamrene 314. Denne tilgangen muliggjør innsetting og fjerning av prøvekammeret 314 fra vektrøret 302.

[0083] Dekselet 342 tjener som en port i form av et beskyttende sylindrisk deksel som fortrinnsvis slutter tett rundt en del av vektrøret 302. Dekselet 342 er bevegelig mellom posisjoner som lukker (se figur 4A) og åpner (ikke vist) den ene eller de flere sporene 303 i vektrøret. Dekselet gir med det selektiv tilgang til prøvekamrene 314. Dekselet hindrer fortrinnsvis også at store partikler, så som borespon, fra brønnboringen kommer seg inn i sporet når det er i den lukkede posisjonen.

[0084] Dekselet 342 kan omfatte én eller flere komponenter som kan skyves langs vektrøret 302. Dekselet har fortrinnsvis en utvendig overflate innrettet for å gi mekanisk beskyttelse mot boremiljøet. Dekselet er også fortrinnsvis avpasset rundt prøvekammeret slik at det tetter sporet/sporene og/eller holder prøvekammeret på plass og hindrer skade som følge av strenge forhold, så som støt, utvendige slipende krefter og vibrasjon.

[0085] Dekselet 342 er operativt koblet til vektrøret 302 slik at det gir selektiv tilgang til prøvekamrene. Som vist har dekselet et første dekselparti 342a og et andre dekselparti 342b. Det første dekselpartiet 342a blir holdt på plass rundt vektrøret 302 av en koblingsmekanisme, så som gjenger 344, for operativt å koble sammen en innvendig overflate i det første dekselpartiet 342a og en utvendig overflate på vektrøret 302.

[0086] Dekselet kan være dannet som ett sammenhengende stykke, eller det kan omfatte to eller flere komplementære deler. For eksempel illustrerer figur 4A et todelt deksel 342 med et første og et andre dekselparti 342a, 342b. Både det første dekselpartiet 342a og det andre dekselpartiet 342b er fortrinnsvis sleidbart anordnet rundt en åpning 305 i verktøylegemet 302. Det første dekselpartiet 342b kan skyves rundt vektrøret inntil det støter mot en nedovervendt skulder 347 på legemet. Et mellomstykke 345, eller en belg, fjærskivestabel eller en annen anordning i stand til å påføre aksiallast på prøvekammeret for å holde det på plass, kan være anordnet mellom skulderen 347 og det første dekselpartiet 342b. Det andre dekselpartiet 342a kan også være sleidbart anordnet rundt vektrøret 302. Dekselpartiene har komplementære stoppere (benevnt som 348) innrettet for operativ forbindelse derimellom. Det andre dekselpartiet kan bli operativt koblet til det første dekselpartiet før eller etter posisjonering av dekselpartiene rundt vektrøret. Det første dekselpartiet er også skrudd fast på vektrøret i en gjengeforbindelse 344.

[0087] Dekselpartiene kan så bli rotert i forhold til vektrøret 302 for å stramme til gjengeforbindelsen 344 og låse dekselpartiene på plass. Fortrinnsvis er dekslene fast anordnet for å forspenne dekselpartiene og redusere (eller fjerne) relativ bevegelse mellom dekselpartiene og verktøylegemet 302 under boring.

[0088] Dekselet 342 kan bli fjernet fra vektrøret 302 for å komme til prøvekamrene. For eksempel kan dekselet 342 bli rotert for å løsgjøre gjengeforbindelsen 344 og muliggjøre tilgang til prøvekammeret. Dekselet 342 kan være forsynt med ett eller flere vinduer 346. Vinduet 346 i dekselet 342 kan anvendes for å komme til prøvekammeret 314. Vinduet kan bli anvendt for å komme til ventilene 330a, 330b på prøvekammeret 314. Vinduet 346 gjør det mulig å komme til den manuelle ventilen 330a på overflaten uten at det er nødvendig å fjerne dekselet 342. Videre vil det forstås av fagmannen at et deksel med vindu kan være boltet eller på annen måte operativt koblet til verktøylegemet 302 i stedet for å være skrudd inn på dette. Ett eller flere slike vinduer og/eller deksler kan være tilveiebragt rundt vektrøret for selektivt å gi tilgang til og/eller å sikre prøvekammeret i vektrøret.

[0089] Prøvekammeret er fortrinnsvis løsbart støttet i vektrøret. Prøvekammeret er understøttet i sin ene ende av en støtdemper 552. Et grensesnitt 550 er tilveiebragt ved den motsatte enden mot strømningsrøret 311 for operativt å koble prøvekammeret til dette. Grensesnittet 550 er også fortrinnsvis tilpasset for løsbar innfesting av prøvekammeret i vektrøret. Grensesnittet og støtdemperne kan anvendes for å bidra til å sikre prøvekammeret i verktøylegemet. Disse anordningene kan anvendes for å tilveiebringe redundante fastholdingsmekanismer for prøvekamrene i tillegg til dekselet 342.

[0090] Figur 4B viser en alternativ prøvemodul 220'. Prøvemodulen 220' er den samme som prøvemodulen 220 i figur 4A, bortsett fra at prøvekammeret 314' er fastholdt i vektrøret 302 av et deksel 342', et grensesnitt 550' og en støtdemper 552. Dekselet 342' omfatter flere dekseldeler 342c og 342d.

[0091] Dekselet 342d er sleidbart posisjonerbar i åpningen 305 i vektrøret 302. Dekselet 342' er fortrinnsvis en rektangulær plate med et fremspring 385 langs sin ene sidekant. Dekselet kan settes inn i vektrøret slik at fremspringet 385 griper inn i en innvendig overflate 400 i vektrøret. Fremspringet gjør at dekselet kan gli inn i inngrep med den innvendige overflaten i vektrøret og holdes fast der. Ett eller flere deksler 342d er typisk innrettet slik at de kan slippes inn i åpningen 305 og gli over prøvekammeret 314 til ønsket posisjon langs inngangen til kammerets hulrom. Dekslene kan være forsynt med forsenkede huller 374 for å lette fjerning av dekselet 342d. Dekselet 342d kan være utført med ett eller flere vinduer, så som vinduet 346 i figur 4A.

