用于地質(zhì)部位開發(fā)監(jiān)控的采樣壓力下流體的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括采樣腔室(01)的流體采樣裝置，該裝置包括下部活塞(05)、上部活塞(02)和中間活塞(28)。使中間活塞(28)移動(dòng)，以便當(dāng)關(guān)閉腔室時(shí)，確保腔室(01)大致恒定體積。
【專利說明】用于地質(zhì)部位開發(fā)監(jiān)控的采樣壓力下流體的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諸如氣體儲(chǔ)層開發(fā)(氣體儲(chǔ)存/提取、氣體開采)之類的地下介質(zhì)開發(fā)以及監(jiān)控這些操作(蓄水層上操作的污染)的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明尤其涉及監(jiān)控諸如二氧化碳(CO2)或甲烷之類氣體的地質(zhì)存儲(chǔ)部位的領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及諸如通過CO2注入來提高油回收或從母巖中開采氣體之類的其它領(lǐng)域。
[0002]具體地，本發(fā)明涉及流體采樣裝置，更具體地說，涉及一種用于采樣壓力下井中流體的裝置、管道、導(dǎo)管、管線、儲(chǔ)層等。
[0003]井中存在的流體需要進(jìn)行采樣以便確定其成分，從而表征井筒所達(dá)到的地質(zhì)儲(chǔ)層以及整個(gè)工業(yè)儲(chǔ)存和/或生產(chǎn)過程中隨時(shí)間的進(jìn)程。這對(duì)于地質(zhì)氣體儲(chǔ)存部位的監(jiān)控尤其如此。

【背景技術(shù)】
[0004]工業(yè)企業(yè)家已經(jīng)開發(fā)出許多技術(shù)來監(jiān)控注入到多孔介質(zhì)內(nèi)流體的演變進(jìn)程。
[0005]例如，大家已知道，基于對(duì)揮發(fā)性種類的研究來對(duì)地質(zhì)的CO2儲(chǔ)存部位進(jìn)行地質(zhì)監(jiān)控的方法。此類方法的實(shí)例在專利申請(qǐng)F(tuán)R-2，972，758和FR-2，974，358中已有描述。
[0006]這些方法基本上適用于兩個(gè)隔間:
[0007]-儲(chǔ)存/鹽田蓄水層，其中，主要目的是量化溶解和沉淀的CO2，并由此建立起真正的質(zhì)量平衡，
[0008]-疊置在冠巖上的蓄水層，其中，主要目的是盡可能早地診斷出泄漏。為了實(shí)施這些方法，因此有必要讓裝置在通過地質(zhì)地層鉆探出的井中采樣壓力下的流體。此類裝置稱作為米樣器。
[0009]大家已經(jīng)知道稱作FTS (Flow-Through Sampler)的采樣器,其允許從通過地質(zhì)地層鉆探出的井中獲得流體采樣。此類裝置由采樣腔室組成，采樣腔室的各端具有彈簧加載的閥門。門閂機(jī)構(gòu)將諸閥門連接在一起，并使它們保持打開。腔室之上有編程關(guān)閉時(shí)間的時(shí)鐘和釋放閥門的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。下端設(shè)置有允許流體進(jìn)入的裝置。在頂部處有用以附連纜線的纜線插口。
[0010]專利US-5.945，611披露了一種用于采樣管道、管子、導(dǎo)管等中處于壓力下的流體的裝置。該裝置包括多個(gè)活塞、具有公共通道的本體，其中，所述活塞可滑動(dòng)地安裝在位于所述通道內(nèi)的側(cè)向入口和側(cè)向出口端口，并與管道連通，所述入口和出口端口這樣進(jìn)行布置，使得活塞的運(yùn)動(dòng)可覆蓋和打開所述入口和出口端口。
[0011]專利US-5，896，926披露了一種用于在原位采樣靜壓狀態(tài)下地下水而不干擾環(huán)境的裝置，但包括封隔器來使采樣系統(tǒng)與位于上方的區(qū)域隔絕開，以及用于將流體“抽吸”到采樣腔室內(nèi)的所述采樣器內(nèi)的就地泵送系統(tǒng)。
[0012]法國(guó)專利申請(qǐng)，其申請(qǐng)?zhí)柺荈R_12/03，329(尚未出版)，披露了一種采樣裝置，一方面，該采樣裝置包括受浸沒在采樣流體的油腔室內(nèi)彈簧控制的活塞，另一方面，該采樣裝置包括一旦移動(dòng)便排出流體的第二活塞。該裝置通過容納在填滿油的腔室內(nèi)的壓縮彈簧來保持打開或關(guān)閉的位置。彈簧腔室內(nèi)狀裝的油允許減緩減壓效應(yīng)以達(dá)到順利地采樣。該裝置能夠通過手動(dòng)閥來使用實(shí)心活塞的機(jī)械動(dòng)作回收采樣的流體。該設(shè)計(jì)允許避免水銀系統(tǒng)或活塞流體系統(tǒng)，并允許在受控壓力條件下回收所有或部分的流體。此外，該設(shè)計(jì)允許避免使用如幾乎所有已知采樣器中使用的波動(dòng)腔室和油腔室。該裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，其可在打開位置中下降到地下介質(zhì)中，因此，克服了打開的問題并允許完全地填充采樣腔室。然而，本專利申請(qǐng)中描述的裝置可提出有關(guān)由于流體的可壓縮性可能阻滯第一活塞返回而關(guān)閉采樣器的問題。
