RU2603646C1 - Пробоотборник текучей среды под давлением для мониторинга геологического газохранилища - Google Patents
Пробоотборник текучей среды под давлением для мониторинга геологического газохранилища Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603646C1 RU2603646C1 RU2015127084/03A RU2015127084A RU2603646C1 RU 2603646 C1 RU2603646 C1 RU 2603646C1 RU 2015127084/03 A RU2015127084/03 A RU 2015127084/03A RU 2015127084 A RU2015127084 A RU 2015127084A RU 2603646 C1 RU2603646 C1 RU 2603646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- fluid
- piston
- elastic element
- pressure
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/087—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters
- E21B49/088—Well testing, e.g. testing for reservoir productivity or formation parameters combined with sampling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
- E21B49/081—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells with down-hole means for trapping a fluid sample
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технической области разработки подземных недр, разработки газоносного пласта-коллектора, к области мониторинга геологического объекта хранилища газа. Техническим результатом является повышение эффективности отбора образца флюида под давлением, обеспечение полного наполнения камеры пробоотборника и передача флюида за пределы камеры при контроле давления. Устройство отбора проб флюидов под давлением из скважины содержит камеру пробоотборника, определяющую внутренний объем для приема флюида, корпус, расположенный сверху на камере пробоотборника, средства циркуляции флюида в указанной камере, средства удержания флюида в указанной камере и средства перекачки флюида за пределы указанной камеры. Указанный корпус содержит упругий элемент и средства для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента, которые содержат кольцо с прорезью, которое взаимодействует с ручкой для сжатия и снятия натяжения упругого элемента. Средства удержания содержат первый поршень, выполненный с возможностью открывать или преграждать вход флюида в нижнюю часть указанной камеры. Также указанный первый поршень перемещается посредством упругого элемента, расположенного в камере, наполненной маслом. Указанные средства перекачки содержат средства контроля опускания второго поршня с верхней части в направлении нижней части указанной камеры, так что указанный флюид остается под постоянным давлением в камере. Способ мониторинга разработки подземного геологического объекта реализуется с использованием указанного устройства и содержит отбор проб флюида под давлением посредством контролируемой скважины, а также включает этап активирования ручки, так что сжимается упругий элемент. Затем опускают устройство в положении "открыто" в контролируемую скважину посредством кабеля, закрепленного на верхней части устройства. Далее на определенной глубине устройство оставляют в положении "открыто" в течение определенного промежутка времени. Далее активируют ручку, так что снимается натяжение упругого элемента и устройство переходит в положении "закрыто" и поднимают устройство на поверхность. Указанный флюид перекачивают за переделы камеры устройства давлением на верхний поршень, сохраняя при этом давление под контролем посредством датчика давления, так что давление в камере остается постоянным и осуществляют анализы отобранного флюида. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Изобретение относится к технической области разработки подземных недр, как-то разработки газоносного пласта-коллектора (хранение/откачка газа, добыча газа) и мониторингу этих работ (загрязнение водоносных пластов при реализации работ). Конкретно, изобретение относится к области мониторинга геологического объекта хранилища газа, такого как диоксид углерода (СО2) или метан.
В частности, изобретение относится к устройствам отбора проб флюидов и, в частности, к устройству отбора флюидов под давлением в скважине, трубопроводе, трубе или в аналогичных местах.
Флюиды, находящиеся в скважинах, часто необходимо отбирать, для определения их состава с целью выделения геологических коллекторов, в частности, для мониторинга геологического объекта хранилища газа.
Чтобы проследить изменение флюидов, закаченных в пористую среду, предпринимателями разработаны многочисленные методы.
Известны, например, методы геохимического мониторинга объектов геологического хранилища СО2, основанных на исследовании летучих видов (especes volatiles). Эти методы описаны в патентных документах FR 2.972.758 (6283) и FR 2.974.358 (6297).
Эти методы применяются, главным образом, на уровне двух блоков:
- на уровне пласта-коллектора/соляных водоносных пластов, где главная цель состоит в количественном определении растворенного СО2 и осевшего и, следовательно, установить фактический баланс массы;
- на уровне водоносных пластов, лежащих поверх породного слоя (cap-rock), где главная цель состоит в том, чтобы возможно раньше диагностировать утечку.
Чтобы претворить на практике эти методы, необходимо располагать устройством отбора проб флюидов под давлением в скважине, пробуренной сквозь геологическую формацию. Такое устройство называется пробоотборником.
Известны устройства для отбора проб, так называемые FTS (Flow Through Sampler), которые позволяют получить образцы флюида из скважины, пробуренной сквозь геологическую формацию. Такое устройство состоит из камеры пробоотборника с пружинным клапаном на каждом конце. Блокировочный механизм соединяет затворы и удерживает их вместе открытыми. Выше камеры находится часовой механизм, который программирует время закрытия, и механизм выключения, который освобождает затворы. На нижнем конце находятся средства, которые обеспечивают проникновение флюида. Наверху находится разъем кабеля для фиксации кабеля.
