NO320016B1 - Anordning for provetaking av bronnfluid med bruk av varmeisolert provekammer - Google Patents

Description

ANORDNING FOR PRØVETAKING AV BRØNNFLUID

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et verktøy for prøveta-king av brønnfluid.

Oppfinnelsen vedrører spesielt, men ikke utelukkende, et så-kalt enkeltfase- eller énfaseverktøy for prøvetaking.

Det er mange forhold under hvilke det er ønskelig å ta prøve av et fluidmateriale, enten som en gass, en væske eller en blanding av de to, og bestemme dets karakter, for eksempel dets fysiske og kjemiske sammensetning, for å innhente informasjon om fluidmassen prøven ble tatt fra. I enkelte slike tilfeller kan prøven tas ved ett sett med omgivende beting-elser - for eksempel trykk og temperatur - og deretter flyttes til et helt annet sett for analyse, slik at dersom den er ubeskyttet, vil prøvens tilstand - f.eks. dens fysiske og kjemiske form - kunne endres under denne flytting til den ikke lenger er "tilstrekkelig representativ for det opprinnelige fluid. Ett typisk eksempel på denne situasjon oppstår når det tas prøver av fluid som kommer ut av geologiske for-masjoner i hvilke en brønn som for eksempel en olje/gass-brønn, er blitt boret. I bunnen av brønnen, som kan være mange kilometer dyp, er temperaturen og trykket høyt - kan-skje flere hundre atmosfærer og noen hundre grader Celsius. Mens formasjonsfluidet ved disse omgivelsesbetingelser kan være et énfasefluid, vil en prøve fra dette fluidet når den transporteres til helt andre omgivelsesbetingelser på overflaten (spesielt når det gjelder trykk og temperatur - ofte kalt NPA (Normal Atmospheric Pressure - normalatmosfæretrykk) eller NTP (Normal Temperature and Pressure - normaltemperatur og -trykk)) hvor det skal analyseres for å avdekke nytting informasjon om brønnen, likevel lett skille seg i to eller flere atskilte faser - for eksempel en væskefase, en gassfase (til å begynne med oppløst i væsken) og en fast fase (til å begynne med i suspensjon eller oppløst i væsken). Den sepa-rerte prøve er som sådan ikke lenger virkelig representativ for det opprinnelige fluid - eller i det minste ikke på en måte som er enkel å forstå - og har dermed mistet mye av sin verdi'. I enkelte tilfeller er det faktisk ugjennomførlig å rekonstituere det opprinnelige fluid som prøven ble tatt fra.

Enkeltfaseverktøy for prøvetaking er kjent. For eksempel beskriver W091/12411 (OILPHASE SAMPLING SERVICES) et verktøy for prøvetaking av brønnfluid og en fremgangsmåte for opphenting av énfase-hydrokarbonprøver fra dype brønner. I dette dokument senkes prøvetakingsverktøyet ned til den nødvendige dybde, et innvendig prøvekammer åpnes for å slippe brønnfluid inn ved en styrt hastighet, og prøvekammeret tettes deretter automatisk. Brønnfluidprøven settes under høyt trykk for å kunne beholde prøven i sin originale énfaseform til den kan analyseres. Prøven trykksettes ved hjelp av et hydraulisk drevet, flytende stempel som drives ved hjelp av høytrykks-gass som virker på et annet flytende stempel. Så snart prøve-takingen igangsettes, for eksempel ved hjelp av en innebygget klokke, er hele sekvensen automatisk.

GB 2 252 296A (EXAL SAMPLING SERVICES) beskriver et arrangement som er trykkbalansert, slik at når beholderen løftes til . overflaten og omgivelsestemperaturen og -trykket faller, for-segles for det første prøven for å- forhindre at den utvider seg (og skiller seg) under det reduserte trykk, og for det andre opprettholdes det opprinnelige omgivelsestrykk til tross for eventuelle temperaturendringer som søker å bevirke en tilsvarende endring i trykket (slik at temperaturforår-saket trykkfall og faseseparasjon unngås). Dette oppnås ved hjelp av en prøvetaker i hvilken prøvekammeret, i hvilket selve prøven mottas og oppbevares, er lukket på tettende vis i én ende ved hjelp av en forskyvbar skillevegg, på andre side av hvilken anvendes en trykkgasskilde ved hensiktsmessig trykk, enten direkte eller indirekte (via et bufferfluid).

De ovennevnte prøvetakingsverktøy bruker egentlig utjevnings-teknikker, dvs. de trykksatte gasser virker på prøven for å kompensere for trykkfall i prøven forårsaket av temperaturfall. Disse prøvetakingsverktøy krever derfor anordning av et gassreservoar og kompliserte mekanismer for å sette trykk på prøven for å kompensere for trykkforandringer forårsaket av temperaturfall.

SU 368 390 (MAMUNA et al.) beskriver en innretning for ut-trekking av prøver av formasjonsolje, deriblant et legeme, et mottakskammer med et stempel, og en innløpsventil, hvori mot-takskammeret er utstyrt med et elektrisk varmeelement tilkop-let et termometer montert i stemplet, i den hensikt å bevare egenskapene til formasjonsoljen i prøven som trekkes ut..

WO96/12088 (OILPHASE SAMPLING SERVICES) beskriver et verktøy for prøvetaking av brønnfluid og en fremgangsmåte for opphenting av prøver av reservoarfluid fra dype brønner. I dette dokument senkes prøvetakingsverktøyet ned til den nødvendige dybde, et innvendig prøvekammer åpnes for å slippe brønnfluid inn ved en styrt hastighet, og prøvekammeret tettes så automatisk. Temperaturen i brønnfluidprøven opprettholdes ved eller nær den opprinnelige temperaturen som prøven ble tatt ved, for å unngå det volumetriske svinn som ellers forårsakes av temperaturfall,, redusere utfelling av forbindelser fra prøven, og/eller opprettholde prøvens opprinnelige énfase-tilstand. Prøvekammeret er varmeisolert, forsynt med et akku-mulator-varmeelement som varmes opp elektrisk, gitt en stor

■ varmekapasitet og/eller forvarmet til prøvens temperatur.

