NO841934L

NO841934L - PROCEDURE AND DEVICE FOR COLLECTION OF FLUID SAMPLES

Info

Publication number: NO841934L
Application number: NO841934A
Authority: NO
Inventors: Armann Ostilio Ciccarelli
Original assignee: Schlumberger Ltd
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1984-05-15
Publication date: 1984-11-19
Also published as: EP0126680B1; DK242384A; AU570462B2; DK242384D0; CA1227418A; OA07772A; DE3473490D1; BR8402274A; EP0126680A3; AU2802684A; EP0126680A2

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for undersøkelse av jordformasjoner, og mer bestemt en anordning for bruk til prøve-taking i et borehull, ved å trenge sideveis inn i de aktuelle jordformajsoner som omgir borehullet og ta prøver av de fluider som befinner seg i disse formasjoner. The present invention relates to a device for examining soil formations, and more specifically a device for use for sampling in a borehole, by penetrating laterally into the relevant soil formation zones surrounding the borehole and taking samples of the fluids found in these formations.

Den vanlige metode for innsamling av fluidprøver i formasjonene rundt et borehull går ut på å nedsenke et spesielt verk-tøy i borehullet hengende i en vaier eller lignende befordrings-anordning. Dette verktøy omfatter prøvesamlingsorganer som beskrevet i US-patent 3.530.933, hvis innhold det her henvises til, og hvor et spesielt utspring på verktøyet utskyves til kontakt med en tilgrensende jordformasjon for å opprette kommunikasjon med eventuelle formasjonsfluider. Prøvesamlingsorganene innbefatter også ett eller flere prøvekammere innrettet til å oppta separate prøver av det innsamlede formasjonsfluid. Disse prøve-kammere er typisk ved atmosfæretrykk som er vesentlig mindre enn trykket i formasjonsfluidene. Formasjonsfluidene bringes derfor til å strømme inn i prøvekamrene så lenge der foreligger en åpen kanal mellom kamrene og formasjonene, der slike fluider kan strøm-me. Trykket i prøvefluidet i hvert kammer blir generelt målt, The usual method for collecting fluid samples in the formations around a borehole consists of immersing a special tool in the borehole hanging from a cable or similar transport device. This tool includes sample collection means as described in US patent 3,530,933, whose contents are referred to here, and where a special protrusion on the tool is pushed out to contact an adjacent soil formation to establish communication with any formation fluids. The sample collection means also include one or more sample chambers designed to receive separate samples of the collected formation fluid. These test chambers are typically at atmospheric pressure which is significantly less than the pressure in the formation fluids. The formation fluids are therefore caused to flow into the test chambers as long as there is an open channel between the chambers and the formations, where such fluids can flow. The pressure in the sample fluid in each chamber is generally measured,

og utspringet trekkes så tilbake fra formasjonen og fluidprøven blir enten utskilt eller ført til overflaten med verktøyet. and the outcrop is then withdrawn from the formation and the fluid sample is either secreted or brought to the surface with the tool.

Selv om slike verktøy stort sett er effektive, er der iAlthough such tools are mostly effective, there are

visse jordformasjoner fortsatt et problem forbundet med løse eller ukonsolliderte formasjonsmaterialer som kan erroderes ved forholdsvis hurtigstrømmende fluider som opptrer under prøve-takingsprosessen. Errosjonen av disse løst konsolliderte materialer fører ikke bare til at de erroderte materialer følger med i den prøve som innhentes, og derved gir mulighet for tilstopping av prøvetakeranordningens fluidkanaler, men den forstyrrer også tetningsinngrepet som utspringet på verktøyet danner mot borehull-veggen. Ettersom forskjellige gasser også er tilstede i borehullet, vil enhver lekkasje i inngrepet mellom verktøyet og formasjonen innebære fare for at slik gass innføres i de prøver som blir tatt. Innblanding av denne gass kan forurense prøven og dessuten innføre feil i de utførte trykkmålinger. certain soil formations still a problem associated with loose or unconsolidated formation materials that can be eroded by relatively fast-flowing fluids that occur during the sampling process. The erosion of these loosely consolidated materials not only causes the eroded materials to be included in the sample that is obtained, thereby giving the possibility of clogging the sampling device's fluid channels, but it also disrupts the sealing engagement that the projection of the tool forms against the borehole wall. As various gases are also present in the borehole, any leakage in the engagement between the tool and the formation will involve the risk of such gas being introduced into the samples that are taken. Mixing in this gas can contaminate the sample and also introduce errors in the pressure measurements carried out.