Из патента US 5945611 А известно устройство отбора образцов флюидов под давлением в трубопроводе, трубе или аналогичных местах. Это устройство содержит множество поршней, корпус, содержащий общий проход, в котором указанные поршни монтируются с возможностью перемещения скольжением, боковой вход и боковое выходное отверстие, расположенное внутри указанного прохода и которое сообщается с трубопроводом, причем указанные входное и выходное отверстия расположены таким образом, что движение поршней может закрывать и открывать указанные входное и выходное отверстия.
Из патента US 5896926 известно устройство для отбора на месте образцов флюидов подземного водоносного пласта в статическом состоянии, без пертурбации окружающей среды, но содержащее «пакер», чтобы изолировать систему отбора проб относительно зоны, расположенной выше над ней, а также систему откачки непосредственно в указанном пробоотборнике для «засоса» флюида в камеру пробоотборника.
Изобретение имеет задачей разработку устройства отбора проб флюидов под давлением из скважины, которое позволяет отбирать образцы флюида под давлением, обеспечивая полное наполнение камеры пробоотборника и передачу флюида за пределы камеры при контроле давления.
Для решения этой задачи устройство содержит, с одной стороны, поршень, контролируемый пружиной, который погружен в камеру с маслом, для отбора образца флюида и, с другой стороны, второй поршень для выталкивания флюида при передаче.
Устройство удерживается в открытом или закрытом положении сжатой пружиной, помещенной в наполненной маслом камере. Содержащееся в камере пружины масло позволяет амортизировать эффект декомпрессии и производить отбор проб без рывков.
Устройство позволяет сохранять отобранный флюид благодаря механическому действию твердого поршня сквозь ручной затвор. Эта конструкция позволяет исключить ртутные системы или системы с флюидным поршнем и позволяет сохранить весь или часть флюида в условиях контролируемого давления. Более того, эта конструкция позволяет исключить компенсационную камеру и камеру с маслом по типу используемой практически всеми известными пробоотборниками.
Устройство согласно изобретению
В общем плане, изобретение относится к устройству отбора проб флюидов под давлением из скважины, содержащему камеру пробоотборника (01), определяющую внутренний объем для приема флюида, корпус (10, 03, 08), расположенный сверху на камере пробоотборника, средства циркуляции флюида в указанной камере, средства удержания флюида в указанной камере и средства перекачки флюида за пределы указанной камеры. Согласно изобретению:
- средства удержания содержат первый поршень (05), выполненный с возможностью открывать или преграждать вход флюида в нижнюю часть камеры (01), причем первый поршень перемещается средствами, содержащими упругий элемент (20), расположенный в камере, наполненной маслом;
- средства перекачки, содержащие средства контроля опускания второго поршня (02) с верхней части в направлении нижней части камеры, так что флюид остается под постоянным давлением в камере (01).
Согласно изобретению, первый поршень (05) может быть связан с упругим элементом (20) посредством прямолинейного элемента (04, 07), так что когда упругий элемент (20) сжат, прямолинейный элемент выталкивает первый поршень (05) из камеры пробоотборника (01) и позволяет флюиду войти в камеру пробоотборника (01). Когда же упругий элемент (20) не нагружен, прямолинейный элемент взаимодействует со вторым поршнем (02) и герметично закрывает камеру пробоотборника (01) в ее верхней части, и прямолинейный элемент поднимает первый поршень (05) и герметично закрывает камеру пробоотборника (01) в ее нижней части.
Согласно форме осуществления, прямолинейный элемент содержит шток (04), второй поршень (02) имеет центральное отверстие, что позволяет верхней части штока (04) скользить и обеспечивает герметичное запирание нижней частью штока (04), причем диаметр нижней части штока (04) больше, чем диаметр верхней части.
Камера пробоотборника (01) может быть закрыта в своей нижней части наконечником (06), который снабжен, по меньшей мере, одним первым отверстием, причем наконечник (06) имеет длину, которая позволяет первому поршню (05) впустить флюид в камеру пробоотборника (01) через первое отверстие, когда упругий элемент (20) сжат.
Согласно изобретению, средства циркуляции могут содержать, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие флюида в верхней части камеры и, по меньшей мере, одно второе отверстие на наконечнике (06).
Корпус (10, 03, 08) может содержать, по меньшей мере, одну трубу (10, 03, 08), причем корпус содержит упругий элемент (20) и средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента (20).
Средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента (20) могут содержать кольцо с прорезью (09), которое монтируют с возможностью скольжения в корпусе (10, 03, 08) и которое взаимодействует с ручкой (23) для сжатия и снятия натяжения упругого элемента (20).
Средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента (20) могут быть соединены с электрическим двигателем или с часовым механизмом (24).
Электрический двигатель или часовой механизм (24) могут быть позиционированы в трубе (11), содержащей игольчатый затвор (26) и фитинг высокого давления для наполнения маслом камеры упругого элемента (20).