GB 2 322 846 (CSM Associates Ltd.) beskriver et verktøy for prøvetaking av brønnfluid hvor verktøyet er forsynt med et prøvekammer som er omsluttet av en i det minste delvis lufttom kapsling og hvor en ytterste vegg i kapslingen utgjør en ytterste vegg i verktøyet. Prøvekammeret er atskilt fra et arbeidsfluidkammer ved hjelp av et bevegelig stempel. Ar-beidsfluidet drives inn i nevnte i det minste delvis lufttomme kapsling ved hjelp av nevnte stempel, for å kjøle prøven.

Et problem med énfase-prøvétakingsverktøy ifølge tidligere kjent teknikk er at verktøyet ved bruk må senkes ned i en bo-res treng. Verktøyet må derfor ha en diameter som er mindre enn en forutbestemt ytre diameter. Imidlertid bør verktøyet også være så kort som mulig, for eksempel for å forsøke å forhindre at verktøyet setter seg fast eller henger seg opp i borestrengen.

Det er et formål med minst ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse å forsøke å unngå eller redusere ett eller flere av de ovennevnte problemer med tidligere kjent teknikk.

Det er et ytterligere formål med minst ett aspekt av den fo-' religgende oppfinnelse å forsøke å anordne et prøvekammer med en optimal størrelse i et verktøy med bestemte ytre mål {utvendig diameter og lengde).

Disse formål søkes løst ved hjelp av å anordne et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy har et lufttomt kammer som i det minste omgir en del av prøvekammeret, idet en ytre vegg av det lufttomme kammer grenser til eller fortrinnsvis utgjør en ytre vegg av verktøyet.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy, i det minste ved bruk, har et prøvekammer som i det miste delvis rommes innenfor en i det minste delvis lufttom kapsling, idet en ytre vegg av kapslingen grenser til eller utgjør en ytterste vegg av verktøyet, og hvor prøvekam-meret i tillegg er omgitt av et separat ringrom, idet prøve-kammeret og det separate ringrom .er atskilt av et rørformet element, og hvor ringrommet i det minste delvis er omsluttet av den i det minste delvis lufttomme kapsling.

I et slikt verktøy virker den lufttomme kapsling slik at den opprettholder prøven slik den opprinnelig ble tatt, f.eks. i énfaseform (ved opprinnelig temperatur).

Det er fordelaktig dersom prøvekammeret i det vesentlige befinner seg inne i den lufttomme kapsling.

Den lufttomme kapsling omfatter fortrinnsvis første og andre rørlegemer, idet det første rørlegemet omfatter kapslingens yttervegg og det andre rørlegemet er anbrakt innenfor det. første rørlegemet, hvor det anordnes et lufttomt kammer mellom de to legemer.

Det er fordelaktig dersom det lufttomme kammer utgjøres av et langsgående ringrom mellom legemene.

Trykket i ringrommet kan være tilnærmet- mellom 0,689xl0~<2>N/m<2 >(IO"<7> PSI) og 0,689xl0~6 N/m2 (10"n PSI), typisk rundt 0,689xl0'<3> N/m<2> (10<t8> PSI).

Første og andre legeme formes fortrinnsvis i ett stykke og er sammenføyd i minst én ende.

Prøvekammeret er fortrinnsvis også forsynt med et tredje rør-legeme som i det minste er delvis anbrakt innenfor det andre rørlegemet.

Det er fordelaktig dersom det anbringes en anordning for opprettholdelse av temperatur, fortrinnsvis■mellom det andre og tredje rørlegemet..

Anordningen for opprettholdelse av temperatur innbefatter fortrinnsvis en flerhet av varmeelementer anbrakt med mellomrom i lengderetningen mellom det andre og tredje rørlegemet.

Det er fordelaktig derom varmeelementene er av en slik stør-relse at de søker å kompensere for varmetap på sine respektive steder.

Det er fordelaktig dersom første og andre varmeelementer anbrakt i første og andre ender av det tredje rørlegemet er kraftigere enn varmeelementer anbrakt fjernet fra den første og andre ende. Dette arrangement er spesielt fordelaktig for å forsøke å kompensere for varmetap fra endene av prøvekamme-ret. Det andre varmeelement er fortrinnsvis kraftigere enn det første varmeelement.

Anordningen for opprettholdelse av temperatur omfatter fortrinnsvis videre minst én temperaturføler for påvisning av temperaturen i fluidprøven.

Den minst ene temperaturrøler måler fortrinnsvis temperaturen i en ytre vegg av det tredje rørlegemet.

Verktøyet omfatter fortrinnsvis videre en anordning for å styre innstrømningen av en prøve i prøvekammeret.

Anordningen for styring av innstrømningen kan omfatte et flytende stempel som kan beveges på styrt måte i lengderetningen i prøvekammeret.

Anordningen for styring av innstrømningen kan videre omfatte en anordning for å bevege det flytende stempel på en styrt måte.

Anordningen for styrbar bevegelse kan omfatte et ytterligere fluid og en anordning for å redusere trykket i det ytterligere fluid på en kontrollert måte.

Stemplet er fortrinnsvis montert på og forskyvbart langs en stempelstang.

Stempelstangen kan ha et stempelanslag i én ende tilpasset for å begrense stempelets bevegelse i denne ene ende av stempelstangen.

Stempelstangen kan videre ha en plugg i en annen ende.

Det er fordelaktig dersom endene av prøvekammeret utformes ved hjelp av stempelanslaget og pluggen.