For å bringe forekomsten av errosjon til et minimum, har man tidligere gjort modifikasjoner på verktøyet for å styre fluidets strømningshastighet under innhenting av prøven. Den konvensjo- nelle metode for styring av strømningshastigheten er å anvende et vannputesystem i verktøyet. Denne vannpute omfatter et for-skyvbart stempel som er påvirkbart anordnet i kammeret som mot-tar prøven slik at dette prøvekammer deles i to avdelinger. In order to minimize the occurrence of erosion, modifications have previously been made to the tool to control the flow rate of the fluid during sample collection. The conventional method of controlling the flow rate is to use a water cushion system in the tool. This water cushion comprises a displaceable piston which is operably arranged in the chamber which receives the sample so that this sample chamber is divided into two compartments.

Før verktøyet brukes forskyves dette stempel til enden av prøve-kammeret som grenser til prøveinnløpet i prøvekammeret. Avde-lingen som dannes på den andre side av stempelet blir så fylt med vann. Den motsatte ende av kammeret inneholder en kanal med en dyse med forutbestemt diameter, som fører inn i et tilgrensende kammer som er blitt holdt ved atmosfæretrykk. Under innhenting av prøven beveges det forskyvbare stempelet i prøvekam-meret og bevirker utdriving av vannet gjennom dysen og inn i det tilstøtende atmosfærekammer. Ettersom vannets strømningshastig-het gjennom dysen er forutbestemt ved størrelsen av den valgte dyse, kan den hastighet hvormed prøven innføres reguleres. Before the tool is used, this piston is moved to the end of the sample chamber which borders the sample inlet in the sample chamber. The compartment that is formed on the other side of the piston is then filled with water. The opposite end of the chamber contains a channel with a nozzle of predetermined diameter, which leads into an adjacent chamber which has been maintained at atmospheric pressure. During collection of the sample, the displaceable piston in the sample chamber is moved and causes the water to be expelled through the nozzle and into the adjacent atmospheric chamber. As the water flow rate through the nozzle is predetermined by the size of the selected nozzle, the speed at which the sample is introduced can be regulated.

Selv om bruken av vannpute har minsket problemet med errosjon under innhenting av prøven, er der fremdeles visse vanske-ligheter. Ved slike høye trykk som forekommer i et borehull er der f.eks. en endelig komprimering av vannet i vannputen under de innledende faser av prøvetakingsprosessen. Denne kompresjon er tilstrekkelig til å bevirke en innledende errosjon av det løst konsolliderte materiale som grenser til prøvetakerkanalen. Dessuten nødvendiggjør rommet som opptas av vannputesystemet et lengre verktøy. Denne ytterligere lengde kan føre til problemer ved nedsenking eller fjerning av verktøyet inn i eller ut av borehullet. Although the use of a water cushion has reduced the problem of erosion during sample collection, there are still certain difficulties. At such high pressures that occur in a borehole, there is e.g. a final compression of the water in the water cushion during the initial stages of the sampling process. This compression is sufficient to cause an initial erosion of the loosely consolidated material adjacent to the sampler channel. Also, the space occupied by the water cushion system necessitates a longer tool. This additional length can cause problems when sinking or removing the tool into or out of the borehole.