Упругий элемент (20) может представлять собой пружину или набор пружинных шайб типа Belleville.
Согласно изобретению, поршень перекачки (12) может монтироваться таким образом, что толкает второй поршень (02), причем поршень перекачки (12) полый внутри и выполнен так, что штырь (04) скольжением перемещается внутрь.
Наконечник (06) может быть демонтирован с указанной камеры пробоотборника (01) и заменен наконечником (13) без отверстия, что позволяет удерживать указанный первый поршень (05) внутри указанной камеры.
Наконец, согласно изобретению, первый поршень (05) может быть снабжен игольчатым затвором (25) и фитингом высокого давления, что обеспечивает удаление флюида из камеры пробоотборника (01).
Изобретение относится также к использованию устройства по одному из предыдущих требований, в котором реализуется мониторинг разработки подземного геологического объекта путем отбора проб флюида под давлением посредством контролируемой скважины, отличающемуся тем, что реализуются следующие этапы:
- активируют ручку, так что сжимается упругий элемент;
- опускают устройство в положении «открыто» в контролируемую скважину посредством кабеля, закрепленного на верхней части устройства;
- на определенной глубине устройство оставляют в положении «открыто» в течение определенного промежутка времени;
- активируют ручку, так что снимается натяжение упругого элемента и устройство переходит в положение «закрыто»;
- поднимают устройство на поверхность;
- указанный флюид перекачивают за пределы камеры устройства давлением на верхний поршень, сохраняя при этом давление под контролем посредством датчика давления, так что давление в камере остается постоянным;
- осуществляют анализы отобранного флюида.
Разработка подземного геологического объекта может состоять в мониторинге геологического объекта СО2, или в мониторинге объекта хранения/откачки природного газа, или в мониторинге объекта разработки сланцевого газа.
Другие признаки и преимущества устройства согласно изобретению станут очевидными из нижеследующего описания неограничивающих примеров осуществления изобретения, приводимых со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает устройство в положении «открыто». Фигура справа представляет разрез по оси А-А с фигуры слева;
Фиг. 2 - нижнюю часть устройства;
Фиг. 3 - устройство в положении «закрыто». Фигура в центре представляет разрез по оси В-В с фигуры слева, а фигура справа - разрез по оси С-С с фигуры в центре;
Фиг. 4 - центральную часть устройства;
Фиг. 5 - верхнюю часть устройства;
Фиг. 6 - распределение флюида, отобранного в нижней части устройства;
Фиг. 7 - положение в форме «передача». Фигура в центре представляет разрез по оси А-А с фигуры слева с наполненной флюидом камерой, а фигура справа - разрез по оси А-А с фигуры слева с опустошенной камерой;
Фиг. 8, 9 и 10 иллюстрируют трехмерные изображения устройства.
Детальное описание устройства
Устройство согласно изобретению для отбора проб флюида под давлением основано на принципе так называемых пробоотборников FTS (Flow Through Sampler), в которых жидкость скважины свободно циркулирует внутрь устройства.
На фиг. 1-10 иллюстрируется устройство согласно изобретению для отбора проб флюида под давлением. На этих фигурах используются одинаковые позиции. Устройство содержит, по меньшей мере:
1 - камеру пробоотборника (01);
2 - корпус (10, 03, 08), расположенный сверху над указанной камерой пробоотборника;
3 - средства циркуляции флюида в указанной камере;
4 - средства поддержания флюида в указанной камере, и
5 - средства перекачки флюида за пределы указанной камеры.
Согласно изобретению, средства поддержания содержат один первый поршень (05), выполненный с возможностью открывать или преграждать вход флюида в нижнюю часть камеры (01), причем указанный первый поршень перемещается средствами, содержащими упругий элемент (20), который расположен в камере, наполненной маслом, внутри указанного корпуса и связан с указанным поршнем посредством штыря (04).
Средства перекачки, содержащие средства контроля опускания второго поршня (02) с верхней части в нижнюю часть указанной камеры, так что указанный флюид остается под постоянным давлением в указанной камере (01).
Описание устройства
Фиг. 1 иллюстрирует устройство в положении «открыто». Фигура справа - это разрез по оси А-А с фигуры слева. На фиг. 2 показана нижняя часть устройства. Фиг. 3 иллюстрирует устройство в положении «закрыто». Фигура по центру представляет разрез по оси В-В с фигуры слева, а фигура справа - разрез по оси С-С с фигуры по центру. Фиг. 4 показывает центральную часть устройства. Устройство согласно изобретению содержит также (фиг. 1) камеру пробоотборника (01). Эта камера служит для приема флюида под давлением (при условии дна). Камера пробоотборника может содержать кольцо (01), которое определяет внутренний объем для приема флюида. Нижняя часть камеры (01) может быть ввинчена в нижний наконечник (06), который содержит, по меньшей мере, одно отверстие для входа флюида. Что касается верхней части камеры (01), то она ввинчена в корпус (10, 03, 08). Камера содержит также отверстие в ее верхней части, так что позволяет флюиду циркулировать внутрь камеры: флюид проникает через нижнее отверстие камеры или через нижнее отверстие наконечника (06) и выходит на уровне отверстия камеры в ее верхней части.