[0013]本發(fā)明涉及流體采樣裝置，該采樣裝置包括采樣腔室，采樣腔室包括下部活塞、上部活塞和中間活塞。中間活塞移動(dòng)而在關(guān)閉腔室時(shí)確保大致恒定的腔室體積，以避免與采樣流體不可壓縮性相關(guān)的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及一種用于采樣至少一個(gè)壓力下流體的裝置，其包括限定用于容納所述流體的內(nèi)部體積的采樣腔室。所述裝置包括布置在所述腔室下部中的下部活塞、布置在所述腔室上部中的上部活塞、布置在所述下部活塞與上部活塞之間的中間活塞、用于通過移動(dòng)所述下部活塞來關(guān)閉和打開所述腔室的裝置，以及用于移動(dòng)所述中間活塞的裝置，以便在所述腔室關(guān)閉的同時(shí)允許限定用于所述腔室的大致恒定的體積。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述腔室的體積由所述中間活塞和所述下部活塞所限定。
[0016]有利地是，所述中間活塞布置在離開處于所述腔室的打開位置和關(guān)閉位置中的所述下部活塞大致恒定距離處，當(dāng)所述腔室處于關(guān)閉位置中時(shí)，所述中間活塞擱置在所述上部活塞上。
[0017]此外，所述裝置包括用于將流體輸送到腔室外的裝置，所述輸送裝置包括用于控制所述上部活塞和所述中間活塞的接頭從所述腔室的上部下降到下部的控制裝置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述腔室的體積由所述中間活塞和所述上部活塞所限定。
[0019]有利地是，所述中間活塞布置在離開處于所述腔室的打開位置和關(guān)閉位置中的所述上部活塞大致恒定距離處，所述中間活塞擱置在處于所述腔室的打開位置和關(guān)閉位置中的所述下部活塞上。
[0020]較佳地，所述上部和下部活塞通過連接桿連接，所述中間活塞在該連接桿上滑動(dòng)。
[0021]有利地是，所述上部活塞設(shè)有允許流體在所述腔室的外部循環(huán)的端口，所述端口可由針閥關(guān)閉。
[0022]所述裝置可進(jìn)一步包括用于將流體輸送到腔室之外的裝置，所述輸送裝置包括用于將所述中間活塞從所述腔室的下部活塞朝上部活塞移動(dòng)的裝置。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，打開和關(guān)閉所述腔室的裝置包括直線元件，其連接至下部活塞和彈簧元件上，以便在打開位置中時(shí)，所述彈簧元件被壓縮。
[0024]有利地是，所述下部活塞裝備有針閥和高壓連接，其允許所述流體從所述采樣腔室排出。
[0025]此外，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明裝置的使用，其中，通過采樣監(jiān)控井中的流體來監(jiān)控地下地質(zhì)部位的開發(fā)。該方法包括以下階段:
[0026]a)致動(dòng)用于關(guān)閉和打開所述采樣裝置的所述腔室的所述裝置，以使其處于“打開”位置中，
[0027]b)在“打開”位置中，使所述裝置下降到監(jiān)控井中，
[0028]c)在“打開”位置中，使所述裝置保持在預(yù)定位置中，
[0029]d)致動(dòng)用于關(guān)閉和打開所述采樣裝置的所述腔室的所述裝置，以使其處于“關(guān)閉”位置中，以及
[0030]e)使所述裝置返回至地面。
[0031]還可進(jìn)一步執(zhí)行以下階段:
[0032]f)通過致動(dòng)流體輸送裝置，將所述流體輸送到裝置的所述腔室外，以及
[0033]g)進(jìn)行采樣流體的至少一個(gè)分析。
[0034]較佳地，地下地質(zhì)部位的開發(fā)在于:監(jiān)控地質(zhì)CO2儲(chǔ)存部位，或監(jiān)控天然氣儲(chǔ)存/提取部位，或監(jiān)控頁巖氣體開發(fā)部位，或使用氣體注入(特別是CO2)監(jiān)控提高的油回收部位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]參照附圖，從閱讀下文中對(duì)借助于非限制性實(shí)例給出的實(shí)施例的描述中，將會(huì)清楚根據(jù)本發(fā)明方法的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0036]圖1示出了處于“打開”位置中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(FR-12/03，329)的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，