Et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er rettet mot et apparat for innhenting av prøver av fluider fra jordformasjoner som er beliggende rundt et borehull, omfattende: prøveoppsamlings-organer for opprettelse av kommunikasjon mellom apparatet og en omliggende jordformasjon, hvilke prøveoppsamlingsorganer innbefatter minst én styreventil som regulerer innstrømningen av fluider fra jordformasjonen inn i prøveapparatet, organer for anvendelse av trykket i fluidene i formasjonen forut for oppsamlingen av en prøve for å trykke styreventilen mot dens stengte stilling der den søker å begrense innstrømningen av fluider i prøveapparatet, organer for anvendelse av trykket i formasjonsfluidene når en prøve blir tatt for å trykke styreventilen mot dens åpne stilling, samt organer for tilsetting av en differen sialkraft på styreventilen, hvorved styreventilen vil åpne og forbli åpen så lenge kraften fra trykket i formasjonsfluidene under oppsamlingen av en prøve overskrider en brøkdel av kraften på grunn av for-oppsamlingstrykket, for derved å tilveiebringe regulert innstrømning av formasjonsfluider i prøveapparatet. One aspect of the present invention is directed to an apparatus for obtaining samples of fluids from soil formations located around a borehole, comprising: sample collection means for establishing communication between the apparatus and a surrounding soil formation, which sample collection means includes at least one control valve that regulates the inflow of fluids from the soil formation into the sampling apparatus, means for applying the pressure in the fluids in the formation prior to the collection of a sample to press the control valve towards its closed position where it seeks to limit the inflow of fluids into the sampling apparatus, means for applying the pressure in the formation fluids when a sample is taken to press the control valve towards its open position, as well as means for applying a differential force to the control valve, whereby the control valve will open and remain open as long as the force from the pressure in the formation fluids during the collection of a sample exceeds a fraction of the force p and due to the pre-gathering pressure, thereby providing a regulated inflow of formation fluids into the test apparatus.

Et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er rettet mot en fremgangsmåte for innhenting av prøver av fluider fra jordformasjonen som er beliggende rundt et borehull, omfattende: opprettelse av kommunikasjon mellom et apparat som er innrettet til å innhente slike fluidprøver og en omliggende jordformasjon, anvendelse av trykket i fluidene i slik formasjon forut for oppsamling av en prøve på en måte som begrenser innstrømningen av fluider i apparatet, anvendelse av trykket i fluidene i slik formasjon når en prøve blir tatt på en måte som motvirker nevnte innsnevring av tilstrømningen av fluider inn i apparatet, og tilsetting av differensialkraft på en måte som påvirker innstrøm-ningen av fluider i apparatet, hvorved fluider vil strømme inn i apparatet så lenge kraften fra trykket i formasjonsfluidene under oppsamlingen av en prøve overskrider en brøkdel av kraften på grunn av for-oppsamlingstrykket, for derved å tilveiebringe regulert innstrømning av formasjonsfluider i prøveapparatet. Another aspect of the present invention is directed to a method for obtaining samples of fluids from the soil formation located around a borehole, comprising: establishing communication between an apparatus adapted to obtain such fluid samples and a surrounding soil formation, application of the pressure in the fluids in such formation prior to collecting a sample in a manner that restricts the inflow of fluids into the apparatus, applying the pressure in the fluids in such formation when a sample is taken in a manner that counteracts said constriction of the inflow of fluids into the apparatus, and adding differential force in a manner that affects the inflow of fluids into the apparatus, whereby fluids will flow into the apparatus as long as the force from the pressure in the formation fluids during the collection of a sample exceeds a fraction of the force due to the pre-collection pressure, thereby to provide regulated inflow of formation fluids into the test apparatus .

Formasjons-prøvetakerapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse fremskaffer følgelig en regulering av strømmen av formasjonsfluider inn i prøvetakerapparatet basert på endringen av trykket i formasjonsfluidene under prøvetakingprosessen. Denne oppfinnelse reduserer ytterligere problemet med errosjon av tilgrensende formasjoner så vel som de mange tilknyttede vanske-ligheter. Videre reduserer foreliggende oppfinnelse errosjons-problemet uten vesentlig forlengelse av verktøyet. The formation sampling apparatus according to the present invention consequently provides a regulation of the flow of formation fluids into the sampling apparatus based on the change of pressure in the formation fluids during the sampling process. This invention further reduces the problem of erosion of adjacent formations as well as the many associated difficulties. Furthermore, the present invention reduces the erosion problem without significantly lengthening the tool.