Корпус содержит камеру, наполненную маслом, в которое погружен упругий элемент (20). Этот упругий элемент может быть представлен пружиной или набором шайб типа Belleville. Посредством распорки (07) и штока (04) он соединен с нижним поршнем (05).
Этот поршень (05) выполнен с возможностью открывать или преграждать вход флюида под давлением в нижнюю часть камеры (01). С этой целью в верхнем положении поршень (05) помещен, по меньшей мере, частично в камере (01), в ее нижней части, он герметично отсекает вход в нее (поршень содержит, например, уплотнения). В нижнем положении поршень выходит из камеры (01), открывая проход флюиду. Когда камера (01) снабжена нижним наконечником (06), этот наконечник (06) имеет длину, которая позволяет нижнему поршню (5) выйти из камеры и, следовательно, открывает проход флюиду в камеру пробоотборника (01) через отверстие.
Таким образом, когда упругий элемент (20) сжат (фиг. 1 и 2), шток (04) при помощи распорки (07) выталкивает нижний поршень (05) из камеры пробоотборника (01), так что позволяет флюиду войти в камеру. Наоборот, когда упругий элемент (20) не нагружен (фиг. 3 и 4), шток (04) поднимает нижний поршень (05), чтобы герметично закрыть камеру пробоотборника (01) в ее нижней части.
Как иллюстрируют фиг. 1 и 2, нижний поршень (05) может быть оборудован игольчатым клапаном (25) и фитингом высокого давления, который позволяет удалять флюид из камеры пробоотборника (01), когда устройство поднято, и образец флюида должен анализироваться.
Второй поршень (02), так называемый верхний поршень, позиционируют в камере (01), на ее верхнем конце, когда флюид не перекачивается за пределами камеры. Этот верхний поршень (2) выполнен с возможностью перемещения скольжением в камере с одного конца в другой. Он имеет центральное отверстие, что позволяет верхней части штока (04) скользить и обеспечивает герметичное запирание нижней частью штока (04), причем диаметр нижней части штока (04) больше, чем диаметр верхней части. Таким образом, когда упругий элемент (20) не нагружен, шток (04) взаимодействует с верхним поршнем (02), чтобы герметично закрыть указанную камеру пробоотборника (01) в ее верхней части. С этой целью шток (04) имеет заплечик, который запирает отверстие верхнего поршня (02). Этот верхний поршень (02) может быть заблокирован подогнанными блокировочными винтами (27).
Камера может быть закрыта на уровне ее верхней части одним элементом корпуса (10, 03, 08), который называется соединительным патрубком (10). Этот соединительный патрубок соединен с верхней трубой (08) посредством другой трубы (03).
Верхняя труба (08) содержит упругий элемент (20) и средства (07, 22, 09, 23) для снятия его натяжения или сжатия. Эти средства содержат:
- распорку для упора пружины (07) со шпилькой (21) и ее гайками (22);
- кольцо с прорезью (09), которое снимает натяжение или блокирует пружину в натяжении;
- ручку (23), которая удерживает пружину в натяжении.
Наконец, фиг. 5 изображает верхнюю часть устройства. Средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия указанного упругого элемента (20) связаны с электрическим двигателем или часовым механизмом (24). Эта моторная часть расположена в несущей трубе (11), которая закреплена на корпусе (10, 03, 08) на уровне верхней трубы (08). Эта моторная часть установлена на подвесной детали (14), чтобы закрепить устройство на кабеле и опустить его в скважину.
Двигатель или часовой механизм взаимодействуют с ручкой посредством оси.
Кроме того, несущая труба (11) оснащена игольчатым клапаном (26) и фитингом высокого давления для наполнения маслом камеры пружины.
Далее, устройство согласно изобретению содержит вспомогательные запорные средства (не показаны), которые позволяют освободить камеру (01) от части отобранного флюида при подъеме нижнего поршня (05), чтобы масло не мешало закрытию.
Функционирование устройства
Устройство в положении «открыто» (фиг. 1, 2 и 6)
В открытом положении флюид под давлением свободно циркулирует внутри камеры пробоотборника (01). В этом положении пружина (20) нагружена и удерживается на определенном уровне сжатия (например, 80%) ручкой (23), соединенной с осью двигателя (или часового механизма).
В этой конфигурации нижний поршень (05) находится в нижнем положении. Следовательно, флюид из скважины свободно проходит через камеру пробоотборника (например, при опускании пробоотборника в скважину). В нижней части камеры флюид проходит через отверстия наконечника (06), флюид поднимается в камеру и проходит между штоком (04) и верхним поршнем (02). Сочетание перфораций и отверстий позволяет флюиду циркулировать через продолговатые отверстия кольца (01). Затемненные зоны на фиг. 6 указывают на присутствие флюида.