[0092] Dekselet 342c er fortrinnsvis en rektangulær plate som kan bli koblet til vektrøret 302 rundt åpningen 305. Dekselet er fortrinnsvis løsbart koblet til vektrøret av bolter, skruer eller andre festeanordninger. Dekselet kan være sleidbart posisjonerbart langs vektrøret og bli låst på plass. Dekselet kan være forsynt med holdere 381 som strekker seg ut fra sidene av dette og har gjennomgående huller for innfesting av festeanordninger derigjennom.

[0093] Dekslene som tilveiebragt her er fortrinnsvis utført med passende bredde slik at de sitter tett inne i åpningen 305 i vektrøret. Ett eller flere slike deksler eller tilsvarende eller forskjellige utførelser vil kunne anvendes. Dekslene kan være forsynt med anordninger for å hindre skade på dem, så som spenningsavlastende snitt 390 i dekselet 342 i figur 4B. På denne måten kan dekslene fungere som beskyttelse.

[0094] Figur 5A er en detaljert representasjon av en del av prøvemodulen i figur 4A som viser grensesnittet 550 mer i detalj. Grensesnittet omfatter en hydraulisk stabber 340 som fluidmessig kobler prøvekammeret 314 anordnet deri til ett av de sekundære strømningsrørene 311. Prøvekammeret 314 har et konisk halsparti 315 med et innløp for å slippe gjennom fluider. Den nedre delen av den hydrauliske stabberen 340 står i fluidforseglende inngrep med det koniske halspartiet 315 på prøvekammeret 314, og den øvre delen av den hydrauliske stabberen står i fluidforseglende inngrep med det sekundære strømningsrøret 311 i vektrøret 302.

[0095] Disse fastholdingsmekanismene er fortrinnsvis anordnet i hver av endene av prøvekamrene for løsbar fastholding av prøvekammeret. En første ende av prøvekammeret 314 kan være sideveis fastholdt, f.eks. av prøvekammerets halsparti 315. Den motsatte enden kan typisk også være forsynt med en fastholdingsmekanisme. Alternativt kan den motsatte enden bli holdt på plass av støtdemperen 552 (figur 4A). Disse fastholdingsmekanismene vil kunne reverseres eller andre kombinasjoner av fastholdingsmekanismer vil kunne anvendes.

[0096] Det koniske halspartiet 315 av prøvekammeret 314 er understøttet i en komplementær konisk spalte 317 i verktøylegemet 302. Dette inngrepet mellom koniske overflater utgjør en del av en holderanordning for prøvekammeret. Det koniske halspartiet kan anvendes for å gi sideveis støtte for prøvekammeret 314. Det koniske halspartiet kan anvendes i kombinasjon med andre mekanismer, så som en aksiallast-påførende anordning (beskrevet nedenfor), for å holde prøvekammeret på plass. Fortrinnsvis virker det få, om noen, krefter på den hydrauliske stabberen 340 og dens o-ringtetninger 341 for å hindre slitasje av stabberen/tetningsmaterialer og erosjon av disse over tid. Fraværet av krefter på de hydrauliske tetningene 341 innebærer fortrinnsvis minimalt med, om noen, relativ bevegelse ved tetningene 341, slik at sannsynligheten for lekkasje forbi tetningene reduseres.

[0097] Figur 5B er en detaljert representasjon av en del av prøvemodulen 220' i figur 4B med et alternativt grensesnitt til det i figur 4A. Prøvekammeret 314' i figur 5B er utstyrt med et dobbelt kileformet eller pyramideformet halsparti 315' som griper inn i en komplementær pyramideformet spalte 317' i verktøylegemet 302. En hydraulisk stabber 340' er anordnet i et innløp til det pyramideformede halspartiet 315' for innsetting i den pyramideformede spalten 317' for fluidmessig å koble prøvekammeret til strømningsrøret 311. Hydraulisk tetninger 341' er fortrinnsvis tilveiebragt for fluidmessig å forsegle prøvekammeret til vektrøret.

[0098] Dette pyramideinngrepet gir torsjonsstøtte for prøvekammeret, og hindrer det i å rotere om sin akse inne i prøvekammeret. Denne funksjonaliteten kan være ønskelig for å sikre korrekt linjeføring av manuelt betjente ventiler 330a' og 330b' inne i åpningen 313 i prøvekamrene 314.

[0099] Figurene 6A-D illustrerer en del av prøvemodulen 220 i figur 4A mer i detalj. I disse figurene er prøvemodulen 220 forsynt med alternative utførelser av fastholdingsanordninger 552a-d som kan anvendes som støtdemperne 552 og/eller 552' i figurene 4A-4B. Disse fastholdingsanordningene bidrar til å støtte prøvekammeret 314 i sporet 303 i vektrøret 302. Dekselet 342 bistår også i å holde prøvekammeret 314 på plass. Fastholdingsanordningen og/eller dekselet sørger fortrinnsvis også for støtdempning og bidrar ellers til å hindre skade på prøvekammeret.

[00100] Som vist i figur 6A omfatter fastholdingsanordningen 552a en aksiallastpåførende anordning 1050 og en mellomskive 852. En justerbar justeringsskrue 851 er også tilveiebragt mellom vektrøret 302 og fastholdingsanordningen 552a for justerbar posisjonering av prøvekammeret 314 inne i vektrøret. Mellomskiven kan være en tallerkenfjærskive eller annen fjærmekanisme for å motvirke støt som følge av boreprosessen, internt trykk i prøvekammeret og/eller bidra til støtdempning.

[00101] Prøvekammeret har fortrinnsvis en tupp 815 som står ut fra dets ene ende. Tuppen 815 er fortrinnsvis tilveiebragt for å støtte mellomskiven 852 og den aksiallast-påførende anordningen 1050 ved den ene enden av prøvekammeret.