Foreliggende oppfinnelse skal beskrives nærmere i det føl-gende under henvisning til tegningen hvor: Figur 1 viser et fluidprøvetakerapparat ifølge foreliggende oppfinnelse slik det kan fremstå i borehullet; Figur 2 er en delvis skjematisk fremstilling av fluidprøve-takerapparatet ifølge foreliggende oppfinnelse. The present invention shall be described in more detail in the following with reference to the drawing where: Figure 1 shows a fluid sampling apparatus according to the present invention as it may appear in the borehole; Figure 2 is a partial schematic representation of the fluid sampling apparatus according to the present invention.

Et fluidprøvetakerapparat 10 ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i figur 1 slik det fremtrer i et borehull 12. Fluid-prøvetakerapparatet 10 er opphengt i en flerlederkabel 11 som ikke bare bærer apparatet 10, men som også inneholder de forskjellige elektriske ledninger som er nødvendige for drift av fluidprøvetakerapparatet 10. (Kabelen 11 betegnes ofte som "wireline".) Apparatet 10 nedsenkes i et borehull 12 opphengt i kabelen 11 inntil den er beliggende nær et spesielt formasjons-parti 13 der det er ønskelig å oppsamle en prøve av de fluider som forefinnes i denne formasjon 13. Kabelens 11 motsatte ende er i sin tur oppviklet på vanlig måte og henger ned fra en vinsj 14 ved jordoverflaten. Noen av ledningene i kabelen 11 er kop-let til en bryter 15 for selektiv tilkopling av apparatet 10 til en kraftkilde 16. Andre ledninger i kabelen 11 er forbundet med et konvensjonelt indikerings- og registreringsapparat 17 som brukes til å overvåke driften av apparatet 10. Med sikte på et antall tester som skal utføres under en enkelt tripp ned i borehullet 12 omfatter fluidprøvetakerapparatet 10 typisk et til-svarende antall virkårlig anordnete prøveoppsamlingsorganer 20. Hvert av disse prøveoppsamlingsorganer 20 er generelt i stand til å arbeide uavhengig for innhenting av så mange prøver som er ønskelig. Noen av standardkomponentene samt driften av slike prøveoppsamlingsorganer 20 er allerede omtalt i søknadsbeskrivel-sens generelle del. For eksempel er det bemerket at prøve opp-samlingsorganene 20 innbefatter et utskyvbart utspring 18 som er i stand til å opprette en avtettet grenseflate med formasjonen 13, det vil si for å unngå at der tas prøver av borehull- (i mot-setning til formasjons-)fluider og -gasser i tillegg til eller istedenfor fluidene i formasjonen 13. Som tidligere omtalt er det viktig at prøven tas på en måte som reduserer errosjonen av formasjonen 13 nær prøveoppsamlingsorganene 20 for å opprettholde denne avtettede grenseflate mellom utspringet 18 og formasjonen 13. De komponenter ifølge foreliggende oppfinnelse som gjør denne kontrollerte oppsamling av en prøve mulig, er skjematisk vist i figur 2. A fluid sampling apparatus 10 according to the present invention is shown in Figure 1 as it appears in a borehole 12. The fluid sampling apparatus 10 is suspended in a multi-conductor cable 11 which not only carries the apparatus 10, but which also contains the various electrical wires necessary for operation of the fluid sampling device 10. (The cable 11 is often referred to as "wireline".) The device 10 is lowered into a borehole 12 suspended in the cable 11 until it is located close to a special formation part 13 where it is desirable to collect a sample of the fluids that are present in this formation 13. The opposite end of the cable 11 is in turn wound up in the usual way and hangs down from a winch 14 at the ground surface. Some of the wires in the cable 11 are connected to a switch 15 for selectively connecting the device 10 to a power source 16. Other wires in the cable 11 are connected to a conventional indicating and recording device 17 which is used to monitor the operation of the device 10. With a view to a number of tests to be carried out during a single trip down the borehole 12, the fluid sampling apparatus 10 typically comprises a corresponding number of randomly arranged sample collection means 20. Each of these sample collection means 20 is generally capable of working independently to obtain as many samples which is desirable. Some of the standard components as well as the operation of such sample collection bodies 20 have already been discussed in the general part of the application description. For example, it is noted that the sample collection means 20 include an extendable projection 18 which is able to create a sealed interface with the formation 13, that is to avoid sampling boreholes (as opposed to formation -)fluids and gases in addition to or instead of the fluids in the formation 13. As previously discussed, it is important that the sample is taken in a way that reduces the erosion of the formation 13 near the sample collection means 20 in order to maintain this sealed interface between the outcrop 18 and the formation 13. The components according to the present invention which make this controlled collection of a sample possible are schematically shown in figure 2.