[0037]圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(FR-12/03，329)的裝置的下部，
[0038]圖3示出了處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(FR-12/03，329)的裝置。該圖的中間是沿著左邊圖中軸線B-B剖切的剖視圖，而該圖的右邊是沿著中間圖中軸線C-C剖切的剖視圖，
[0039]圖4示出了處于“打開”位置中的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，
[0040]圖5示出了處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線C-C剖切的剖視圖，
[0041]圖6示出了處于“打開”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室。
[0042]圖7是處于“打開”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室下部的詳圖，
[0043]圖8是處于“打開”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室上部的詳圖，
[0044]圖9示出了處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室，
[0045]圖10是處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室上部的詳圖，
[0046]圖11是處于“傳遞”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的腔室上部的詳圖，
[0047]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的中央部分，
[0048]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的上部，
[0049]圖14示出了處于“傳遞”位置中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)裝置的位置。該圖的中間是沿著帶有充滿流體腔室的左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，而該圖的右邊是沿著帶有空腔室的左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，
[0050]圖15示出了處于“打開”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，
[0051]圖16示出了處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線B-B剖切的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]根據(jù)本發(fā)明的用于采樣壓力下流體的裝置是基于公知為FTS (Flow-ThroughSampler)的采樣器的原理,其中,取自井中的液體在裝置內(nèi)自由地循環(huán)。
[0053]圖1至3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(如法國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的，其申請(qǐng)?zhí)枮镕R-12/03, 329)的用于采樣壓力下流體的裝置。在這些圖中，使用了相同的附圖標(biāo)記。該裝置至少包括:
[0054]-采樣腔室01，
[0055]-包圍所述采樣腔室的本體10、03、08，
[0056]-用于使所述腔室內(nèi)流體循環(huán)的循環(huán)裝置，
[0057]-用于將流體保持在所述腔室內(nèi)的保持裝置，以及
[0058]-用于將流體輸送到所述腔室外的輸送裝置。
[0059]對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的采樣器，保持裝置包括下部活塞05，其定位成允許或提供通道給流體流入所述腔室01的下部?jī)?nèi)，所述下部活塞05通過裝置移動(dòng)，該裝置包括彈性元件20，其布置在所述本體內(nèi)的充滿油的腔室內(nèi)并通過諸如桿04那樣的直線元件04連接到所述活塞。