[00102] Figur 6B viser en alternativ støtdemper 552b. Fastholdingsanordningen 552b er hovedsakelig den samme som fastholdingsanordningen 552a, men har ingen justeringsskrue 851. I denne utførelsen gir dekselet 342' støtte. Dekselet 342' fungerer på samme måte som dekselet 342, men er forsynt med en avtrappet innvendig overflate 343. Den avtrappede innvendige overflaten definerer en dekselskulder 343 tilpasset for å støtte prøvekammeret 314 inne i vektrøret 302.

[00103] Nå med henvisning til figur 6C er støtdemperen 552c den samme som støtdemperen 552a i figur 6A, men er videre forsynt med en hydraulisk jekk 1051. Den hydrauliske jekken omfatter en hydraulisk sylinder 1152, et hydraulisk stempel 1154 og en hydraulisk vær 1156 som kan bli aktivert til å aksiallaste det aksiallast-påførende avstandsstykket 1050.

[00104] Når dekselet 342 er åpent (ikke vist), kan den hydrauliske jekken bli matet ut av trykksatt hydraulikkfluid (f.eks. ved hjelp av en kilde på overflaten) for å presse fjærelementet 852 helt sammen. En aksiallås (ikke vist) blir så satt inn og trykket i den hydrauliske sylinderen 1152 kan bli avlastet. Lengden til aksiallåsen er fortrinnsvis dimensjonert slik at den motvirkende fjærkraften fra fjærelementet er stor nok over hele driftsområdet av temperatur og/eller trykk for prøvemodulen, selv om prøvemodulen ekspanderer mer enn prøvekammeret.

[00105] Når dekselet 342 blir trukket inn (ikke vist), kan den hydrauliske jekken bli matet ut av trykksatt hydraulikkfluid (f.eks. ved hjelp av en kilde på overflaten) for å presse mellomskiven 852 helt sammen. En aksiallås 1158 kan da bli satt inn og trykket i den hydrauliske sylinderen 1152 avlastet. Lengden til aksiallåsen 1158 er fortrinnsvis dimensjonert slik at den motvirkende fjærkraften fra fjærelementet er stor nok til å fungere under forskjellige temperaturer og trykk i brønnen.

[00106] Figur 6D viser en alternativ støtdemper 552d med en alternativ jekk 1051'. Støtdemperen er den samme som støtdemperen 552c i figur 6C, bortsett fra at en alternativ jekk er anvendt. I denne utførelsen omfatter jekken motstående styreskruer 1060a og 1060b, en rotasjonslås 1172 og en jekkeskrue 1062.

[00107] Jekkeskruen 1062 står i inngrep med motstående styreskruer 1060a og 1060b. De motstående styreskruene 1060a og 1060b er forsynt med gjengede forbindelser 1061a og 1061b for å skrus inn på gjenger på jekkeskruen 1062. Når dekselet 342 er åpent (ikke vist), kan avstanden mellom de motstående styreskruene 1060a og 1060b bli økt gjennom dreiemoment påført på et sentralt, sekskantet ledd 1171 inntil en ønskelig komprimering av fjærelementet 852 er oppnådd. Deretter kan en rotasjonslås 1172 bli satt inn rundt det sentrale, sekskantede leddet 1171 for å hindre ytterligere rotasjon.

[00108] Figur 7 illustrerer en alternativ fastholdingsanordning 552e som kan anvendes som støtdemper for et prøvekammer, så som det vist i figur 4A.

Fastholdingsanordningen 552e omfatter et aksiallast-påførende avstandsstykke 1050' og en frontkomponent 715. Fortrinnsvis har det aksiallast-påførende avstandsstykket en flat sidevegg 751 for å danne inngrep med en komplementær flat sidevegg 752 ved den ene enden 815' av prøvekammeret 314 og hindre relativ rotasjon mellom disse. Frontkomponenten 715 kan bli satt inn i det aksiallastpåførende avstandsstykket 1050' og prøvekammeret for å danne en operativ forbindelse derimellom. Et fjærelement (ikke vist) kan være tilveiebragt rundt på en frontkomponent 815 på prøvekammeret 314 mellom det aksiallast-påførende avstandsstykket og prøvekammeret.

[00109] Figurene 8A-8C viser alternative fastholdingsanordninger som kan anvendes med prøvekammeret 314 i figur 7. Figur 8A viser fastholdingsanordningen 552e i figur 7 anordnet i et vektrør 302a. Figur 8B viser en alternativ fastholdingsanordning 552f med et aksiallast-påførende avstandsstykke 1050" med en nøkkel 808 som kan settes inn i et vektrør 302b'. Figur 8C viser en alternativ fastholdingsanordning 552g med en radiell fastholdingsanordning 860 operativt koblet til et vektrør 302c'. Vektrørene i disse figurene kan være de samme vektrørene 302 som vist i de foregående figurene, bortsett fra at de er tilpasset for å motta de respektive fastholdingsanordningene. Fortrinnsvis er disse fastholdingsanordningene og vektrørene tilpasset for å hindre rotasjon og sideveis bevegelse mellom disse, og gi støtte mot torsjon.

[00110] Som vist i figur 8A har det aksiallast-påførende avstandsstykket 1050' på fastholdingsanordningen 552e avrundede og flate kantpartier, henholdsvis 804 og 805. Vektrøret 302 har et avrundet hulrom 806 innrettet for å motta det aksiallastpåførende avstandsstykket 1050'.

[00111] I figur 8B omfatter fastholdingsanordningen 552e et aksiallast-påførende avstandsstykke 1050' med en rektangulær periferi 810 og en nøkkel 808 som står ut fra denne. Nøkkelen 808 er fortrinnsvis innrettet slik at den er løsbart innsettbar i et hulrom 812 i vektrøret 302b'. Som vist har nøkkelen en forlengelse 811 med en tupp 814 i den ene enden. Tuppen 814 kan settes inn i hulrommet 812, men yter motstand mot å bli fjernet fra dette. Dimensjonene til hulrommet 812 er fortrinnsvis mindre enn tuppen 814, og har en innvendig overflate (ikke vist) som griper inn i tuppen for å yte motstand mot fjerning. I noen tilfeller kan det være nødvendig å brekke av tuppen 814 for å muliggjøre fjerning av prøvekammeret når det er ønsket. Eventuelt kan tuppen være laget slik at en forbestemt kraft er nødvendig for å muliggjøre fjerning. På denne måten er det ønskelig å holde prøvekammeret 314 på plass i vektrøret under operasjon, men muliggjøre fjerning når det er ønsket.