Согласно форме осуществления, продолговатые отверстия камеры (01) и наконечника (06) оснащены сеткой (например, с ячейками 80 мкм), чтобы процеживать твердые частицы флюида.
Устройство в положении «закрыто»: блокировка камеры пробоотборника (фиг. 3)
Чтобы отключить отбор пробы, пружина (20) разгружается. С этой целью ручку (23) поворачивают и, совершив 1/4 оборота, она находится напротив отверстия кольца (09). При этом пружина (20) освобождается и теряет натяжение, увлекая с собой распорку (07), шток (04) и нижний поршень (05). Поскольку камера пружины наполнена маслом, подъем осуществляется без рывков и не создает пертурбации в отношении отобранного флюида.
После разгрузки пружины поршень (05) находится в нижней части кольца (01) и обеспечивается герметичность в нижней части камеры пробоотборника. В верхней части шток (04) обеспечивает герметичность на верхнем поршне (02) за счет более широкого диаметра в основании штока. Образец флюида изолируется и герметизируется. Пробоотборник может быть поднят на поверхность.
Для поворота ручки описаны две формы осуществления:
- оператор на поверхности активирует электрический двигатель (24) в подходящий момент. Этот двигатель поворачивает ручку (23);
- часовой механизм устройства автономно активирует ручку (23) в запрограммированный день и час.
Устройство в положении «перекачки» (фиг. 7)
Фиг. 7 иллюстрирует положение на стадии «перекачки». Фигура в центре представляет разрез по оси А-А фигуры слева камеры, наполненной флюидом, и фигура справа - разрез по оси А-А с фигуры слева опустошенной камеры. После подъема устройства на поверхность образец флюида может быть перекачен. С этой целью необходимо:
- отвинтить наконечник (06) и заменить его наконечником (13), который позволяет блокировать нижний поршень (05) в его положении внутри камеры (01);
- сцедить масло из камеры пружины через игольчатый клапан (26) и собрать масло за счет подсоединения к фитингу высокого давления НР;
- демонтировать «моторную и подвесную» часть, вывинтив соединительный патрубок (11);
- вывинтить трубу (8);
- отвинтить гайки (22) и шпильку (21);
- вывинтить соединительный патрубок (03) и демонтировать его вместе с распоркой для упора (07) и пружиной (20);
- вставить поршень перекачки (12) до упора с верхним поршнем (02);
- вывинтить блокировочные винты (27);
- подсоединиться к фитингу высокого давления НР нижнего поршня (05);
- выполнить движение перекачки поршня (12) на верхний поршень (02) и открыть игольчатый клапан (25);
- перекачка завершена, как только верхний поршень (02) стыкуется с нижним поршнем (05).
Фиг. 8, 9 и 10 иллюстрируют трехмерные изображения устройства.
Использование устройства
Изобретение относится также к способу мониторинга разработки подземного геологического объекта. Речь может идти о:
- мониторинге объекта геологического хранилища СО2;
- мониторинге объекта хранения/откачки природного газа;
- мониторинге объекта геотермии; или
- мониторинге объекта разработки сланцевого газа.
Использование устройства согласно изобретению для реализации мониторинга разработки подземного геологического объекта путем отбора проб флюида под давлением посредством контролируемой скважины содержит следующие этапы:
- активируют ручку, так что сжимают упругий элемент;
- опускают устройство в положении «открыто» в контролируемую скважину посредством кабеля, закрепленного на верхней части устройства;
- на определенной глубине устройство оставляют в положении «открыто» в течение определенного промежутка времени;
- активируют ручку, так что освобождают упругий элемент и устройство переходит в положение «закрыто»;
- поднимают устройство на поверхность;
- указанный флюид перекачивают за переделы камеры устройства давлением на верхний поршень, сохраняя при этом давление под контролем посредством датчика давления, так что давление в камере остается постоянным;
- осуществляют анализы отобранного флюида, такие как анализ водосодержащих катионных и анионных видов (especes), анализ элементов так называемых «следов», анализы органического и неорганического растворенного углерода, анализы растворенных газов (основных и инертных газов).
Это устройство имеет преимущество в том, что может быть опущено в открытом положении в подземную среду, так что устраняются проблемы, связанные с открытием внутри подземной среды и возможностью полного наполнения камеры отбора проб.
Все анализы анализируются и позволяют фактически определить, имеется ли утечка СО2 на уровне объекта хранения, и о какой утечке идет речь.
Для поворота ручки возможны две формы осуществления:
- оператор на поверхности активирует электрический двигатель (24) в подходящий момент. Этот двигатель поворачивает ручку (23);
- часовой механизм устройства автономно активирует ручку (23) в запрограммированный день и час.