[0060]輸送裝置包括控制裝置，該裝置控制上部活塞02從上部下降到所述腔室的下部，于是，所述流體在所述腔室01內(nèi)保持在恒定壓力下。
[0061]圖1示出了處于“打開”位置中的現(xiàn)有技術(shù)的裝置。該圖的右邊是沿著左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置的下部。圖3示出了處于“關(guān)閉”位置中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置。該圖的中間是沿著左邊圖中軸線B-B剖切的剖視圖，而該圖的右邊是沿著中間圖中軸線C-C剖切的剖視圖。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置包括(圖1)采樣腔室01。該腔室的用途是接納壓力下的流體(在向下鉆進(jìn)狀態(tài)下)。該采樣腔室可包括殼體01，其限定用于容納流體的內(nèi)部體積。腔室01的下部可旋入到下端件06上，該下端件06包括至少一個(gè)允許流體通過的端口。腔室01的上部旋入到本體10、03、08。腔室還包括其上部?jī)?nèi)的端口，以使流體在腔室01內(nèi)循環(huán):流體通過腔室下部端口或通過下端件06的端口流入，并通過其上部?jī)?nèi)的腔室01的端口流出。
[0062]本體包括填充油的腔室，彈性元件20浸沒在其中。該彈性元件可以是彈簧或一組Belleville墊圈。它可通過支柱07和桿04連接到下部活塞05。
[0063]該下部活塞05適于允許或阻止壓力下流體流入腔室01的下部?jī)?nèi)。因此，在高位內(nèi)，活塞05至少部分地定位在腔室01內(nèi)，在其下端處，密封地關(guān)閉其入口(例如，該活塞設(shè)置有接頭)。在低位內(nèi)，活塞移出腔室01外，因此，允許流體流入。當(dāng)腔室01設(shè)置有下端件06時(shí)，該下端件06具有一定長(zhǎng)度，允許下部活塞05移出腔室外，并因此允許流體通過端口流入采樣腔室01內(nèi)。
[0064]因此，當(dāng)彈性元件20被壓縮時(shí)(圖1和2)，桿04驅(qū)動(dòng)(受支柱07輔助)下部活塞05移出采樣腔室01外，從而允許流體流入腔室內(nèi)。另一方面，當(dāng)彈性元件20松開時(shí)(圖3和4)，桿04向上驅(qū)動(dòng)下部活塞05，以密封地關(guān)閉其下部?jī)?nèi)的采樣腔室01。
[0065]如圖1和2所示，下部活塞05可裝備有針閥25和高壓連接件，當(dāng)該裝置返回到地面且該流體試樣有待分析時(shí)，高壓連接件允許流體排出采樣腔室01外。
[0066]第二活塞02被稱作為上部活塞，其定位在腔室01內(nèi)，當(dāng)流體未輸送到腔室外時(shí)，定位在其上端處。該上部活塞02適于在腔室內(nèi)從一端滑動(dòng)到另一端。它具有中央端口，允許桿04上部滑動(dòng)并提供給桿04下部以密封，桿04下部的直徑大于上部的直徑。因此，當(dāng)彈性元件20松弛時(shí)，桿04與上部活塞02合作，從而密封地關(guān)閉其上部?jī)?nèi)的所述采樣腔室
01。桿04因此設(shè)置有臺(tái)肩，其堵塞上部活塞02的孔。該上部活塞02可通過合適的鎖定螺釘27鎖定。
[0067]腔室可通過本體10、03、08的元件關(guān)閉在其上部?jī)?nèi)，所述本體10、03、08也被稱作連接器管10。該連接器管利用另一管03緊固到上部管08。
[0068]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置的操作
[0069]處于“打開”位置中的裝置(圖1、2)
[0070]在打開位置中，壓力下流體在采樣腔室01內(nèi)自由地循環(huán)。在該位置中，通過連接到電動(dòng)機(jī)(或時(shí)鐘)軸上的手柄23，彈簧20被壓緊和保持在一定的壓縮水平中(例如80% )。
[0071]在該構(gòu)造中，下部活塞05處于下部位置中。井中流體由此自由地循環(huán)通過采樣腔室(例如，同時(shí)采樣器下降到井中)。在腔室的下部，流體流過端部件06的端口，然后該流體在腔室內(nèi)向上且在桿04與上部活塞02之間流動(dòng)。一系列鉆孔和開口允許流體循環(huán)通過殼體01的端口(長(zhǎng)形開口)。
[0072]根據(jù)一實(shí)施例，腔室01和端部件06的端口(長(zhǎng)形開口)配備有柵格(例如80 μ m網(wǎng)孔規(guī)格)，用于篩濾流體中的固體顆粒。