[00112] I figur 8C omfatter den alternative fastholdingsanordningen 552g en arm 950 operativt koblet til vektrøret 302c'. Armen 950 er fortrinnsvis koblet til vektrøret 302c' av én eller flere skruer 951. Fortrinnsvis er armen 950 radielt bevegelig på en hengselliknende måte. Armen 950 har en konkav innvendig overflate 955 innrettet for å danne inngrep med og holde prøvekammeret 314 på plass i vektrøret 302c'.

[00113] Fortrinnsvis tillater fastholdingsanordningene tilveiebragt her selektiv fjerning av prøvekamrene. Én eller flere slike fastholdingsanordninger kan bli anvendt for løsbar innfesting av prøvekammeret i vektrøret. Fortrinnsvis bidrar disse fastholdingsanordningene til å holde prøvekammeret på plass og hindre støt, vibrasjoner eller andre belastende krefter i å påvirke prøvekammeret.

[00114] I operasjon blir prøvemodulen koblet med gjenger til tilstøtende vektrør for å danne bunnhullsenheten og borestrengen. Med henvisning til figur 2A kan prøvemodulen bli forhåndsmontert ved å sette inn prøvekammeret 314 i sporet 303 i vektrøret 302. Grensesnittet 550 blir opprettet ved å plassere den ene enden av prøvekammeret 314 ved strømningsrøret 311.

[00115] Grensesnittet 550 (også kjent som en forspenningsmekanisme) kan bli tilpasset på overflaten slik at en minste akseptabel aksiell eller annen ønskelig last blir påført for å oppnå den nødvendige beholderisolasjonen i det forventede området av driftstemperaturer for prøvemodulen 220, og med det kompensere for større termisk ekspansjon.

[00116] Fastholdingsanordningen 552 kan også bli operativt koblet til den motsatte enden av prøvekammeret for å holde prøvekammeret på plass. Dekselet 342 kan så bli skjøvet på i posisjon rundt prøvekammeret for å holde det på plass.

[00117] Grensesnittet 550 ved (den øvre) enden av den hydrauliske forbindelsen kan være sideveis fastholdt, f.eks. av koniske inngrepsflater 315, 317 (se, f.eks. figur 5A) som beskrevet over. Fastholdingsanordningen 552 ved den motsatte (nedre) enden begrenser typisk aksiell bevegelse av prøvekammeret 314 (se f.eks. figurene 6A-8C). De to jobber sammen for å holde prøvekammeret inne i vektrøret 302. Dekselet 342 blir så anordnet rundt prøvekammeret for å forsegle åpningen 305 i prøvekammeret, som vist for eksempel i figur 4A.

[00118] Et eller flere deksler, støtdempere, fastholdingsanordninger, prøvekamre, vektrør, wet-stabbere og andre anordninger vil kunne anvendes alene og/eller i kombinasjon som mekanismer for å beskytte prøvekammeret og dets innhold. Fortrinnsvis er redundante mekanismer tilveiebragt for å oppnå den ønskede utførelsen for å beskytte prøvekammeret. Som vist i figur 4 kan prøvekammeret bli satt inn i vektrøret 302 og holdt på plass av grensesnittet 550, fastholdingsanordningen 552 og dekselet 342. Forskjellige utførelser av disse komponentene vil kunne anvendes for å oppnå den ønskede beskyttelsen. I tillegg kan en slik utførelse lette fjerning av prøvekammeret fra vektrøret.

[00119] Når prøvemodulen er montert, blir nedihullsverktøyet kjørt inn i brønnboringen på en borestreng 12 (se figur 1). En prøvetakingsoperasjon kan så bli utført ved å trekke inn fluid i nedihullsverktøyet gjennom sondemodulen 210 (figur 1). Fluid føres fra sondemodulen til prøvemodulen gjennom strømningsrøret 310 (figur 2A). Fluid kan så bli avledet til ett eller flere prøvekamre ved hjelp av strømningsavlederen 332 (figur 3).

[00120] Ventilen 330b og/eller 330a kan forbli åpen. Spesielt kan ventilen 330b forbli åpen for å eksponere baksiden av kammerstempelet 360 for fluidtrykket i brønnboringen. En typisk prøvetakingssekvens vil begynne med en måling av trykket i formasjonsfluidet, etterfulgt av en utpumpingsoperasjon kombinert med in situ fluidanalyse (f.eks. med bruk av en optisk fluidanalyseringsenhet). Når en gitt mengde slamfiltrat er pumpet ut, kan også rent formasjonsfluid observeres etter hvert som det begynner å bli produsert sammen med filtratet. Så fort forholdet mellom formasjonsfluid og slamfiltrat har nådd en akseptabel terskel, kan en beslutning om å innhente en prøve bli tatt. Frem til dette blir væsken som pumpes fra formasjonen typisk pumpet gjennom sondeverktøyet 210 og inn i brønnboringen gjennom dumpestrømningsrøret 260. Normalt er ventilene 328 og 330 lukket og ventilen 334 er åpen for å lede fluidstrømning ut dumpestrømningsrøret 260 og til brønnboringen.

[00121] Etter at denne skyllingen er utført, kan de elektriske ventilene 328a selektivt bli åpnet for å lede fluidprøver inn i de respektive prøvehulrommene 307 i prøvekamrene 314. Typisk blir ventilene 334 og 330b lukket og ventilene 328a, 328b blir åpnet for å rette fluidstrømning inn i prøvekammeret.

[00122] Når et prøvekammer 314 er fylt som ønsket kan de elektriske ventilene 328b bli beveget til den lukkede posisjonen for fluidmessig å isolere prøvekamrene 314 og innestenge prøven for opphenting til overflaten. De elektriske ventilene 328a, 328b kan bli fjernstyrt manuelt eller automatisk. Ventilene kan bli aktivert fra overflaten ved hjelp av standard slampulstelemetri eller en annen passende telemetrianordning (f.eks. kabeltrukne borerør), eller kan styres av en prosessor (ikke vist) i bunnhullsenheten 100.