Claims (16)
1. Устройство отбора проб флюидов под давлением из скважины, содержащее камеру пробоотборника (01), определяющую внутренний объем для приема флюида, корпус (10, 03, 08), расположенный сверху на камере пробоотборника, средства циркуляции флюида в указанной камере, средства удержания флюида в указанной камере и средства перекачки флюида за пределы указанной камеры, отличающееся тем, что
- указанные средства удержания содержат первый поршень (05), выполненный с возможностью открывать или преграждать вход флюида в нижнюю часть указанной камеры (01), причем указанный первый поршень перемещается посредством упругого элемента (20), расположенного в камере, наполненной маслом;
- указанные средства перекачки содержат средства контроля опускания второго поршня (02) с верхней части в направлении нижней части указанной камеры, так что указанный флюид остается под постоянным давлением в камере (01).
- указанные средства удержания содержат первый поршень (05), выполненный с возможностью открывать или преграждать вход флюида в нижнюю часть указанной камеры (01), причем указанный первый поршень перемещается посредством упругого элемента (20), расположенного в камере, наполненной маслом;
- указанные средства перекачки содержат средства контроля опускания второго поршня (02) с верхней части в направлении нижней части указанной камеры, так что указанный флюид остается под постоянным давлением в камере (01).
2. Устройство по п. 1, в котором первый поршень (05) связан с упругим элементом (20) посредством прямолинейного элемента (04, 07), так что когда упругий элемент (20) сжат, указанный прямолинейный элемент выталкивает первый поршень (05) из камеры пробоотборника (01) и позволяет флюиду войти в камеру пробоотборника (01).
3. Устройство по п. 1, в котором первый поршень (05) связан с упругим элементом (20) посредством прямолинейного элемента (04, 07), так что когда упругий элемент (20) не нагружен, прямолинейный элемент взаимодействует со вторым поршнем (02) и герметично закрывает камеру пробоотборника (01) в ее верхней части, и прямолинейный элемент поднимает первый поршень (05) и герметично закрывает камеру пробоотборника (01) в ее нижней части.
4. Устройство по одному из пп. 2 и 3, в котором прямолинейный элемент содержит шток (04), второй поршень (02) имеет центральное отверстие, что позволяет верхней части штока (04) скользить и обеспечивает герметичное запирание нижней частью штока (04), причем диаметр нижней части штока (04) больше, чем диаметр верхней части.
5. Устройство по п. 1, в котором камера пробоотборника (01) закрыта в своей нижней части наконечником (06), который снабжен, по меньшей мере, одним первым отверстием, причем наконечник (06) имеет длину, которая позволяет первому поршню (05) обеспечить вход флюида в камеру пробоотборника (01) через указанное первое отверстие, когда упругий элемент (20) сжат.
6. Устройство по п. 1, в котором указанные средства циркуляции содержат, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие флюида в верхней части указанной камеры и, по меньшей мере, одно второе отверстие на наконечнике (06).
7. Устройство по п. 1, в котором корпус (10, 03, 08) содержит, по меньшей мере, одну трубу (10, 03, 08), причем указанный корпус содержит упругий элемент (20) и средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента (20).
8. Устройство по п. 7, в котором средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия указанного упругого элемента (20) содержат кольцо с прорезью (09), которое монтируют с возможностью скольжения в корпусе (10, 03, 08) и которое взаимодействует с ручкой (23) для сжатия и снятия натяжения упругого элемента (20).
9. Устройство по п. 7, в котором средства (07, 22, 09, 23) для снятия натяжения или для сжатия упругого элемента (20) соединены с электрическим двигателем или с часовым механизмом (24).
10. Устройство по п. 9, в котором электрический двигатель или часовой механизм (24) позиционированы в трубе (11), содержащей игольчатый затвор (26) и фитинг высокого давления для наполнения маслом камеры упругого элемента (20).
11. Устройство по п. 1, в котором упругий элемент (20) представляет собой пружину или набор пружинных шайб типа Belleville.
12. Устройство по п. 2, в котором передаточный поршень (12) монтируют таким образом, что он толкает второй поршень (02),
причем поршень перекачки (12) выполнен полым внутри и выполнен так, что штырь (04) скольжением перемещается внутрь.
причем поршень перекачки (12) выполнен полым внутри и выполнен так, что штырь (04) скольжением перемещается внутрь.
13. Устройство по п. 1, в котором наконечник (06) может быть демонтирован с камеры пробоотборника (01) и заменен наконечником (13) без отверстия, что позволяет удерживать первый поршень (05) внутри указанной камеры.
14. Устройство по п. 1, в котором первый поршень (05) снабжен игольчатым затвором (25) и фитингом высокого давления, что обеспечивает удаление флюида из камеры пробоотборника (01).