[0073]處于“關(guān)閉”位置中的裝置:采樣腔室鎖定(圖3)
[0074]為了起動(dòng)采樣，釋放彈簧20。手柄23因此可轉(zhuǎn)動(dòng)，并在達(dá)到四分之一周后，手柄23面向殼體09的開口。然后彈簧20被釋放和松弛，由此沿著支桿07、桿04和下部活塞04驅(qū)動(dòng)。由于彈簧腔室內(nèi)充滿著油，所以該向上運(yùn)動(dòng)得以平滑地進(jìn)行而不會(huì)干擾采樣的流體。
[0075]一旦彈簧松弛，活塞05就處于殼體01的下部?jī)?nèi)，密封設(shè)置在采樣腔室的下部?jī)?nèi)。在上部?jī)?nèi)，上部活塞02上的桿04通過其底部處較大的直徑來提供密封。流體試樣被隔絕和密封。采樣器可提升到地面。
[0076]為轉(zhuǎn)動(dòng)手柄23，現(xiàn)描述兩個(gè)實(shí)施例:
[0077]-地面操作員在合適時(shí)間致動(dòng)電動(dòng)機(jī)24。該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄23，
[0078]-隨機(jī)所帶的獨(dú)立時(shí)鐘在編程的日期和時(shí)間致動(dòng)手柄23。
[0079]處于“傳遞”位置中的裝置
[0080]圖14示出處于“傳遞”模式中的裝置的位置。該圖的中間是沿著帶有充滿流體腔室的左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖，而該圖的右邊是沿著帶有空腔室的左邊圖中軸線A-A剖切的剖視圖。一旦該裝置被提升到地面就可傳遞流體試樣。因此可能:
[0081]-旋開端部件06，并用端部件13更換它，允許下部活塞05被鎖定在腔室01內(nèi)的位置中，
[0082]-通過針閥25從彈簧腔室中排走油，并通過連接到HP連接管來收集該油，
[0083]-通過旋開連接器管11，移去“電動(dòng)機(jī)和鉤子”部分，
[0084]-旋開管子8，
[0085]-移去螺母22并旋開螺栓21，
[0086]-旋開連接器管03，然后用支柱07和彈簧20移去連接器管，
[0087]-嚙合傳輸活塞12直到它擱置在上部活塞02上為止，
[0088]-旋開鎖定螺釘27，
[0089]-連接至下部活塞05的HP連接管，
[0090]-將活塞12的傳遞運(yùn)動(dòng)施加到上部活塞02，并打開針閥25，以及
[0091]-一旦上部活塞02擱置在下部活塞05上就完成了傳遞。
[0092]根據(jù)本發(fā)明的采樣器是對(duì)以上參照?qǐng)D1至3描述的采樣裝置的改進(jìn)。
[0093]因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置至少包括:
[0094]-采樣腔室01，
[0095]-包圍所述采樣腔室的本體10、03、08，
[0096]-用于使所述腔室內(nèi)流體循環(huán)的循環(huán)裝置，
[0097]-用于將流體保持在所述腔室內(nèi)的保持裝置，以及
[0098]-用于將流體輸送到所述腔室外的輸送裝置。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的采樣器與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置不同之處在于，它使用第三活塞，該第三活塞被稱作中間活塞，布置在下部活塞和上部活塞之間。中間活塞的用途是保持大致恒定的腔室體積，同時(shí)，流體流入腔室內(nèi)并保持在腔室內(nèi)，即，當(dāng)下部活塞關(guān)閉該腔室之時(shí)。因此，中間活塞保持在離開另兩個(gè)活塞(下部和上部)中一個(gè)活塞為大致恒定的距離處，以限定腔室的體積。要記住活塞是剛性的或鉸接的機(jī)械零件，其在腔室內(nèi)移動(dòng)以提供腔室的體積變化；活塞允許將壓力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以及反之亦然。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的采樣器還包括通過移動(dòng)下部活塞來關(guān)閉和打開腔室的裝置，以及用以移動(dòng)中間活塞并在腔室關(guān)閉時(shí)允許限定大致恒定的腔室體積的裝置。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采樣器的其它特征，例如包括:移動(dòng)下部活塞來關(guān)閉和打開所述腔室的裝置，松弛或壓縮彈性元件的裝置、液體循環(huán)端口(端部件)等。