Prøveoppsamlingsorganene 20 omfatter en kanal 21 som fører fra utspringet 18 til to ventiler. Én av disse ventiler er en referansetrykkventil 22 og den andre er en strømledningsventil 23. Prøveoppsamlingsorganene 20 omfatter også en styreventil 26 som er tilkoplet ventilene 22 og 23 via kanaler henholdsvis 24 og 28, og minst ett prøvekammer 35 som er forbundet med styreventilen 26 via en kanal 33. Styreventilen 26 har tre kammere 25, 29 og 32. Kanalen 24 fra referanstrykkventilen 22 munner ut i kammeret 25. Kanalen 28 fra strømledningsventilen 23 munner ut i kammeret 29 og kanalen 33 som fører til prøvekammeret 35 munner ut i kammer 32. Skillevegger mellom de forskjellige kammere25, 29 og 32 hindrer fluidstrømning mellom disse. For eksempel kan kammeret 25 anvendes til å innesperre referansetryk-ket i formasjonen slik det skal beskrives. Skilleveggen mellom kamrene 29 og 32 omfatter imidlertid en liten åpning 31 som i åpen tilstand tillater fluidstrømning mellom disse kammere. Åpningen 31 kan stenges ved bevegelse av en sleide 30 som er montert i styreventilen 26. Sleiden 30 og de forskjellige kam.^" mere 25, 29 og 32 er driftsmessig anordnet i styreventilen 26 slik at eventuelt fluidtrykk i kammeret 25 vil søke å tvinge sleiden 30 i en retning som stenger åpningen 31. Derimot vil eventuelt fluidtrykk i kammeret 29 søke å tvinge sleiden 30 i en retning som åpner åpningen 31. Styreventilen 26 inneholder også en fjær 34 som er anordnet for å presse sleiden 30 i en retning der den søker å åpne åpningen 31. The sample collection means 20 comprise a channel 21 which leads from the outlet 18 to two valves. One of these valves is a reference pressure valve 22 and the other is a flow line valve 23. The sample collection means 20 also comprise a control valve 26 which is connected to the valves 22 and 23 via channels 24 and 28 respectively, and at least one sample chamber 35 which is connected to the control valve 26 via a channel 33. The control valve 26 has three chambers 25, 29 and 32. The channel 24 from the reference pressure valve 22 opens into chamber 25. The channel 28 from the power line valve 23 opens into chamber 29 and the channel 33 leading to the sample chamber 35 opens into chamber 32. Partition walls between the different chambers 25, 29 and 32 prevents fluid flow between them. For example, the chamber 25 can be used to confine the reference pressure in the formation as will be described. The dividing wall between the chambers 29 and 32, however, comprises a small opening 31 which in the open state allows fluid flow between these chambers. The opening 31 can be closed by movement of a slide 30 which is mounted in the control valve 26. The slide 30 and the various chambers 25, 29 and 32 are operationally arranged in the control valve 26 so that any fluid pressure in the chamber 25 will try to force the slide 30 in a direction that closes the opening 31. In contrast, any fluid pressure in the chamber 29 will seek to force the slide 30 in a direction that opens the opening 31. The control valve 26 also contains a spring 34 which is arranged to press the slide 30 in a direction in which it seeks to open the opening 31.

