用于监控天然气地质储藏的高压流体采样器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下介质的开发，诸如天然气储层的开发(天然气储藏/抽取、天然气开采)以及这些准备工作的监控(蓄水层上遭操作的污染)。本发明尤其涉及对诸如二氧化碳(CO2)或甲烷之类天然气的地质储藏场地的监控领域。
[0002]特别地，本发明涉及流体采样装置，以及更特别地，涉及采样井、管子、导管等内的高压流体的装置。
[0003]井中的流体通常需要采样，以便确定井中流体的成分，从而表征钻孔所达到的地质储层。这对于地质天然气储藏场地的监控尤其是如此的情形。
【背景技术】
[0004]工业家已经开发了许多技术，这些技术允许注入到多孔介质内的流体进展到受监控。
[0005]例如，大家都知道，基于对挥发性物种的研宄，获得对于地质0)2储藏场地的地质监控方法。这些方法在FR-2，972，758以及FR-2，974，358 (6297)中有描述。
[0006]这些方法基本上适用于两种隔间:
[0007]-在储层/含盐蓄水层中，那里，主要目的是量化溶解的和沉淀的C02，因此，建立起真实的质量平衡，
[0008]-在叠加在冠岩上方的蓄水层中，那里，主要目的是尽可能早地诊断出泄漏。
[0009]为了实施这些方法，因此必须要有在通过地质地层钻探出的井中采样高压流体的装置。如此的装置被称作采样器。
[0010]大家知道被称作为FTS (流通采样器)的采样器，其允许从通过地质地层钻探出的井中获得流体采样。如此的装置由每端处带有弹簧加载阀的采样腔室组成。闭锁机构将诸阀连接在一起，并使它们保持打开。时钟用来编程关闭时间和触发机构来释放阀门，该时钟布置在腔室上方。下端设置有允许流体进入的装置。用来附连缆绳的绳头扣紧座布置在顶部。
[0011]专利US-5，945，611披露了用来采样管道、管子、导管等内的高压流体的装置。该装置包括多个活塞、具有公共通道的本体(其中可滑动地安装了所述活塞)、位于所述通道内并与管道连通的侧向入口和侧向出口端口，所述入口和出口端口布置成使活塞的运动可覆盖和打开所述入口和出口端口。
[0012]专利US-5，896，926披露了一种装置，该装置就地采样静态下的地下水，而不扰乱环境但包括封隔器来使采样系统与位于上方的区域隔绝，以及位于所述采样器内的就地泵送系统，用来将流体“抽吸”到采样腔室内。
[0013]本发明的目的涉及从井中采样高压流体的装置，其通过对采样腔室提供完全的填充来采样高压的流体，在控制压力的同时将流体传输出腔室外。
[0014]因此，该装置一方面包括受弹簧控制的活塞，该弹簧浸没在用来采样流体的油腔室内，另一方面包括第二活塞，一旦进行传输其就逐出流体。
[0015]通过容纳在充满油的腔室内的压缩弹簧，该装置被保持在打开或关闭位置中。盛装在弹簧腔室内的油允许减慢减压的效应并达到流畅的采样。
[0016]该装置能够利用实心活塞通过手动阀的机械作用回收采样的流体。该设计允许避免采样汞系统或活塞流体系统，并在压力受控的条件下回收全部的或一部分的流体。此外，该设计允许避免使用如几乎所有现有技术采样器所采用的波动腔室和油腔室。
【发明内容】
[0017]一般地说，本发明涉及从井中采样高压流体的装置，其包括限定所要接纳流体的内部体积的采样腔室(01)、位于所述采样腔室上方的本体(10、03、08)、在所述腔室内循环流体的循环装置、将流体保持在所述腔室内的装置，以及将流体传输出所述腔室外的装置。根据本发明:
[0018]-保持装置包括第一活塞(05)，其适于允许或阻止流体流入腔室(01)的下部内，第一活塞借助于装置发生位移，该装置包括布置在填充有油的腔室内的弹性元件(20);
[0019]-传输装置包括控制装置，该装置控制第二活塞(02)从腔室上部下降到下部，从而使流体在腔室(01)内保持恒定的压力。