[0102]根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，腔室體積由中間活塞和下部活塞限定，S卩，中間活塞處于離開下部活塞基本上恒定的距離處。當(dāng)流體被采樣(“打開”位置)和保持在位置中(“關(guān)閉”位置)時(shí)，中間活塞與下部活塞一起移動(dòng)，在流體傳遞過程中，中間活塞與上部活塞一起移動(dòng)。因此，在采樣(“打開”位置)過程中，一旦在中間活塞和上部活塞之間采樣，便形成了體積可變的中間腔室，大致恒定體積的采樣腔室形成在中間活塞和下部活塞之間。
[0103]圖4和5分別示出了處于“打開”和“關(guān)閉”位置中的第一實(shí)施例。在這些圖中，所用的附圖標(biāo)記與那些在圖1至3中使用的零件相同。中間活塞28可在桿04上滑動(dòng)。
[0104]在“打開”位置中，中間活塞28下降，并離開上部活塞02 —定距離，下部活塞05在端部件06內(nèi)下降以允許流體通過，而上部活塞02處于高位。流體流過填充腔室的下部，部分流體可朝向體積可變的中間腔室循環(huán)通過中間活塞28，特別是在桿04通過的其中心處，流體可通過殼體09內(nèi)的鉆孔流出采樣器。
[0105]在“關(guān)閉”位置中，中間活塞28朝向上部活塞02移動(dòng)，并來到抵靠上部活塞02的端部位置，兩種情況都在高位，下部活塞05向上移回并阻止流體通過。在“打開”和“關(guān)閉”位置之間，下部活塞05和中間活塞28的位移大致相同，同時(shí)保持大致恒定的間距。
[0106]對(duì)于流體傳輸，根據(jù)第一實(shí)施例，上部活塞02和中間活塞28 —起從腔室01的上部下降到腔室01的下部，于是在傳輸過程中，流體在腔室中保持恒定的壓力。根據(jù)第二實(shí)施例，只有中間活塞28從腔室01的上部下降到腔室01的下部。
[0107]通過腔室01下部?jī)?nèi)采樣到的流體的可壓縮性，發(fā)生了中間活塞28的滑動(dòng)，并進(jìn)入到桿中間接頭連接處的“端部位置”。中間活塞28移動(dòng)，直到它到達(dá)上部活塞02。移動(dòng)的距離等于關(guān)閉采樣器所需的距離，即，對(duì)于下部活塞05來說，等價(jià)于超越下部?jī)?nèi)的流體循環(huán)系統(tǒng)，直到獲得完善的密封為止。
[0108]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，腔室體積由中間活塞和上部活塞限定，即，中間活塞和上部活塞之間的距離大致恒定。當(dāng)流體被采樣(“打開”位置)并保持在位置中(“關(guān)閉”位置)時(shí)，中間活塞與上部活塞一起移動(dòng)，并在流體傳輸過程中中間活塞移動(dòng)。因此，當(dāng)流體被采樣和保持就位時(shí)，一旦在中間活塞和上部活塞之間采樣，便形成了大致恒定體積的采樣腔室。
[0109]圖6至11、15和16示出了處于“打開”位置、“關(guān)閉”位置和“傳輸”位置中的第二實(shí)施例。在這些圖中，所用的附圖標(biāo)記等同于圖1至5中所用的附圖標(biāo)記。
[0110]腔室OI包括通過連接桿29連接的兩個(gè)活塞02、05，連接桿可在腔室OI內(nèi)滑動(dòng)，而中間活塞28在連接桿29上滑動(dòng)。在一端處設(shè)置有針閥30的螺紋軸，可提供腔室01中的可動(dòng)組件(下部活塞05和上部活塞02以及連接桿29)的運(yùn)動(dòng)。該軸30可由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。上部活塞02設(shè)置有開口 31，其允許流體在腔室01內(nèi)循環(huán)。針閥30的用途是:一旦通過堵塞上部活塞的開口 31完成了采樣，針閥便關(guān)閉腔室。
[0111]在采樣之前(“打開”位置)，通過形成活塞之間的負(fù)壓，使中間活塞28固定到下部活塞05。由活塞和連接桿02、05、28、29組成的組件進(jìn)入到下位，這樣，下部活塞05和中間活塞28跑出管外，因此，打開了腔室01的下部，并允許流體流入，上部活塞02的開口與截止閥30脫開嚙合，這允許流體在腔室內(nèi)循環(huán)。
[0112]在采樣器(處于“打開”位置中)向下位移到采樣深度的過程中(圖6至8和15)，通過腔室01下部流入的流體在腔室01內(nèi)循環(huán)，并通過因此設(shè)置在上部活塞02內(nèi)的開口 31流出，然后，通過布置在腔室01上部?jī)?nèi)的端口排出。
[0113]在采樣過程中，在“關(guān)閉”位置中(圖9、10和16)，可動(dòng)組件02、28、05、29返回到腔室01內(nèi)，這具有用位于螺紋軸30端部處的針閥來關(guān)閉腔室01下部的功效，以及關(guān)閉上部活塞02的開口 31以允許位移的功效，以及將待要分析的流體限制在密封的恒定體積腔室01內(nèi)的功效。