Når verktøyet 10 er nedsenket i borehullet 12, og utspringet 18 har opprettet kontakt med formasjonen 13, åpnes referansetrykkventilen 22. Derved tillates en liten mengde formasjonsfluid å strømme gjennom ledningen 21, ventilen 22, ledningen 24, og inn i kammeret 25 i styreventilen 26. Dimensjonene til ledningen 21, ventilen 22, ledningen 24 og kammeret 25 er slik valgt at volumet av formasjonsfluid som faktisk strømmer mens denne innledende trykkmåling utføres blir minst mulig, samtidig som den likevel skaffer tilstrekkelig kompressibelt fluidvolum til å bevirke bevegelse av sleiden 30. En trykkføler 27 er også i kommunikasjon med ledningen 21. Denne trykkføler 27 er i stand til å avføle det statiske trykk i fluidene i formasjonen 13 som foreligger forut for innhenting av en prøve av disse fluider. Det trykk som avføles av føleren 27 kommuniseres til registre-ringsapparatet 17 på overflaten gjennom kabelen 11. Dette innledende statiske eller for-innsamlingstrykk virker også som et referansetrykk for foreliggende oppfinnelse. When the tool 10 is immersed in the borehole 12, and the projection 18 has made contact with the formation 13, the reference pressure valve 22 is opened. This allows a small amount of formation fluid to flow through the line 21, the valve 22, the line 24, and into the chamber 25 of the control valve 26. The dimensions of the line 21, the valve 22, the line 24 and the chamber 25 are selected so that the volume of formation fluid that actually flows while this initial pressure measurement is being carried out is as small as possible, while still providing sufficient compressible fluid volume to cause movement of the slide 30. A pressure sensor 27 is also in communication with the line 21. This pressure sensor 27 is capable of sensing the static pressure in the fluids in the formation 13 which is present prior to obtaining a sample of these fluids. The pressure sensed by the sensor 27 is communicated to the recording device 17 on the surface through the cable 11. This initial static or pre-collection pressure also acts as a reference pressure for the present invention.

Når verktøyet 10 nedsenkes i borehullet 12 er strømlednings-ventilen 23 normalt stengt og forblir stengt under innledende avføling av det statiske trykk i formasjonsfluidene ved hjelp av føleren 27. Ledningen 28 og kammeret 29 i ventilen 26 er derfor ved atmosfæretrykk, hvilket er vesentlig mindre enn det typisk statiske trykk i formasjonsfluidene. Trykket i kammeret 25 er derfor typisk vesentlig større enn trykket i kammeret 29. Selv om sleiden 30 i styreventilen 26 av fjæren 34 trykkes mot sin åpne stilling, er denne fjær 34 slik valgt at den kraft den utøver er ubetydelig sammenlignet med forskjellen mellom det statiske formasjonstrykk og atmosfæretrykket. Av denne grunn vil styreventilen 26 typisk stenge når referansetrykkventilen 22 er åpnet, idet sleiden 30 i styreventilen 26 drives til tet-ningsinngrep med åpningen 31 som foreligger mellom kamrene 29 When the tool 10 is immersed in the borehole 12, the flow line valve 23 is normally closed and remains closed during initial sensing of the static pressure in the formation fluids by means of the sensor 27. The line 28 and the chamber 29 in the valve 26 are therefore at atmospheric pressure, which is significantly less than the typical static pressure in the formation fluids. The pressure in the chamber 25 is therefore typically significantly greater than the pressure in the chamber 29. Even if the slide 30 in the control valve 26 is pressed towards its open position by the spring 34, this spring 34 is chosen so that the force it exerts is negligible compared to the difference between the static formation pressure and atmospheric pressure. For this reason, the control valve 26 will typically close when the reference pressure valve 22 is opened, as the slide 30 in the control valve 26 is driven into sealing engagement with the opening 31 that exists between the chambers 29

og 32.and 32.