15. Способ использования устройства по одному из пп. 1-14, в котором реализуется мониторинг разработки подземного геологического объекта путем отбора проб флюида под давлением посредством контролируемой скважины, отличающийся тем, что реализуются следующие этапы:
- активируют ручку, так что сжимается упругий элемент;
- опускают устройство в положении "открыто" в контролируемую скважину посредством кабеля, закрепленного на верхней части устройства;
- на определенной глубине устройство оставляют в положении "открыто" в течение определенного промежутка времени;
- активируют ручку, так что снимается натяжение упругого элемента и устройство переходит в положении "закрыто";
- поднимают устройство на поверхность;
- указанный флюид перекачивают за переделы камеры устройства давлением на верхний поршень, сохраняя при этом давление под контролем посредством датчика давления, так что давление в камере остается постоянным;
- осуществляют анализы отобранного флюида.
- активируют ручку, так что сжимается упругий элемент;
- опускают устройство в положении "открыто" в контролируемую скважину посредством кабеля, закрепленного на верхней части устройства;
- на определенной глубине устройство оставляют в положении "открыто" в течение определенного промежутка времени;
- активируют ручку, так что снимается натяжение упругого элемента и устройство переходит в положении "закрыто";
- поднимают устройство на поверхность;
- указанный флюид перекачивают за переделы камеры устройства давлением на верхний поршень, сохраняя при этом давление под контролем посредством датчика давления, так что давление в камере остается постоянным;
- осуществляют анализы отобранного флюида.
16. Способ по п. 15, в котором разработка подземного геологического объекта состоит в мониторинге геологического объекта СО2, или в мониторинге объекта хранения/откачки природного газа, или в мониторинге объекта разработки сланцевого газа.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1203329A FR2999224B1 (fr) | 2012-12-07 | 2012-12-07 | Preleveur de fluide sous pression pour la surveillance de stockage geologique de gaz |
| FR12/03329 | 2012-12-07 | ||
| PCT/FR2013/052614 WO2014087061A1 (fr) | 2012-12-07 | 2013-10-31 | Préleveur de fluide sous pression pour la surveillance de stockage geologique de gaz |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2603646C1 true RU2603646C1 (ru) | 2016-11-27 |
Family
ID=48521006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015127084/03A RU2603646C1 (ru) | 2012-12-07 | 2013-10-31 | Пробоотборник текучей среды под давлением для мониторинга геологического газохранилища |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9644479B2 (ru) |
| EP (1) | EP2929143B1 (ru) |
| CN (1) | CN104838089B (ru) |
| CA (1) | CA2892653C (ru) |
| FR (1) | FR2999224B1 (ru) |
| MX (1) | MX357679B (ru) |
| PL (1) | PL2929143T3 (ru) |
| RU (1) | RU2603646C1 (ru) |
| WO (1) | WO2014087061A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3028880B1 (fr) | 2014-11-25 | 2021-06-25 | Ifp Energies Now | Dispositif de prelevement d'un fluide sous pression equipe de moyens pour augmenter le volume de la chambre d'echantillonnage |
| FR3040730B1 (fr) * | 2015-09-08 | 2017-10-06 | Ifp Energies Now | Sonde de mesures permanentes dans le sol et sous-sol |
| FR3068066B1 (fr) * | 2017-06-21 | 2019-08-16 | IFP Energies Nouvelles | Installation mobile d'analyse d'un fluide |
| CN108387404B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-06-12 | 龙口检验认证有限公司 | 一种石油检测取样器 |
| CN110578498B (zh) * | 2019-08-12 | 2020-07-10 | 浙江大学 | 一种自适应放气杆及浅层气有控放气回收系统及方法 |
| US20240077065A1 (en) * | 2022-09-06 | 2024-03-07 | Mustang Sampling, Llc | Fluid Sample Pump System |
| CN117030349B (zh) * | 2023-09-13 | 2024-04-02 | 中国矿业大学 | 一种地热流体密闭取样装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3095930A (en) * | 1959-04-27 | 1963-07-02 | Schlumberger Well Surv Corp | Fluid samplers |
| SU876982A1 (ru) * | 1980-01-09 | 1981-10-30 | Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин | Устройство дл исследовани скважин и опробовани пластов |
| SU1004628A1 (ru) * | 1981-05-28 | 1983-03-15 | Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт | Глубинный пробоотборник |
| GB2252296A (en) * | 1990-12-06 | 1992-08-05 | Exal Sampling Services Limited | Fluid sampling systems |
| RU2280160C2 (ru) * | 2004-08-09 | 2006-07-20 | Григорий Антонович Павленко | Способ отбора глубинных проб с регистрацией температуры, давления и глубины по стволу скважины и в момент заполнения пробоприемной камеры скважинным флюидом или газом и устройство по его осуществлению |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3448611A (en) * | 1966-09-29 | 1969-06-10 | Schlumberger Technology Corp | Method and apparatus for formation testing |