[0020]根据本发明，第一活塞(05)可以如此的方式借助于直线元件(04、07)连接到弹性元件(20):当弹性元件(20)受压缩时，该直线元件驱动第一活塞(05)跑出采样腔室
(01)外，因此，允许流体流入采样腔室(01)内。当弹性元件(20)松弛时，直线元件与第二活塞(02)合作，以便紧紧地关闭其上部端口内的采样腔室(01)，且直线元件驱动第一活塞
(05)，以便紧紧地关闭其下部端口内的采样腔室(01)。
[0021]根据一个实施例，直线元件包括杆(04)，第二活塞(02)设置有中央端口，其允许杆(04)的上部滑动，并提供与杆(04)的下部的密封的关闭，杆(04)的下部的直径大于上部的直径。
[0022]采样腔室(01)可通过设置有至少一个第一端口的端部块(06)被关闭在其下部内，端部块(06)具有一定的长度，该长度能让第一活塞(05)通过流体，当弹性元件(20)受压缩时，流体通过第一端口流入采样腔室(01)内。
[0023]根据本发明，循环装置可包括至少一个第一端口，其允许流体从腔室的上部和端部块(06)上的至少第二端口流出。
[0024]本体(10、03、08)可包括至少一个管子(10、03、08)，本体包括弹性元件(20)和用来松弛或压缩弹性元件(20)的装置(07、22、09、23)。
[0025]用来松弛或压缩弹性元件(20)的装置(07、22、09、23)可包括开裂的夹头(09)，其可滑动地安装在本体(10、03、08)内，并与手柄(23)合作，用以压缩或释放弹性元件(20)。
[0026]用来松弛或压缩弹性元件(20)的装置(07、22、09、23)可连接到电动机或时钟
(24)。
[0027]电动机或时钟(24)可定位在管子(11)内，该管子包括针阀(26)和用来将油填充到弹性元件(20)腔室的高压连接器。
[0028]弹性元件(20)可以是弹簧或一组Belleville垫圈。
[0029]根据本发明，传输活塞(12)可安装成推动第二活塞(02)，传输活塞(12)是中空的，于是，适于杆(04)在其内滑动。
[0030]端部块(06)可从所述采样腔室(01)移去，并被不带端口的端部块(13)替换，允许所述第一活塞(05)被保持在所述腔室内。
[0031]最后，根据本发明，第一活塞(05)可装备有针阀(25)和高压连接器，以允许流体从采样腔室(01)排出。
[0032]本发明还涉及根据本发明装置的使用，其中，通过借助于监控井来采样高压流体，来监控地下地质场地的开发，其特征在于，执行如下的阶段:
[0033]-启动手柄来压缩弹性元件，
[0034]-使用附连到该装置上部的缆绳，在“打开位置”中，将该装置下降到监控井内，
[0035]-在预定深度处，将该装置留在“打开”位置中，持续预定的时间周期，
[0036]-启动手柄从而释放弹性元件，该装置因此进入到“关闭”位置中，
[0037]-使该装置返回到地面，
[0038]-通过推动上部活塞，同时，借助于压力探测器来控制压力，使得腔室内压力保持恒定，由此，将所述流体传输出该装置的腔室外，以及
[0039]-对采样的流体实施分析。
[0040]地下地质场地的开发可在于:监控地质CO2储藏场地，或监控天然气储藏/提取场地，或监控页岩气体开发场地。
【附图说明】
[0041]参照附图，阅读下文中借助于非限制性实例给出的实施例，将会明白根据本发明的装置的其它特征和优点，附图中:
[0042]图1示出处于“打开”位置中的装置。右手边的图是沿着左手边图的轴线A-A截取的剖视图，
[0043]图2示出装置的下部，
[0044]图3示出处于“关闭”位置中的装置。中间的图是沿着左手边图的轴线B-B截取的剖视图，而右手边的图是沿中间图的轴线C-C截取的剖视图，
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