Ved prøvetaking sluttes bryteren 15 og de passende magnet-ventiler (ikke vist) i verktøyet 10 aktiveres av kraftkilden 16 for stengning av referansetrykkventilen 22 og åpning av strøm-ledningsventilen 23. Ved stengning av ventilen 22 blir det statiske referansetrykk avstengt i kammeret 25 i ventilen 26. Åpningen av strømledningsventilen 23 bringer det dynamiske fluidtrykk i formasjonen inn i styreventilens 26 kammer 29. Dette trykk i kombinasjon med kraften som utøves av fjæren 34 er typisk større enn det opprinnelige statiske referanse-fluidtrykk i formasjonen som er innestengt i kammeret 25. Sleiden 30 i ventilen 26 beveges følgelig til sin åpne stilling, under komprimering av fluidet som er innestengt i referansetrykkretsen, og formasjonsfluid tillates å strømme gjennom åpningen 31 og fra kammeret 29 til kammeret 32 og inn i ledningen 33 som fører fra kammeret 32 til prøvekammeret 35. Ettersom volumet i prøvekam-meret 35 er stort sammenlignet med volumet av formasjonsfluider i de forskjellige strømledninger og ventiler som hittil er beskrevet, er der typisk et svakt trykkfall i ventilens 26 kammer 29. Dette trykkfall skjer som følge av strømningen av formasjonsfluider gjennom formasjonen, og i de forskjellige ledninger og ventiler og inn i prøvekammeret 35. Når trykket i kammeret 29 faller i den grad at den samlede kraft fra trykket i kammeret 26 pluss kraften på grunn av fjæren 34 er mindre enn kraften fra det innestengte statiske formasjonstrykk i kammeret 25, vil styreventilen 26 stenge. Styreventilen 26 vil forbli stengt inntil formasjons-fluidtrykket i kammeret 29 øker til det nødvendige minimumtrykk for den samlede kraft fra trykket og fjæren 34 for igjen å åpne ventilen 26. During sampling, the switch 15 is closed and the appropriate solenoid valves (not shown) in the tool 10 are activated by the power source 16 to close the reference pressure valve 22 and open the flow line valve 23. When closing the valve 22, the static reference pressure is shut off in the chamber 25 of the valve 26. The opening of the flowline valve 23 brings the dynamic fluid pressure in the formation into the chamber 29 of the control valve 26. This pressure in combination with the force exerted by the spring 34 is typically greater than the original static reference fluid pressure in the formation confined in the chamber 25. Sleiden 30 in valve 26 is consequently moved to its open position, compressing the fluid trapped in the reference pressure circuit, and formation fluid is allowed to flow through opening 31 and from chamber 29 to chamber 32 and into conduit 33 leading from chamber 32 to sample chamber 35. As the volume in the sample chamber 35 is large compared to the volume of formation fluids in the fo various power lines and valves that have been described so far, there is typically a slight pressure drop in the chamber 29 of the valve 26. This pressure drop occurs as a result of the flow of formation fluids through the formation, and in the various lines and valves and into the test chamber 35. When the pressure in the chamber 29 falls to the extent that the combined force from the pressure in the chamber 26 plus the force due to the spring 34 is less than the force from the trapped static formation pressure in the chamber 25, the control valve 26 will close. The control valve 26 will remain closed until the formation fluid pressure in the chamber 29 increases to the required minimum pressure for the combined force from the pressure and the spring 34 to open the valve 26 again.

I praksis vil styreventilen 26 enten forbli åpen i en slik stilling at de motsatte krefter er i balanse eller den vil hurtig veksle mellom sin åpne og stengte stilling inntil prøve-kammeret 35 til slutt er fylt. Fyllingen av prøvekammeret 35 kan avføles for eksempel ved hjelp av en trykkføler 27. Denne trykkinformasjon kan igjen kommuniseres til registreringsutsty-ret 17 på overflaten gjennom kabelen 11. Når prøvekammeret 35 er fylt, åpnes referansetrykkventilen 22 og strømledningsventi-len 23 vil igjen stenge slik at prøven kan frigjøres eller føres til overflaten. In practice, the control valve 26 will either remain open in such a position that the opposing forces are in balance or it will quickly alternate between its open and closed position until the sample chamber 35 is finally filled. The filling of the sample chamber 35 can be sensed, for example, by means of a pressure sensor 27. This pressure information can again be communicated to the recording equipment 17 on the surface through the cable 11. When the sample chamber 35 is filled, the reference pressure valve 22 is opened and the power line valve 23 will close again so that the sample can be released or brought to the surface.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det følgelig mulig å styre strømmen av formasjonsfluider inn i prøvekammeret 35 basert på valg av fjærkraft som utøves av fjæren 34. Denne konstruksjon reduserer de innledende trykkbølger som ellers ville forekomme med vannputen i de eksisterende verktøy. Foreliggende oppfinnelse skaffer også styring av trykkfallet som skjer idet formasjonsfluider strømmer inn i prøvekammeret 35. With the help of the present invention, it is consequently possible to control the flow of formation fluids into the test chamber 35 based on the selection of spring force exerted by the spring 34. This design reduces the initial pressure waves that would otherwise occur with the water cushion in the existing tools. The present invention also provides control of the pressure drop that occurs as formation fluids flow into the sample chamber 35.