[0114]一旦將采樣器上拉到地面(圖12)，關(guān)閉第二截止閥，這允許移去軸30，允許隨針閥平移并旋入到傳輸閥32上。在關(guān)閉位置中，針閥密封住腔室。然后可打開第二截止閥。在將分析回路連接到中心閥導(dǎo)管之后，閥剛好需要松開來打開腔室01，并允許其內(nèi)容物通過導(dǎo)管流出。利用閥門，該閥門具有驅(qū)動(dòng)中間活塞28朝向上部活塞02并放空該腔室的功效，通過增加下部活塞05和中間活塞28之間的壓力，可傳輸腔室01的全部?jī)?nèi)容物。
[0115]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的中心部分。上部管08包括彈簧元件20和用于松弛或壓縮彈簧的裝置07、22、09、23。該允許至少下部活塞05位移的裝置可包括:
[0116]-帶有螺栓21和螺母22的支承支柱07，
[0117]-釋放或鎖定處于壓縮狀態(tài)中彈簧的夾頭09，以及
[0118]-保持彈簧壓縮的手柄23。
[0119]圖13示出了裝置的上部。松弛或壓縮所述彈簧元件20的裝置07、22、09、23可連接到編程的時(shí)鐘24表面上的受控的電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)部分布置在固定到本體10、03、08上的外殼管11內(nèi)，位于上部管08的高度上。門閂部分14在該電動(dòng)機(jī)部分頂上，允許裝置緊固到纜繩上并下降到井中。
[0120]電動(dòng)機(jī)或時(shí)鐘24借助于軸與手柄23合作。
[0121]此外，外殼管11設(shè)置有針閥26和高壓連接，以便用油來填充彈簧腔室。
[0122]該裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它在打開位置中可下降到地下介質(zhì)中，因此，克服了地下介質(zhì)中打開的問題，并允許完全地填充采樣腔室。
[0123]裝置的使用
[0124]本發(fā)明還涉及監(jiān)控地下地質(zhì)部位開發(fā)的方法。該方法可包括:
[0125]-監(jiān)控地質(zhì)CO2儲(chǔ)存部位
[0126]-監(jiān)控天然氣儲(chǔ)存/提取部位
[0127]-通過氣體注入，尤其是CO2的注入，監(jiān)控提高的油回收部位，或者
[0128]-監(jiān)控頁巖氣體開發(fā)部位。
[0129]使用根據(jù)本發(fā)明的裝置，其通過借助于監(jiān)控井來采樣壓力下的流體，用來監(jiān)控地下地質(zhì)部位開發(fā)，然后包括以下階段:
[0130]-致動(dòng)用來循環(huán)采樣裝置的裝置，以使裝置進(jìn)入“打開”位置中，例如，通過致動(dòng)手柄來壓縮彈性元件，
[0131]-在“打開”位置中，將該裝置下降到監(jiān)控井中，例如，借助于緊固在裝置上部的纜繩來下降裝置，
[0132]-保持采樣裝置在“打開”位置中的預(yù)定深度處，例如，保持預(yù)定的時(shí)間，
[0133]-致動(dòng)將裝置保持在“關(guān)閉”位置中的裝置，例如，致動(dòng)手柄來釋放彈性元件，
[0134]-例如使用纜繩來使裝置返回到地面上，
[0135]-通過致動(dòng)傳輸裝置將流體傳輸出裝置腔室外，例如，通過推動(dòng)上部活塞，同時(shí)借助于壓力探測(cè)器來控制壓力，使得腔室內(nèi)壓力保持恒定，以及
[0136]-執(zhí)行對(duì)采樣流體的分析，諸如:陽離子和陰離子水樣種類的分析、所謂微量元素分析、溶解的有機(jī)和無機(jī)碳分析、溶解氣體(主要?dú)怏w和稀有氣體)分析。
[0137]所有分析可被詮釋，并允許特別地確定儲(chǔ)存部位上是否存在CO2泄漏，如果是的話，則確定屬于哪種泄漏。
[0138]為了轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，存在有兩種可能非模式:
[0139]-在合適時(shí)間,地面操作者致動(dòng)電動(dòng)機(jī)24。該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄23,或
[0140]-隨機(jī)攜帶的獨(dú)立時(shí)鐘在編程的日期和時(shí)間致動(dòng)手柄23。
[0141]根據(jù)本發(fā)明的裝置也可用于采樣管道、管子、導(dǎo)管、容器等內(nèi)的壓力下的流體以便分析這些流體。
【權(quán)利要求】