[00123] Nedihullsverktøyet kan så bli hentet ut fra brønnboringen 11. Ved uthenting av prøvemodulen 220 kan de manuelt betjente ventilene 330a,b i prøvekammeret 314 lukkes ved å åpne dekselet 342 for (redundant) å isolere fluidprøvene i dette for sikret transport og lagring. De lukkede prøvehulrommene 312 blir så åpnet, og prøvekamrene 314 kan fjernes fra disse for transport av kamrene til et passende laboratorium slik at prøvene kan bli testet og evaluert. Etter uthenting kan prøvekamrene og/eller modulen bli byttet ut med én eller flere prøvemoduler og/eller -kamre og satt inn i brønnboringen for å innhente flere prøver.

[00124] Figur 9 illustrerer en alternativ utførelse av et fluidprøvetakingssystem med et buffervolum for å minimere innvirkningen av støt under boring, blant andre fordeler. Eksempelet på prøvemodul 1200 omfatter tre prøvekamre 1202 fluidmessig koblet til et primært strømningsrør 1204, som også står i fluidkommunikasjon med en sonde (ikke vist) innrettet for å motta formasjonsfluid. Strømningsrøret 1204 har forgreninger for fluidkommunikasjon med hvert prøvekammer 1202, og danner med det et nettverk. Selv om den illustrerte utførelsesformen viser tre prøvekamre 1202, vil det forstås at flere eller færre enn tre kamre kan være tilveiebragt innenfor rammen til denne beskrivelsen.

Prøvekamrene 1202 er også illustrert som snudd opp ned, slik at et kammerinnløp 1206 befinner seg i bunnen. Som følge av dette vil bevegelige deler i prøvekamrene 1202 støte mot en flaskehals 1248, som best kan sees i figur 10, når kammeret er tomt. Denne utførelsen kan være nyttig når prøver blir tatt mens boreverktøyet trekkes ut av hullet eller sent under boreprogrammet. De bevegelige delene i kammeret vil ha redusert bevegelse under boring, og dermed redusere sannsynligheten for tidlig slitasje. Vending av kamrene 1202 er imidlertid ikke nødvendig. For eksempel trenger ikke kamrene 1202 være snudd når prøver skal tas mens verktøyet føres inn i hullet, eller tidlig i boreprogrammet.

[00125] Hvert prøvekammer 1202 blir selektivt isolert fra det primære strømningsrøret 1204 av en innløpsventil 1208. Innløpsventilene 1208 kan være tilveiebragt i form av regulerbare ventiler, for eksempel tetningsventiler, magnetventiler eller nettverk av ”single-shot”-ventiler. Når ventilene 1208 er åpne, er prøvekamrene 1202 hydraulisk koblet til det primære strømningsrøret 1204 via grenene i nettverket. En styringsenhet 1210 kan være tilveiebragt for å betjene innløpsventilene 1208 basert på kommandoer sendt fra overflaten eller fra andre komponenter inne i bunnhullsenheten.

[00126] En omløpsventil 1212 står også i fluidkommunikasjon mellom det primære strømningsrøret 1204 og brønnboringen 11. Omløpsventilen 1212 kan være av samme utførelse som innløpsventilene 1208, og kan også være operativt koblet til styringsenheten 1210. Når omløpsventilen 1212 er åpen, kan fluid fra strømningsrøret strømme rett inn i brønnboringen 11. Denne virkemåten er nyttig under de innledende prøvetakingsfasene, der slamfiltrat som har trengt inn i formasjonen blir trukket ut av sonden. Kontaminert fluid kan bli ført ut i brønnboringen 11 inntil rent formasjonsfluid blir trukket ut. Omløpsventilen 1212 kan også anvendes for å utlikne trykk i det primære strømningsrøret 1204 under boring.

[00127] En mer detaljert representasjon av et prøvekammer 1202 er vist i figur 10. Et primært stempel 1214 er sleidbart anordnet i kammeret 1202 og omfatter en pakning 1216 som danner forseglende inngrep med en innvendig vegg i kammeret 1202. Det primære stempelet 1214 definerer en første overflate, eller prøveflate 1218 og en andre overflate, eller bufferflate 1220. Et sekundært stempel 1222 er også sleidbart anordnet i kammeret 1202 og omfatter en pakning 1224 som danner forseglende inngrep med en innvendig vegg i kammeret 1202. Det sekundære stempelet 1222 definerer en første overflate eller bufferflate 1226 og en andre overflate eller slamflate 1228. Det primære stempelet 1214 deler inn prøvekammeret 1202 i et prøvevolum 1230 og et buffervolum 1232. Prøvevolumet 1230 kommuniserer med innløpet 1206 for å motta formasjonsfluidprøven. Et bufferfluid er plassert i buffervolumet 1232. Det sekundære stempelet 1222 opprettholder ønsket volum og trykk for bufferfluidet i buffervolumet 1232.

Bufferfluidet har kjent volum, initielt trykk og sammensetning (og er fortrinnsvis ikke blandbart med formasjonsfluidet). Bufferfluidet kan være en væske (for eksempel vann eller olje) eller en gass (for eksempel luft eller en inert gass). En utløpsende av kammeret 1202 er forseglet av en plugg 1234 og definerer et bakre volum 1236 mellom pluggen 1234 og det sekundære stempelets andre overflate 1228. Pluggen 1234 omfatter en passasje 1238 og en manuell ventil 1240 for selektivt å etablere fluidkommunikasjon mellom det bakre volumet 1236 og et slamstrømningsrør 1242 (figur 9) som kommuniserer til brønnboringen 11 via et slamavløp 1243 (figur 9). En sluseventil 1244 er tilveiebragt for påfylling og uttømming av bufferfluidet på overflaten.