Verktøyet kan være forsynt med én eller flere prøveinnløps-åpninger.

Verktøyet kan også være forsynt med én eller flere prøveut-løpsåpninger, hvilke utløpsåpninger kan være forskjellige fra innløpsåpningene.

Verktøyet kan også anordne en anordning for fjerning av en prøve fra prøvekammeret.

Anordningen for fjerning av en prøve kan innbefatte første .og andre åpninger som står i forbindelse med første og andre ytre ender av prøvekammeret. Således kan en pumpe ved bruk koples over den første og den,andre åpning, slik at det ut-, øves et differensialtrykk over første og andre ende av prøve-kammeret for derved å bevirke bevegelse av prøvekammeret inne i verktøyet mot én eller flere prøveutløpsåpninger.

Ved bruk kan en prøveoverføringsbeholder koples til den ene eller de flere prøveutløpsåpninger via én eller flere venti-ler for å muliggjøre styrt overføring av prøven fra prøvekam-meret og til overføringsbeholderen.

Det er fordelaktig dersom overføringsbeholderen innbefatter et ytterligere flytende stempel anbrakt inne i et overfø-ringskammer.

Overføringskammeret har fortrinnsvis i alt vesentlig det samme volum som prøvekammeret.

Ifølge et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse, men som ikke kreves beskyttet, er det fremskaffet en fremgangsmåte for prøvetaking av brønnfluid, idet fremgangsmåten omfatter trinnene hvor: a) det anordnes et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy har et prøvekammer som i det minste delvis rommes innenfor en lufttom kapsling, idet en ytterste vegg av kapslingen grenser til eller utgjør en ytterste vegg av verktøyet; b) verktøyet senkes ned i et brønnhull til et sted hvor det skal tas en prøve av brønnfluid; c) en prøve slippes inn i prøvekammeret ved hjelp av en anordning for styrbar innstrømning; d) prøvekammeret tettes; e) prøven hentes opp til overflaten mens temperaturen i prøven i det vesentlige opprettholdes; og f) prøven fjernes fra prøvekammeret inn i et kammer i en prøveoverføringsbeholder.

Ved en slik fremgangsmåte forsøkes det å bevare prøven slik den opprinnelig ble tatt, f.eks. i énfaseform (og ved i det vesentlige opprinnelig temperatur).

Dette kan oppnås ved at prøvekammeret har et bestemt volum - således kan man, ved å forsøke å opprettholde temperaturen i prøven, også opprettholde trykket i prøven.

Det er fordelaktig dersom temperaturen og trykket utenfor verktøyet ved innstrømning av prøven i prøvekammeret måles og lagres ved hjelp av dertil egnede anordninger for måling og lagring.

Ifølge et tredje aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy innbefatter et prøvekammer og en i det minste delvis lufttom kapsling som i det minste omgir en del av prø-vekammeret, idet den lufttomme kapsling omfatter første og andre rørlegemer med et i det minste delvis lufttomt ringrom derimellom, idet det første og andre legeme er formet inte-grerende med hverandre.

Det første og andre legeme er fortrinnsvis integralt forbundet med hverandre i det minste ved eller nær første til-støtende ende av hvert legeme.

En slik integral forbindelse kan fortrinnsvis tildannes ved sveising, og med fordel elektronstrålesveising.

Første og andre legeme er fortrinnsvis også forbundet med hverandre ved eller nær andre tilstøtende ende av hvert legeme.

Det er fordelaktig dersom det anbringes en sentreringsenhet mellom første og andre legeme, hvilken sentreringsenhet kan fortrinnsvis være laget helt eller delvis i titan.

Ifølge et fjerde aspekt av den foreliggende oppfinnelse, men som ikke kreves beskyttet, er det fremskaffet en fremgangsmåte for å betjene et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, idet verktøyet omfatter et prøvekammer, en varmeanordning i termisk forbindelse med prøvekammeret og en anordning for å styre varmeanordningen, omfattende en anordning for å måle temperaturen utenfor verktøyet, idet fremgangsmåte omfatter: a) lagring av en forhåndsinnstilt temperatur på-styringsan-ordningen; b) senking av verktøyet ned i et borehull; c) kontinuerlig overvåkning av temperaturen utenfor verk-tøyet ved forutbestemte intervaller; og d) sammenligning av den målte ytre temperatur med den forhåndsinnstilte temperatur, og dersom den målte ytre temperatur er høyere enn den forhåndsinnstilte temperatur, å få varmeanordningen til å varme opp i det minste en del av prøvekammeret til den målte ytre temperatur.

Det er fordelaktig at den ytre temperatur, dersom denne, når verktøyet senkes ned, er høyere enn den forhåndsinnstilte temperatur, lagres som den forhåndsinnstilte temperatur.

Det er fordelaktig dersom trykket utenfor verktøyet også overvåkes kontinuerlig når verktøyet senkes ned, og det høy-este utvendige trykk påvist fortrinnsvis lagres på styrings-anordningen.

I en foretrukket utførelse innbefatter verktøyet en elektro-nisk klokkekrets og en lagringskrets for loggføring.

Ifølge et femte aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det anordnet et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy innbefatter et prøvekammer og en trykkavlastningsan-ordning som kommuniserer mellom prøvekammeret og utsiden av verktøyet, slik at dersom trykket i kammeret ved bruk overstiger et bestemt nivå, avlastes■trykket via trykkavlastningsanordningen.

Trykkavlastningsanordningen kan omfatte en trykkavlastningsventil eller en sprengskive. Verktøyet kan innbefatte en anordning for opprettholdelse av temperaturen i prøven. Anordning av trykkavlastningsanordningen søker å unngå over-dreven oppbygging av trykk i prøvekammeret, f.eks. på grunn av ukontrollerbar varme i anordningen for opprettholdelse av temperatur.