1.一種用于采樣至少一個(gè)壓力下流體的裝置，其包括限定用于容納所述流體的內(nèi)部體積的采樣腔室(01)，其特征在于，所述裝置包括布置在所述腔室(01)下部中的下部活塞(05)、布置在所述腔室(01)上部中的上部活塞(02)、布置在所述下部活塞(05)與上部活塞(02)之間的中間活塞(28)、用于通過移動(dòng)所述下部活塞(05)來關(guān)閉和打開所述腔室(01)的裝置，以及用于移動(dòng)所述中間活塞(28)的裝置，以便在所述腔室(01)關(guān)閉的同時(shí)允許限定用于所述腔室(01)的大致恒定的體積。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述腔室(01)的體積由所述中間活塞(28)和所述下部活塞(05)所限定。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述中間活塞(28)布置在離開處于所述腔室(01)的打開位置和關(guān)閉位置中的所述下部活塞(05)大致恒定距離處，當(dāng)所述腔室(01)處于關(guān)閉位置中時(shí)，所述中間活塞(28)擱置在所述上部活塞(02)上。
4.如權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于將流體輸送到所述腔室外的裝置，所述輸送裝置包括用于控制所述上部活塞(02)和所述中間活塞(28)的接頭從所述腔室(01)的上部下降到下部的控制裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述腔室的體積由所述中間活塞(28)和所述上部活塞(02)所限定。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述中間活塞(28)布置在離開處于所述腔室(01)的打開位置和關(guān)閉位置中的所述上部活塞(02)大致恒定距離處，所述中間活塞(28)擱置在處于所述腔室(01)的打開位置和關(guān)閉位置中的所述下部活塞(05)上。
7.如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述上部活塞(02)和下部活塞(05)通過連接桿(29)連接，所述中間活塞(28)在所述連接桿上滑動(dòng)。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述上部活塞(02)設(shè)有允許所述流體在所述腔室(01)的外部循環(huán)的端口(31)，所述端口(31)可由針閥(30)關(guān)閉。
9.如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于將流體輸送到腔室外的裝置，所述輸送裝置包括用于將所述中間活塞(28)從所述腔室(01)的下部活塞朝上部活塞移動(dòng)的裝置。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述用于打開和關(guān)閉所述腔室的裝置包括直線元件(04)，其連接至所述下部活塞和彈簧元件(20)上，以便在打開位置中時(shí)，所述彈簧元件(20)被壓縮。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述下部活塞(05)裝備有針閥(25)和高壓連接，其允許所述流體從所述采樣腔室(01)排出。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置的使用，其中，通過采樣監(jiān)控井中的流體來監(jiān)控地下地質(zhì)部位的開發(fā)，其特征在于，實(shí)施以下階段: a)致動(dòng)用于關(guān)閉和打開所述采樣裝置的所述腔室(01)的所述裝置，以使其處于“打開”位置中， b)在“打開”位置中，使所述裝置下降到所述監(jiān)控井中， c)在“打開”位置中，使所述裝置保持在預(yù)定位置中， d)致動(dòng)用于關(guān)閉和打開所述采樣裝置的所述腔室(01)的所述裝置，以使其處于“關(guān)閉”位置中，以及 e)使所述裝置返回至地面。
13.如權(quán)利要求12所述的使用，其特征在于，還實(shí)施以下階段: f)通過致動(dòng)流體輸送裝置，將所述流體輸送到裝置的所述腔室外，以及 g)進(jìn)行采樣流體的至少一個(gè)分析。
14.如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的使用，其特征在于，地下地質(zhì)部位的開發(fā)在于:監(jiān)控地質(zhì)CO2儲(chǔ)存部位，或監(jiān)控天然氣儲(chǔ)存/提取部位，或監(jiān)控頁巖氣體開發(fā)部位，或使用氣體注入、特別是CO2的監(jiān)控提高的油回收部位。
【文檔編號(hào)】E21B49/08GK104453886SQ201410494228
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】B·加西亞, J·曲卡德, C·法納德斯－邁托, V·羅瓊, T·瓦爾瑞夫 申請(qǐng)人:Ifp新能源公司