[00128] Buffervolumet 1232 i det illustrerende prøvekammeret 1202 beskytter den innfangede formasjonsfluidprøven mot kontaminering under boring. Bufferfluidet, som har en kjent sammensetning og kan være fritt for slipende faste stoffer, forlenger levetiden til pakningen 1216 og minimerer krysskontaminering mellom fluidprøven og slammet. Dersom bufferfluidet skulle lekke inn i formasjonsprøven, kan det enkelt isoleres og skilles ut som følge av dets kjente sammensetning. Bufferfluidet kan i tillegg bli anvendt for å opprettholde fluidprøven i énfase. For eksempel kan buffervolumet 1232 bli fylt med nitrogen på overflaten til et forhøyet trykk som kan være valgt basert på jobbprofilet og forventede brønnforhold.

Nitrogenbufferet vil således tjene som en passiv trykkompenseringsmekanisme for å holde prøven under et forhøyet trykk mens den blir returnert til overflaten.

[00129] Prøvekammeret 1202 kan videre omfatte én eller flere følere 1246 for å måle én eller flere fysiske egenskaper ved den fangede fluidprøven. Føleren 1246 kan være innstøpt i forparten 1248 av kammeret 1202, og kan stå i trykk- og/eller hydraulisk kommunikasjon med prøvevolumet 1230. Føleren 1246 kan være kommuniserbart koblet til et minne (ikke vist) for å logge data over tid for å overvåke fluidintegritet under alle faser av operasjonen (omfattende laboratorieanalyse). Føleren 1246 kan måle fysiske egenskaper ved fluidet som trekkes ut fra formasjonen, omfattende (men ikke begrenset til) optisk spektrometer, tetthet, viskositet, trykk, fluorescens, gammastråling, røntgen, magnetisk resonans, trykk og temperatur.

[00130] Prøvekammeret 1202 kan også omfatte en tilbakeslagsventil 1250 nær innløpet 1206. Dette er spesielt nyttig ved prøvetaking av våtgass og når kammeret 1202 er snudd som vist for å hindre at eventuelt fluid i væskefase forsvinner inn i nettverket av strømningsrør. En manuell overføringsventil 1252 kan også være tilveiebragt i prøvekammeret 1202. Overføringsventilen 1252 kan normalt være i åpen posisjon når verktøyet blir senket og under prøvetaking. På et senere tidspunkt kan den bli lukket manuelt når verktøyet returneres til overflaten med et formasjonsfluid innestengt i kammeret 1202. Med overføringsventilen 1252 lukket kan kammeret 1202 trygt fjernes fra verktøyet. En stabber 1254 kan være tilveiebragt ved innløpet 1206 for å lette innsetting og fjerning av kammeret 1202 i og fra verktøyet.

[00131] En blandering eller agitator 1256 kan være anordnet i prøvekammeret 1202 for å klargjøre fluidprøven til laboratorietesting. Eksempelet på agitator 1256 illustrert i figur 11 omfatter en indre kjerne 1258 og et ytre legeme 1260. Den indre kjernen 1258 kan være av metall og gir strukturell integritet og er tung nok til å bevege agitatoren 1256 gjennom viskøse fluider, så som prøver av tungolje. Som følge av de kraftige støtene som oppstår under boring, er det ytre legemet 1260 innrettet for å beskytte den innvendige veggen i prøvekammeret 1202 mot skade. Følgelig kan det ytre legemet 1260 være laget av et materiale med lavere hardhet enn den innvendige veggen i kammeret, så som aluminiumsbronse, kobber eller PEEK. Det ytre legemet 1260 kan videre omfatte utspringere (castellations) 1262 som lar partikler i fluidprøven bevege seg fritt. Utspringerne kan ha en rett, spiralløpende (som vist) eller annen utførelse langs en utvendig overflate av det ytre legemet 1260. For å klargjøre en fluidprøve for laboratorietesting kan prøven bli varmet opp og kammeret 1202 bikket frem og tilbake slik at tyngdekraften beveger agitatoren 1256 frem og tilbake i prøvevolumet 1230. Alternativt kan den indre kjernen 1258 være magnetisk og en utvendig magnet kan bli anvendt for å skyve på agitatoren 1256 inne i prøvekammeret 1202.

[00132] En alternativ fluidprøvemodul 1300 med et bufferfluid er illustrert i figur 12. Fluidprøvemodulen 1300 omfatter tilsvarende komponenter som modulen 1200, og derfor er like referansenummer anvendt for å identifisere like komponenter.

Hovedforskjellen i modulen 1300 er at et separat bufferkammer 1370 er anordnet i fluidkommunikasjon med prøvekamrene 1302. Det sekundære stempelet 1322 er plassert i bufferkammeret 1370 og avgrenser buffervolumet 1332 og det bakre volumet 1336. Det primære og det sekundære stempelet 1314, 1322 kan ha forskjellig tverrsnittsareal; imidlertid må bufferkammeret 1370 ha et volum som er tilstrekkelig til å inneholde volumet av bufferfluid som innledningsvis forsynes i prøvekamrene 1302. Ytterligere overføringsventiler 1372 er tilveiebragt ved utløpene fra prøvekamrene 1302 for å lette fjerning av kamrene på overflaten. Også illustrert i figur 12 er et alternativt slamstrømningsrør 1342b som står i fluidkommunikasjon med et slamstrømningsrør 1374 som strekker seg gjennom borestrengen. Ved å skille prøve- og buffervolumet 1330, 1332 hindrer fluidprøvemodulen 1300 at slam kommer seg inn i prøvekamrene 1302, og skaper dermed et renere miljø for de innsamlede prøvene.