Et verktøy ifølge et hvilket som helst av første, tredje, eller femte aspekt nevnt ovenfor kan føres inn i et borehull ved hjelp av kabel, og kan koples sammen med lignende verktøy eller med andre verktøy, for eksempel lagrede trykkmålere,

<

riggverktøy (togging-tools), spinnere eller lignende, ved hjelp av gjengete overganger.

En utførelse av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempel, med henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Figurer 1 (A) - (E) viser en rekke tverrsnitt av et verktøy for prøvetaking av brønnfluid ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, i en første stilling og sett fra siden; Figurer 2 (A) - (E) viser en rekke tverrsnitt av verktøyet for prøvetaking av brønnfluid ifølge figurer 1{A) - (E), i en andre stilling og sett fra siden; Figurer 3'(A) - (E) viser en rekke tverrsnitt av verktøyet for prøvetaking av-brønnfluid ifølge figurer 1{A) - (E), i en tredje stilling og sett fra siden; Figur 4 viser en snittegning langs linje A-A på figur 2(B); Figur 5 viser en snittegning langs linje B-B på figur 2(B); Figur 6 viser en snittegning langs linje C-C på figur 2(B); Figur 7 viser et tverrsnitt av en strupeventilholder som ut-gjør en del av verktøyet ifølge figurer 1(A) - (E), sett fra siden; Figur 8 viser en snittegning langs linje D-D på figur 7; Figur 9 viser en snittegning langs linje E-E på figur 7; Figur 10 viser en snittegning langs linje F-F på figur 3 (E) ; Figur 11(A) viser en skjematisk perspektivtegning fra én side til én ende og ovenfra av en flerhet av varmeelementer som er anbrakt på et prøvekammer omfattende en del av verktøyet på figurer 1(A) - (E); Figur 11(B) viser en skjematisk perspektivtegning fra én side til én ende, og også i større skala, av ett av varmeelementene ifølge figur 11(A) anbrakt på prøvekammeret omfattende en del av verktøyet på figurer 1(A) - (E); Figur 12 viser et koplingsskjema for elektroniske kretser tilknyttet verktøyet på figurer 1{A) - (E); Figur 13 viser et detaljert kretsskjema for et klokkekort omfattende en del av de elektroniske kretser på figur 12; Figur 14 viser et detaljert kretsskjema for et loggførings-kort omfattende en del av de elektroniske kretser på figur 12; og Figur 15 viser et detaljert kretsskjema for et elektronikkort for et varmeelement, omfattende en del av de elektroniske kretser på figur 12.

Idet det til å begynne med henvises til figurer 1(A) - (E), er det vist et verktøy for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verktøy i det store og hele betegnes som 5, ifølge en utfø-relse av den foreliggende oppfinnelse. Verktøyet 5 har en første ende 10, hvilken ende normalt er den øverste ende når verktøyet 5 sendes ned i et borehull i en brønn, og en andre ende 15, hvilken ende normalt er den nederste ende når verk-tøyet 5 sendes ned i borehullet.

Den foretrukne utvendige diameter på verktøyet 5 er ca. 2" (5 cm) for å gjøre verktøyets 5 passasje opp og ned gjennom en innvendig boring i en standard 2 Vi" (5,7 cm) testventil (ikke vist) lettere.

Verktøyet 5 omfatter et koplingsstykke i form av en øvre overgang 20 ved hjelp av hvilken verktøyet 5 kan koples til kabel, glattvaier, elektrisk kabel eller lignende for å føres opp eller ned i et borehull i en brønn. Verktøyet 5 kan faktisk koples sammen med lignende verktøy eller med andre brønnhullsverktøy som er kjent på området, f.eks. ved hjelp av gjengete overganger.

En ende av den øvre overgang 20 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et batterihus 25, hvilket hus 25 anordner et batterikammer inneholdende et batteri 30. I denne utførelse er batteriet 30 et litiumbatteri. Batteriet gir strøm til alle elektriske/elektroniske komponenter som beskrives videre i dette skrift.

En andre ende av batterihuset 25 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et klokkekorthus 35. Klokkekorthuset 35 anordner et klokkekortkammer 40, hvilket kammer 40 rommer et klokkekort 45 og en solenoidventil 50 som styres av klokkekortet 45.

En andre ende av klokkekorthuset 35 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første.ende av en solenoidnippel 55.

En andre ende av solenoidnippelen 55 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et bufferkammerhus 60. Bufferkammerhuset 60 anordner et bufferkammer 65 som når verktøyet 5 først kjøres ned i brønnen, før prøvetaking, er fylt med luft. Videre er en innløpsåpning 70 i solenoidnippelen 55 i andre ende av solenoidnippelen 55, hvilken åpning står i forbindelse med solenoidventilen 50 via en ledning 56 gjennom nippelen 55, koplet til en første ende av et rørstyk-ke 75. Rørstykket 75 er fylt med et hydraulisk fluid, f.eks. en mineralolje.

En andre ende av bufferkammerhuset 60 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et hus/en primæråp-ningsovergang 80 for en tappenippel for bufferkammeret. Huset/primaeråpningsovergangen 80 for en tappenippel for bufferkammeret anordner en første utløpsåpning 85 som er koplet til en andre ende av rørstykket 75, en første innløpsåpning 90 i en andre ende av huset 80 for en tappenippel for bufferkammeret, hvilken åpning står i forbindelse med den første .utløpsåpning 85 via en strupeventil 86 som innbefatter en trykkmultiplikator 91, hvilken multiplikator 91 dividerer (reduserer) fluidtrykket som sees ved den første innløpsåp-ning 90 med for eksempel X15 for å gi et lavere trykk ved den første utløpsåpning 85. Dersom fluidtrykket ved den første innløpsåpning 90 er 15000 PSI (1,03x10" Nm"<2>), vil derfor fluidtrykket ved den første utløpsåpning 85 være 1000 PSI (6,9xl0<6>Nm"<2>). Strupeventilen 86 anordner videre en trykkak-tivert ventil/strømningsregulator 101.