| US3422896A (en) * | 1966-09-29 | 1969-01-21 | Schlumberger Technology Corp | Apparatus for use in drill stem testing |
| CN2132831Y (zh) * | 1992-06-26 | 1993-05-12 | 胜利石油管理局无杆采油泵公司 | 水力活塞泵无杆式随泵取样器 |
| JP3093130B2 (ja) | 1995-07-10 | 2000-10-03 | 核燃料サイクル開発機構 | パッカー式地下水採水装置および採水方法 |
| US5945611A (en) | 1998-07-15 | 1999-08-31 | Welker Engineering Company | Dual piston flow-through sampler |
| CN1168890C (zh) * | 2001-09-08 | 2004-09-29 | 中国石化胜利油田有限公司纯梁采油厂 | 设有取样装置的水力喷射泵 |
| CN1594831A (zh) * | 2004-06-30 | 2005-03-16 | 大庆油田有限责任公司 | 油田驱油化学剂地下状态取样检测方法 |
| EP2603665A4 (en) * | 2010-10-21 | 2014-05-21 | Halliburton Energy Serv Inc | VESSEL FOR SAMPLING AND TRANSPORT AT VERY HIGH PRESSURE |
| FR2972758B1 (fr) | 2011-03-14 | 2014-02-07 | IFP Energies Nouvelles | Procede de stockage geologique de gaz par analyses geochimiques de gaz rares |
| FR2974358B1 (fr) | 2011-04-21 | 2013-05-03 | IFP Energies Nouvelles | Procede de stockage geologique de gaz par analyses geochimiques de gaz rares dans la phase gaz |
-
2012
- 2012-12-07 FR FR1203329A patent/FR2999224B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-10-31 CA CA2892653A patent/CA2892653C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2013-10-31 CN CN201380063656.1A patent/CN104838089B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-10-31 RU RU2015127084/03A patent/RU2603646C1/ru active
- 2013-10-31 EP EP13805449.9A patent/EP2929143B1/fr not_active Not-in-force
- 2013-10-31 WO PCT/FR2013/052614 patent/WO2014087061A1/fr active Application Filing
- 2013-10-31 PL PL13805449T patent/PL2929143T3/pl unknown
- 2013-10-31 US US14/649,927 patent/US9644479B2/en active Active
- 2013-10-31 MX MX2015007088A patent/MX357679B/es active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3095930A (en) * | 1959-04-27 | 1963-07-02 | Schlumberger Well Surv Corp | Fluid samplers |
| SU876982A1 (ru) * | 1980-01-09 | 1981-10-30 | Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин | Устройство дл исследовани скважин и опробовани пластов |
| SU1004628A1 (ru) * | 1981-05-28 | 1983-03-15 | Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт | Глубинный пробоотборник |
| GB2252296A (en) * | 1990-12-06 | 1992-08-05 | Exal Sampling Services Limited | Fluid sampling systems |
| RU2280160C2 (ru) * | 2004-08-09 | 2006-07-20 | Григорий Антонович Павленко | Способ отбора глубинных проб с регистрацией температуры, давления и глубины по стволу скважины и в момент заполнения пробоприемной камеры скважинным флюидом или газом и устройство по его осуществлению |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104838089B (zh) | 2018-10-02 |
| PL2929143T3 (pl) | 2017-08-31 |
| CN104838089A (zh) | 2015-08-12 |
| FR2999224A1 (fr) | 2014-06-13 |
| MX2015007088A (es) | 2015-09-25 |
| MX357679B (es) | 2018-07-19 |
| CA2892653A1 (fr) | 2014-06-12 |
| FR2999224B1 (fr) | 2016-09-30 |
| US9644479B2 (en) | 2017-05-09 |
| US20150315908A1 (en) | 2015-11-05 |
| EP2929143B1 (fr) | 2016-10-19 |
| WO2014087061A1 (fr) | 2014-06-12 |
| EP2929143A1 (fr) | 2015-10-14 |
| CA2892653C (fr) | 2020-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2603646C1 (ru) | Пробоотборник текучей среды под давлением для мониторинга геологического газохранилища | |
| RU2669868C2 (ru) | Пробоотборник среды под давлением для мониторинга использования геологических объектов | |
| EP1540299B1 (en) | Single phase sampling apparatus and method | |
| US11603758B2 (en) | Apparatus for providing a fluid sample in a well | |
| NO313716B1 (no) | Fremgangsmåte og testinstrument for fremskaffelse av en pröve av et porefluid med intakt fase | |
| RU2348806C2 (ru) | Устройство непрерывной регистрации данных для скважинного пробоотборного резервуара | |
| US8037935B2 (en) | Acquiring and concentrating a selected portion of a sampled reservoir fluid | |
| US8302689B2 (en) | Apparatus and method for manipulating fluid during drilling or pumping operations | |
| RU2492323C1 (ru) | Способ исследования пластов в процессе бурения нефтегазовых скважин и опробователь для его осуществления | |
| US20200209212A1 (en) | Mobile facility for analysing a fluid | |
| CN105074129B (zh) | 取样室组件和方法 | |
| US20200182750A1 (en) | Apparatus and methods for fluid transportation vessels | |
| EP3052757B1 (en) | Sample tank with integrated fluid separation | |
| SU1112116A1 (ru) | Устройство дл опробовани пластов на кабеле | |
| SU787630A1 (ru) | Пробоотборник дл испытател пластов |