[00133] En ytterligere utførelsesform illustrert i figur 13 viser en fluidprøvemodul 1400 som er nesten identisk med prøvemodulen 1300 i figur 12, bortsett fra at det sekundære stempelet 1422 er avtrappet. Som vist er det sekundære stempelet 1422 sleidbart anordnet i bufferkammeret 1470, som også er avtrappet. En reduksjonsventil 1476, som kan være betjent av styringsenheten 1410, er anordnet mellom bufferkammeret 1470 og prøvekamrene 1402. Modulen 1400 kan videre omfatte et dumpekammer 1478 med et dumpekammervolum 1480 som inneholder en gass ved tilnærmet atmosfærisk trykk. Dumpekammeret kan eventuelt også omfatte et dumpestempel 1481. Dumpekammeret 1478 kan bli anvendt for å tilbakestille det sekundære stempelet 1422 etter at en fluidprøve er trukket inn i et prøvekammer 1402. I operasjon er omløpsventilen 1412 lukket og én av innløpsventilene 1408 blir åpnet for å etablere fluidkommunikasjon mellom det primære strømningsrøret 1404 og et prøvevolum 1430. Strømningsmengden inn i prøvevolumet 1430 kan bli regulert av reduksjonsventilen 1476. Fortrinnsvis er ventilen 1476 under styring av en styringsenhet som er ikke vist i figuren. Når en prøve er fanget inn, blir den regulerbare overføringsventilen 1472 lukket (under styring av styringsenheten 1210) og en tetningsventil 1482 blir åpnet for å kommunisere det atmosfæriske trykket til bufferkammeret 1470 og dermed drive det sekundære stempelet 1422 til den initielle posisjonen for å gjenta prøvetakingen med et annet prøvekammer 1402.

[00134] Nok en annen fluidprøvemodul 1500 er illustrert i figur 14. Modulen 1500 omfatter prøvekamre 1502 i fluidkommunikasjon med en vannavdempet dumpekammertank 1588. Bare de primære stemplene 1514 er anordnet i prøvekamrene 1502. Prøvekamrene 1502 omfatter videre utløpsventiler 1572. Dumpekammertanken 1588 omfatter et lavtrykkskammer 1590 som er fylt med en gass under tilnærmet atmosfærisk trykk, eller under et trykk på omtrent 6,9 til 13,8 bar (100 til 200 psi) for å holde delene av apparatet på plass under boring.

Eventuelt kan et sekundært stempel 1522 være anordnet i tanken 1588. Et innløp til kammeret 1590 omfatter en tetningsventil 1592 for å kommunisere atmosfærisk kammervolum 1590 til buffervolumet 1532 og en strupeventil 1594 for å måle strømningen av bufferfluid og med det kontrollere prøvetakingsmengden.

Tetningsventilen 1592 kan være operativt koblet til en styringsenhet 1596.

Bufferfluidet kan være en væske, så som vann, for å danne en avdempning mot støtene som oppstår under boring.

[00135] En variasjon av det vannavdempede dumpekammeret er illustrert i figur 15. I dette eksempelet omfatter prøvekammeret 1602 både det primære stempelet 1614 og det sekundære stempelet 1622. Prøvekammeret omfatter også lavtrykkskammeret 1690, tetningsventilen 1692 og strupeventilen 1694.

[00136] En alternativ utførelsesform av en fluidprøvemodul 1700 er illustrert i figur 16. Modulen 1700 omfatter tre prøvekamre 1702 med bakender som er isolert fra resten av verktøyet. Et bakre volum 1736 i hvert kammer 1702 er fylt med en gass under tilnærmet atmosfærisk trykk for å skape et atmosfærisk dumpekammer. Eventuelt kan en strupeventil 1795 være tilveiebragt i hvert avgrenet strømningsrør for å måle fluid som strømmer inn i prøvekamrene 1702. Som vist i figur 16 er strupingen anordnet nær ved flaskeåpningen for å avhjelpe problemet med tap av de lette endene av hydrokarbonprøvene; enda bedre ville det være å legge strupeventilen i selve flasken. I operasjon, når innløpsventilen 1708 til et valgt prøvekammer 1702 blir åpnet, vil fluid strømme inn i prøvekammeret 1730 fra det primære strømningsrøret 1704 som følge av eksponeringen for et lavtrykkssluk i det bakre volumet 1736. Strømningen av fluid inn i prøvevolumet 1730 vil fortsette inntil trykket i prøvevolumet 1730 og det bakre volumet 1736 er utliknet. Strupeventilen 1795 kan bli aktivert for å styre strømningsmengden inn i prøvekammeret 1730.

[00137] Nok en annen utførelsesform av en fluidprøvemodul 1800 er vist i figur 17. Modulen 1800 omfatter tre prøvekamre 1802 med bakender som er isolert fra resten av verktøyet. I denne utførelsesformen kan det bakre volumet være trykksatt ved et trykk som er lavere enn det forventede formasjonstrykket, f.eks. 345 bar (5 kpsi), slik at det gir en lavere trykkforskjell når prøvekammeret åpnes. Mer spesifikt er et bakre volum 1836 i hvert kammer 1802 fylt med en gass under et trykk som er betydelig høyere enn atmosfærisk trykk: fortrinnsvis et trykk som er litt høyere enn brønntrykket dersom formasjonen det skal tas prøver av har normalt trykk. Verdien for trykket i den bakre enden ved overflaten kan bli justert med velkjente metoder for å kompensere for temperaturforskjellen mellom overflaten og prøvetakingsdypet. Trykket i det bakre volumet 1836 kan variere fra prøvekammer til prøvekammer avhengig av de forventede formasjonstrykkene i formasjonene det skal hentes prøver fra. Hvorvidt formasjonen har normalt trykk eller er betydelig tømt er kjent direkte fra informasjon tilveiebragt prøvetakingunder-boring-verktøyet før iverksettelse av prøvetaking.

[00138] I operasjon, under fjerning av slamfiltratet i en formasjon med normalt trykk, er omløpsventilen 1812 åpen og fluid fra det primære strømningsrøret 1804 blir tømt ut i brønnboringen 11. Når innløpsventilen 1808 blir åpnet kommer det ikke noe fluid inn i prøvekammeret 1802 siden trykket i det bakre volumet 1836 er like høyt som eller litt høyere enn brønntrykket. Ved lukking av omløpsventilen 1812 ledes fluidprøver inn i prøvekammeret 1802 gjennom innløpsventilen 1808 og tvinger prøvekammerstempelet 1814 inn i det bakre volumet 1836 og komprimerer gassen i dette. Prøvefluid fortsetter å fylle prøvekammeret 1802 inntil prøvetakingspumpens utgangstrykk ikke lenger klarer å overvinne trykket i det bakre volumet 1836. Innløpsventilen 1808 blir så lukket slik at formasjonsfluidprøven stenges inne i prøvekammeret 1802. Trykket i det bakre volumet 1836 som virker på formasjonsfluidet fanget i prøvekammeret 1802 tjener til å holde prøven i énfase-tilstand også når prøven blir transportert til overflaten.