På denne måte divideres trykket i fluid over den første inn-løpsåpning 90 til den første utløpsåpning 85 ved hjelp av multiplikatoren 91, mens gjennomstrømningsmengden av fluid som strømmer fra den første innløpsåpning 90 og til den førs-te utløpsåpning. 85 styres. Denne' styringen er viktig når det gjelder å styre valg av tidspunkt for prøvetakingen, noe som vil fremgå av det følgende. Det er for eksempel viktig at prøvetakingen ikke er for rask og derved forårsaker faseseparasjon..

Huset/overgangen 80 rommer også en trykk- og temperatursig-nalomformer 81 som måler omgivelsestemperaturen og -trykket i brønnen før, på og etter prøvetakingstidspunktet og sender slik informasjon til et loggføringskort 114 eller alternativt til klokkekortet 45 eller et elektronikkort 115 for varmeelementene.

Den andre ende av huset/overgangen 80 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et varmeelementkort-hus 105. Varmeelementkorthuset 105 anordner et luftfylt kammer 110 som rommer loggføringskortet 114 og et elektronikkort 115 for varmeelementene.

En andre ende av varmeelementkorthuset 105 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av et koplingsstykke 120. Den første ende av koplingsstykket 120 anordner en første utløpsåpning 125 som er koplet til den første inn-løpsåpning 90 i huset/overgangen 80 via et første rørstykke 130.

En andre ende av koplingsstykket 120 er forsynt med en første innløpsåpning 140 som står i forbindelse med den første ut-løpsåpning 125.

En andre ende av koplingsstykket 120 er fast forbundet med en første ende av et første rørlegeme 160. Det første rørlegemet 160 omfatter en ytterste vegg av verktøyet 5. Det første rør-legemet 160 er ved eller nær en andre ende derav formet inte-grerende med et andre rørlegeme 165 på en slik måte at det første og andre rørlegemet 160,. 165 i det vesentlige er kon-sentriske, og det dannes et ringrom 170 mellom de to legemer 160, 165. Ringrommet 170 er i det minste delvis tømt for luft, f.eks. til et trykk på ca. mellom IO"<7> PSI {0,689xl0~<2 >N/m<2>) og 10"<11> PSI (0,689xl0"<6> Nm"2), og typisk rundt IO"<8> PSI (0,689xl0"<3>Nm"<2>). Ringrommet 170 er tettet ved eller nær den første ende av det første rørlegemet 160 ved hjelp av en del 161 av koplingsstykke 120, hvilken del kan være sveiset til det første rørlegemet 160, f.eks. ved hjelp av elektronstrålesveising. Videre er det anbrakt en sentreringsenhet 17 5 mellom det første og andre rørlegemet 160, 165.

Det første og andre rørlegemet 160, 165 og det lufttomme ringrom 170 danner derfor en tilnærmet lufttom kapsling hvor en ytterste vegg i kapslingen omfatter en ytterste vegg i verktøyet 5.

Et tredje rørlegeme 180 rommes i det vesentlige konsentrisk inne i det andre rørlegemet 165. Det tredje rørlegemet 180 er tettet i en første ende ved hjelp av en endeplugg 185 som har en gjennomstrømningsåpning 190 som muliggjør forbindelse mellom et hydraulikkammer 195 i det tredje rørlegemet 180 og den første innløpsåpning 140. Hydraulikkammeret 195 er til å begynne med fylt med hydraulisk fluid, f.eks. mineralolje.

Som det kan sees fra figurer .1(D) og 1{E), er det anordnet et ytterligere ringrom 200 mellom det andre og tredje rørlegemet 165, 180. En flerhet av varmeelementer 205 er anbrakt i ringrommet 200. Idet det henvises til figurene 11(A) og (B), er varmeelementene 2 05 anbrakt på en ytterflate av det tredje rørlegemet 180 vist i nærmere detalj. Som det kan ses, er det i denne utførelse anbrakt åtte varmeelementer langs lengden av det tredje rørlegemet 180. Varmeelementene 205 som er anbrakt i hver ende av det tredje rørlegemet 180 er kraftigere - dvs. at de er i stand til å spre en større varmemengde - enn de andre varmeelementer. Dette er fordi varmetapet ved bruk kan forventes å være større fra endene av det tredje rørlegemet 180.

Som det videre kan sees fra figurer 1(D) og (E) og fra figur 11(A), er det anordnet en flerhet av temperatursignalomformere 210 på ytterflaten av det tredje rørlegemet 180. Ved bruk påviser temperatursignalomformerne 210 temperaturen i en prø-ve som befinner seg inne i det1 tredje rørlegemet 180 via veg-gen i det tredje rørlegemet 180'. Den målte temperatur sammen-holdes med den opprinnelig målte temperatur, som for eksempel er lagret av elektronikkortet 105 for varmeelementene, og dersom den målte temperatur er lavere enn den opprinnelig målte temperatur, slår kortet 105 på varmeelementene 205 til den opprinnelig målte temperatur gjenoppnås.

En andre ende av det første rørlegemet 160 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en del av det tredje rørlegemet 180 grensende til en andre ende av dette. Den andre ende av det tredje rørlegemet 180 anordner en flerhet av prøveta-kingsåpninger 211 gjennom en sidevegg i dette. I denne utfø-relse er det fire slike prøvetakingsåpninger 211. Ved bruk benyttes to prøvetakingsåpninger for å hente en prøve inn i verktøyet 5, mens de andre to prøvetakingsåpninger 211 benyttes for å

hente prøven ut av verktøyet 5. Når prøven hentes inn i verk-tøyet 5, er derfor de første to prøvetakingsåpninger 211 åpne og de andre to prøvetakingsåpninger 211 er tettet på hensiktsmessig måte, mens når prøven hentes ut av verktøyet 5, er de første to prøvetakingsåpninger 211 tettet på hensiktsmessig måte, mens de andre to prøvetakingsåpninger er åpne. Dette arrangement søker å sikre at fremmedlegemer som f.eks. smuss ikke rives med i prøven.