Etter at en utføringsform av foreliggende oppfinnelse så-ledes er beskrevet, vil det være klart at endringer kan utføres i størrelsen, formen eller konstruksjonen av enkelte av de After an embodiment of the present invention has been thus described, it will be clear that changes can be made in the size, shape or construction of some of the

deler eller fluidkretser som her er beskrevet, uten å avvike fra foreliggende oppfinnelse slik den angitt i de etterfølgende krav. En slik modifikasjon vil det for eksempel være å erstatte fjæren 34 og sleiden 30 med en sleide som har et noe større overflateareal frilagt i kammeret 29 enn det som er frilagt i kammeret 25. parts or fluid circuits described here, without deviating from the present invention as stated in the following claims. Such a modification would be, for example, to replace the spring 34 and the slide 30 with a slide which has a slightly larger surface area exposed in the chamber 29 than that which is exposed in the chamber 25.

Claims

1. Apparatus for obtaining samples of fluids from soil formations around a borehole, characterized in that it comprises: sample collection means for creating communication between the apparatus and a surrounding soil formation, which sample collection means include at least one control valve that regulates the inflow of fluids from the soil formation into the sample apparatus, means for applying the pressure in the fluids in the formation prior to the collection of a sample to press the control valve towards its closed position where it seeks to limit the inflow of fluids into the sample apparatus, means for applying the pressure in the formation fluids when a sample is taken to press the control valve towards its open position, as well as means for adding a differential force to the control valve, whereby the control valve will open and remain open as long as the force from the pressure in the formation fluids during the collection of a sample exceeds a fraction of the force due to the pre-collection pressure, thereby providing regulated inflow of formation fluids in the test apparatus.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sample collection means further comprise a projection which is arranged to be pushed out from the apparatus into contact with the formation, which projection includes at least one channel which establishes communication with the formation as soon as the projection is pushed out.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control valve comprises a housing and a slide mounted in the housing in a way that causes movement of the slide between an open position that allows flow of formation fluid through the control valve and a closed position where flow of fluid is prevented.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the control valve further comprises wall sections that define a first chamber in the housing which is oriented in the control valve so that any pressure in the first chamber presses the control valve slide towards its closed position, and that the means for applying - the collection pressure comprises a reference pressure valve in communication with the channel and the first chamber in the control valve.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the control valve further comprises wall sections which form another chamber in the housing which is oriented so that any pressure in the second chamber presses the slide of the control valve towards its open position, and that the means for supplying fluid pressure below collection of a sample comprises a flow line valve in communication with the cannula and the second chamber of the control valve.

6. Apparatus according to one of claims 3, 4 and 5, characterized in that the means for applying a differential force comprise a spring which is placed between the control valve housing and the slide in the control valve.

7. Apparatus according to one of claims 3, 4 and 5, characterized in that the means for applying a differential force comprise slide end parts of different surface areas included in the slide.

8. Procedure for obtaining fluid samples from soil formations around a borehole, characterized by: establishment of communication between an apparatus adapted to obtain such fluid samples and a surrounding ford formation, application of the pressure in the fluids in such formation prior to collection of a sample in a manner that limits the inflow of fluids into the apparatus, application of the pressure in the fluids in such formation when a sample is taken in a manner which counteracts said constriction of the flow of fluids into the apparatus, and adding differential force in a manner that affects the inflow of fluids into the apparatus, whereby fluids will flow into the apparatus as long as the force from the pressure in the formation fluids during the collection of a sample exceeds a fraction of the force due to the pre-collection pressure, thereby providing regulated inflow of formation fluids into the test apparatus.

9. Method according to claim 8, characterized in that the communication creation step comprises pushing out a projection from the device into contact with the surrounding formation.

10. Method according to claim 8, characterized in that the step of applying the pre-collection pressure includes dropping a small amount of formation fluid into a part of the apparatus prior to collecting a sample.

11. Method according to claim 10, characterized in that the small amount of formation fluid is enclosed in a part of the apparatus to thereby constitute a reference pressure.