[00140] Denne beskrivelsen er utelukkende ment for illustrasjonsformål og skal ikke forstås som begrensende. Rammen til denne oppfinnelsen skal kun bestemmes av ordlyden i kravene som følger. Ordet "omfatter" i kravene er ment å bety "omfatter i hvert fall", slik at den anførte listen av elementer i et krav er et åpent sett eller en åpen gruppe. Tilsvarende er benevnelser som "inneholder,"har" og "omfatter" alle ment å innebære et åpent sett eller en åpen gruppe av elementer. Enhver bruk av entallsformer er ment å omfatte den motsvarende flertallsformen dersom denne ikke er spesifikt utelukket. Det er søkerens uttrykte hensikt å ikke påberope seg 35 U.S.C., paragraf 112, avsnitt 6 for noen som helst begrensninger av noen av kravene her, bortsett fra de der kravet eksplisitt bruker ordene "anordning for" sammen med en tilhørende funksjon.

Claims (24)

PATENTKRAV

1. Prøvemodul for et prøvetaking-under-boring-verktøy som kan bli utplassert i en brønnboring som gjennomløper en undergrunnsformasjon,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter:

et prøvekammer (1202) med et innløp;

et strømningsrør (1204) for prøvefluid som kan bli operativt koblet til prøvekammerets innløp for å føre et brønnfluid til dette;

et primært stempel (1214) som er sleidbart anordnet inne i prøvekammeret og deler inn prøvekammeret i et prøvevolum og et buffervolum, der det primære stempelet har en første overflate i fluidkommunikasjon med prøvevolumet og en andre overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet;

et bufferfluid plassert i buffervolumet; og

en agitator (1256) anordnet i prøvevolumet og omfattende en indre kjerne (1258) og et ytre legeme (1260), hvor det ytre legemet er laget av et materiale med lavere hardhet enn en innvendig vegg i prøvekammeret.

2. Prøvemodul ifølge krav 1, videre omfattende et sekundært stempel (1222) med en første overflate i fluidkommunikasjon med buffervolumet og en andre overflate.

3. Prøvemodul ifølge krav 2, der det sekundære stempelet er sleidbart anordnet i prøvekammeret.

4. Prøvemodul ifølge krav 2, videre omfattende et bufferkammer i fluidkommunikasjon med buffervolumet, og der det sekundære stempelet er anordnet i bufferkammeret.

5. Prøvemodul ifølge krav 4, videre omfattende et andre prøvekammer i fluidkommunikasjon med bufferkammeret.

6. Prøvemodul ifølge krav 4, der det sekundære stempelet omfatter et avtrappet stempel.

7. Prøvemodul ifølge krav 4, videre omfattende et dumpekammer i fluidkommunikasjon med det sekundære stempelets første overflate og et fluid under tilnærmet atmosfærisk trykk som befinner seg inne i dumpekammeret.

8. Prøvemodul ifølge krav 2, der bufferfluidet omfatter en væske.

9. Prøvemodul ifølge krav 8, der det sekundære stempelets andre overflate står i fluidkommunikasjon med et fluid ved tilnærmet atmosfærisk trykk.

10. Prøvemodul ifølge krav 1, der bufferfluidet omfatter en gass.

11. Prøvemodul ifølge krav 2, videre omfattende et slamstrømningsrør som stiller slam i brønnboringen i fluidkommunikasjon med det sekundære stempelets andre overflate.

12. Prøvemodul ifølge krav 11, videre omfattende en slampassasje som brønnboreslam passerer gjennom, og der slamstrømningsrøret står i fluidkommunikasjon med slampassasjen.

13. Prøvemodul ifølge krav 11, videre omfattende et slamavløp i fluidkommunikasjon med brønnboringen, og der slamstrømningsrøret står i fluidkommunikasjon med slamavløpet.

14. Prøvemodul ifølge krav 1, der prøvekammeret er snudd slik at prøvekammerets innløp befinner seg nedenfor det primære stempelet.

15. Prøvemodul ifølge krav 1, videre omfattende en føler i operativ kommunikasjon med prøvevolumet.

16. Prøvemodul ifølge krav 1, der prøvekammeret er løsbart koblet til prøvemodulen.

17. Fremgangsmåte for å innhente en fluidprøve med et prøvetaking-underboring-verktøy, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter det å:

senke et verktøy inn i en brønnboring som gjennomløper en undergrunnsformasjon, der verktøyet omfatter et prøvekammer (1202) med et første volum og et andre volum, der det andre volumet inneholder et bufferfluid; føre et prøvefluid gjennom et innløp til verktøyet og inn i det første volumet i prøvekammeret;

bevege et primært stempel (1214) anordnet mellom det første og det andre volumet, og med det øke det første volumet; og

agitere prøvefluidet i prøvevolumet med en agitator (1256) omfattende en indre kjerne (1258) og et ytre legeme (1260), hvor det ytre legemet er laget av et materiale med lavere hardhet enn en innvendig vegg i prøvekammeret.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, omfattende det å:

bevege bufferfluidet fra en første posisjon til en andre posisjon med minst ett av det primære og et sekundært stempel (1222); og

bevege det sekundære stempelet anordnet mellom det andre og et tredje volum, og med det redusere det tredje volumet.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der det tredje volumet befinner seg i prøvekammeret.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der det tredje volumet fluidmessig kobles til én av en slampassasje og et slamavløp.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 17, omfattende det å fjerne prøvekammeret fra verktøyet med prøvefluidet inneholdt deri.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 17, omfattende det å begrense strømningen av bufferfluidet.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, der det å begrense strømningen omfatter det å regulere strømning av bufferfluidet inne i det andre volumet.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 17, omfattende det å måle en egenskap ved prøvefluidet i prøvekammeret.