Den andre ende av det tredje rørlegemet 180 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med et hakehus 215. Hakehuset 215 innbefatter en avsmalnende innskjæring 220 for mottak av fjærbelastede haker 22 5 som bæres av en prøvetakingssammen-stilling 230 som kan forskyves i lengderetningen i det tredje rørlegemet 180 og hakehus 215.

Prøvetakingssammenstillingen 230 omfatter et flytende stempel 23 5, en første flate som utsettes for det trykksatte hydrauliske fluid. Stemplet 235 er montert for langsgående bevegelse på en stempelstang 240. Stempelstangen 240 anordner i en første ende et stempelanslag 245. Videre anordner prøveta-kings sammens tillingen i en andre ende av stempelstangen 240 en endeventilplugg 244 som bærer et endeventillegeme 250. En-de vent il legemet 250 bærer de fjærbelastede haker 225. Det bemerkes at det flytende stempel 235, endeventilpluggen 244 og endeventillegemet 250 alle bærer én eller flere tetninger på sin ytterflate for å anordne tettende inngrep med en innvendig flate av det tredje rørlegemet 180 og/eller en innvendig - flate i hakehuset 215 etter som prøvetakingssammenstillingen holdes og beveges inne i det tredje rørlegemet 180 og hakehuset 215.

Innskjæringen 220 står i forbindelse med en ytterflate av hakehuset 215 via gjennomgående åpninger 254 som hver-innehol-der en snittskrue 255 og en filternetting 260. Ved bruk kan et verktøy (ikke vist) anvendes på hakene 225 via åpningene 254 for å bevirke kollaps av hakene 225; noe som vil bli beskrevet i det følgende.

Ventilendelegemet 250 anordner videre en trykkavlastningsan-ordning 265 (som fortrinnsvis er i form av en sprengskive eller alternativt en trykkavlastningsventil) og en nippel 270 som stikker ut fra enden av denne. Trykkavlastningsanordningen 265 kan være innrettet slik at den avlaster trykk fra en prøve inne i verktøyet 5 dersom trykket overstiger en bestemt verdi.

For henting av en prøve inn i verktøyet 5, er en andre ende av hakehuset 215 gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av en nesekon 275 eller overgang til et annet verktøy. Nesekonen 275 innbefatter en flerhet av innløpsåp-ninger 280 {i denne utførelse fire) i en andre ende av denne.

Ragende ut fra en andre ende av hakehuset 215 og båret av dette er en frontinnløpsplugg 285 med en gjennomstrømningsåp-ning 290 som er i stand til å motta nippelen 270. Nippelen 270 bærer én eller flere tetninger 290, slik at nippelen 270 kan gå i tettende inngrep i åpningen 290.

For henting av en prøve fra verktøyet 5 erstattes nesekonen 275 av et overføringshode 300. Hakehuset 215 er gjengekoplet til og i tettende inngrep med en første ende av overførings-hodet 300. En andre ende av overføringshodet 300 anordner en pumpetilkoplingsåpning 305. Som det kan sees fra figur 3(C), anordner huset/overgangen 80 en ytterligere pumpetilkoplingsåpning 310. Som vil bli beskrevet i det følgende, kan en pumpe (ikke vist) ved bruk koples over pumpetilkoplingsåpningene 305, 310 for å bevirke fjerning av en prøve. Alternativt kan huset/overgangen 80 fjernes mens trykket i prøven opprettholdes .

Som det vil forstås av det foregående, dannes det ved bruk et prøvekammer 315 ved hjelp av en andre flate av det flytende stempel 235, innerveggen av det tredje rørlegemet 180 og en ende av endeventilpluggen 244. I denne utførelse er volumet av prøvekammeret 315 ca. 300 cm<3>. Det forventes imidlertid at volumet av kammeret 315 i alternative utførelser kan ligge i området 300 cm<3> til 600 cm<3>, og fortrinnsvis 350 cm<3> til 500cm<3.>

Når det gjelder materialvalg, kan det første og andre rørle-gemet 160, 165 begge være laget av syrefast stål. I denne ut-førelse er det første rørlegemet 160 utformet til å motstå et utvendig trykk på ca. 20000 PSI (l,4xl0<e>Nm"<2>). Videre kan det tredje rørlegemet 180 være laget av syrefast inconel og utformet til å motstå et innvendig trykk på ca. 15000 til 20000 PSI <1,03x10" Nm"<2> til 1,4x10" Nm'<2>).

Idet det nå henvises til figur 12, er det vist et koplingsskjema for elektroniske kretser tilknyttet verktøyet 5. De elektroniske kretser omfatter batteriet 30 som gir strøm til klokkekortet 45, loggføringskortet 114 og elektronikkortet 115 for varmeelementene. Som kan sees fra figur 12, er klokkekortet koplet til og styrer solenoidventilen 50. Videre er klokkekortet koplet til loggføringskortet 114 på en slik måte at klokken på klokkekortet 45 aktiverer solenoidventilen 50

på et bestemt (programmerbart) tidspunkt, noe som bevirker at trykk- og temperatursignalomformeren 81 momentant måler trykket og temperaturen i brønnen og logger disse målinger til klokkekortet 45. Klokkekortet er videre koplet til elektronikkortet 115 for varmeelementene, slik at den målte verdi for temperatur og trykk på prøvetakingstidspunktet, hvilken verdi er lagret i et lager på klokkekortet 45, kan sammenhol-des med de målte verdier for temperatur og trykk som måles av temperatursignalomformeren 210 mens verktøyet 5 hentes opp til overflaten, og faktisk også deretter til prøven fjernes fra verktøyet 5, for at elektronikkortet 115 for varmeelementene derved skal kunne søke å opprettholde de opprinnelige forhold ved hvilke prøven ble tatt, inne i prøvekammeret 315 ved hjelp av varmeelementene 205.

Idet det henvises til figur 13, omfatter klokkekortet 45 en regulator 320 for å drive klokkekortet 45, en analog-digital omformer 325, et lager 330, en mikroprosessor 335 og en sole--noid-styrekrets 340. Klokkekortet 45 innbefatter en kommunikasjonslinje Rxl som muliggjør kommunikasjon til og fra en datamaskin før og etter prøvetaking, solenoidstyringslinj.er Sl og S2 og kommunikasjonslinje SWC til loggføringskort.114.

Idet det henvises til figur 14, omfatter loggføringskortet 114 en regulator 345, en krets 350 for mottak/dekoding av kommunikasjoner, en analog-digital omformer 355, en-mikroprosessor 360, et lager 365 for prøvetakingstrykk/-temperatur, adresseringsholdekretser 370 og et momentanlager 375 for lagring av data. Loggføringskortet 114 anordner også temperatur-inngangslinjer T4, T5 og trykkinngangslinjer T6, T7, T8 og T9 fra temperatur-/trykksignalomformeren 81, samt kommunika-sjonsutgangslinje T12 som kan koples til en datamaskin etter opphenting av verktøyet 5 fra brønnen.

Idet det nå henvises til figur 15, vises der de elektroniske kretser på elektronikkortet 115 for varmeelementene, hvilke kretser innbefatter en styrekrets 380 for varmeelementene med en utgang T14, CH4, T15, CH5, Tl6, CH6 til hver av varmeelementene 205, en inngang VBATT fra batteriet 30 og innganger Q3, Q5 og Q7 fra holdekretsene 370 på loggføringskortet 114.

Elektronikkortet 115 for varmeelementene anordner også en inngangskrets 385 omfattende innganger Tl, T2 og T3 fra tem-peratursignalomf ormerne 210 og utganger CH0, CHl og CH2 til den analog-digitale omformer 355 på loggføringskortet 114.

Ved bruk, og før verktøyet 5 senkes ned i et borehull; stil-les klokken på klokkekortet 45 inn til å aktivere solenoidventilen 50 etter en bestemt tid.

Verktøyet 5 senkes deretter ned i et borehull, f.eks. ved hjelp av kabel, i en. første stilling som vist ved hjelp av figurer 1(A)-(E). I denne første stilling befinner det seg trykksatt hydraulisk fluid, f.eks. mineralolje, inne i hydraulikkammer et 195. Det trykksatte fluid holder det flytende stempel 235 i den andre ende av stempelstangen 240 mot endeventilpluggen 244. I denne stilling tettes to første av prø-vetakingsåpningene 211 på hensiktsmessig måte, mens to andre av prøvetakingsåpningene 211 blir stående åpne. Brønnfluid kan imidlertid ikke komme inn i verktøyet 5 via disse åpninger 211, ettersom trykket fra det hydrauliske fluid som virker på stemplet 235 overstiger trykket fra brønnfluidet som søker å strømme inn i verktøyet 5.

Det bør bemerkes at varmeelementene 205 kan benyttes til å varme opp det hydrauliske fluid i det tredje rørlegemet 180. Slik oppvarming kan finne sted ved overflaten, mens verktøyet 5 senkes ned i borehullet og/eller når verktøyet 5 er senket ned til den ønskede stilling. På denne måte kan det tredje rørlegemet 180 forvarmes til en temperatur som ligger-nær den forventede prøvetemperatur, for derved å søke å unngå nedkjø-ling av en prøve når denne strømmer inn i prøvekammeret 315.

Etter den forhåndsbestemte tid aktiverer klokken solenoidventilen 50. Dette åpner en strømningsvei mellom rørstykket 75 og bufferkammeret 65, for derved å la mineralolje flyte inn i bufferkammeret 65. Dette får hydraulisk fluid, f.eks. mineralolje, til å strømme ut av hydraulikkammeret 195 og flyte inn i bufferkammeret 65 via første rørstykke 130, strupeventil 86 og rørstykke 75. Trykket i det hydrauliske fluid faller dermed til slutt under det omgivende brønnhullstrykk. På dette tidspunkt begynner stemplet 235 å bevege seg mot stempelanslaget 245 for derved å slippe prøven inn i prøve-kammeret 315.

Etter som prøven kommer inn i prøvekammeret 315, beveger stempelet 235 seg mot og treffer til slutt stempelanslaget 245. Det bemerkes at en første ende av nippelen 270 er festet til en ende av endeventilpluggen 244. Således er det effektive areal av den første (øvre) ende av endeventilpluggen 244 større enn det effektive areal av den andre (nedre) ende av endeventilpluggen 244. Det vil si at det effektive brønnflu-idtrykk som sees ved den første ende, er mindre enn det som sees ved den andre ende. Således eksisterer det en trykkubalanse som får prøvesammenstillingen 230 til å bevege seg mot den første ende av det tredje rørlegemet 180. En slik bevegelse tetter prøvekammeret 315 mot åpningene 211. Fortsatt bevegelse får hakene 225 til å gå i inngrep i innskjæring 220. På denne måte hentes en brønnfluidprøve inn i prøvekammeret 315. Verktøyet 5 er da i stillingen som er vist på figurer 2(A)-(E) .

Verktøyet 5 kan deretter hentes opp til overflaten og prøven kan hentes ut av verktøyet 5 på den måte som beskrives neden-for. Før prøven hentes ut av verktøyet kontrolleres imidlertid prøvens trykk og temperatur i prøvekammeret 315 med fast volum ved hjelp av temperatursignalomformere 210. Disse sam-menholdes så med de opprinnelige verdier påvist av signalom-former 310, hvilke verdier er lagret på klokkekortet 45. Dersom temperaturen i prøven faller under den opprinnelig målte verdi, bevirker de elektroniske kretser på loggføringskortet 114 at styrekretsen 380 for varmeelementene slår på varmeelementene 205 til den opprinnelige verdi gjenoppnås. På denne måte søker verktøyet 5 å opprettholde prøven i sin opprinnelige tilstand. Den lufttomme kapsling som danner en yttervegg i verktøyet 5 hjelper til med å opprettholde prøven i sin

opprinnelige tilstand ved å søke å redusere varmetap derfra.

Idet det til slutt henvises til figurene 3(A)-(E), kan prøven ved hjelp av følgende prosedyre hentes ut av verktøyet 5 så snart verktøyet 5 er hentet opp, enten på land, f.eks. i et 'laboratorium, eller alternativt offshore dersom fasilitetene tillater det.. For det første erstattes nesekonen 275 med et overføringshode 3 00. For det andre tettes de første to prøve-takingsåpninger 211, og de andre to prøvetakingsåpninger 211 åpnes og koples til en overføringsbeholder via en koplings-ventil. For det tredje utspørres klokkekortet 45 for å utlede verdiene 'for temperatur og trykk ved prøvetaking. For det fjerde koples en pumpe (ikke vist) over pumpe tilkopl ingsåp - r ningene 305, 310, og trykket over disse utlignes med trykket i prøven. For det femte kan det anvendes et verktøy {ikke vist) for å kollapse, hakene 225. Prøven 315 kan så bevege seg fritt inne i verktøyet 5.

Deretter fremskaffes en trykkubalanse mellom pumpetilkoplingsåpningene 305, 310, for derved å få prøven og prøveta-kings sammens tillingen 23 0 til å bevege seg mot de to andre prøvetakingsåpninger 211. Prøver kan så kommunisere med disse åpninger 211. Til slutt åpnes koplingsventilen, og prøven overføres til overføringsbeholderen ved å manipulere trykk-ubalansen, mens prøvens volum til enhver tid omhyggelig opprettholdes, og det søkes også å opprettholde prøvens temperatur og trykk som opprinnelig tatt fra brønnen.

Claims (14)

1. Verktøy {5) for prøvetaking av brønnfluid, hvilket verk-tøy {5), i det minste ved bruk, har et prøvekammer (315) som i det minste delvis befinner seg innenfor en i det minste delvis lufttom kapsling (170), idet en ytterste vegg i kapslingen grenser til eller utgjør en ytterste vegg i verktøyet (5), hvorved prøvekammeret (315) i tillegg er omgitt av et separat ringrom (200), idet prøve-kammeret (315) og det separate ringrom (200) er atskilt av et rørformet element (180), og hvor ringrommet (200) i det minste delvis er omsluttet av den i det minste delvis lufttomme kapsling (170).

2. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 1, karakterisert ved at prøvekamme-ret (315) i det vesentlige er omsluttet av den lufttomme kapsling (170).

3. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den lufttomme kapsling (17 0) omfatter et første rørlegeme (160) og et andre rørlegeme (165), hvor det første rørlegemet (160) omfatter den ytterste vegg i kapslingen (170) og det andre rørlegemet (165) er anbrakt innenfor det første rørlegemet (160), idet det anordnes et lufttomt kammer (170) mellom de to legemer.

4. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 3, karakterisert ved at det lufttomme kammer (17 0) utgjøres av et langsgående ringrom mellom legemene.

5. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 4, karakterisert ved at trykket i ringrommet ligger mellom ca. 0,689xl0"<2>N/m<2> (IO"<7>PSI) og 0, 689xl0"6 N/m<2> (10"<11> PSI) .

6. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 5, karakterisert ved at trykket i ringrommet er ca. 0,689xl0"<3>N/m<2> (IO"<8>PSI).

7. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i et hvilket som helst av krav 3 til 6, karakterisert ved at det første og andre rørlegemet (160, 165) er laget i ett stykke, idet de er sammenføyd i minst én ende.

8. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i et hvilket som helst av krav 3 til 7, karakterisert ved at prøvekammeret (315) er forsynt med et tredje rørlegeme (180) som er anbrakt i det minste delvis innenfor det andre rørlegemet (165), idet nevnte ringrom er avgrenset mellom det tredje og andre rørlegemet (180, 165), og hvor nevnte tredje rørlegeme (180) er det rørformede element (180).

9. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, k a r a k -. terisert ved at det er anordnet en anordning for opprettholdelse av prøvetemperaturen.

10. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 8 og 9, karakterisert ved at anordningen for opprettholdelse av prøvetemperaturen er anbrakt mellom det andre rørlegemet (165) og det tredje rørlegemet (180).

11. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 10, karakterisert ved at anordningen for opprettholdelse av prøvetemperaturen innbefatter en flerhet av varmeelementer (205) anbrakt med mellomrom i lengderetningen mellom det andre rørlegemet (165) og det tredje rørlegemet (180).

12. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 11, karakterisert ved at varmeelementene (205) er dimensjonert slik at de søker å kompensere for varmetap ved sine respektive plasseringer.

13. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 11 eller 12, karakterisert ved at første og andre varmeelementer (205) er anbrakt ved første og andre ender av det tredje rørlegemet (180), hvilke varmeelementer er kraftigere enn hvert av varmeelementene som inngår i flerheten av varmeelementer.

14. Verktøy (5) for prøvetaking av brønnfluid som angitt i krav 13, karakterisert ved at det andre varmeelement er kraftigere enn det første varmeelement.