NO341415B1 - Beholder og fremgangsmåte for å opprettholde faseintegriteten til en fluid - Google Patents

Description

Beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelse vedrører anordninger og fremgangsmåter til ekstrahering av representative prøver fra fluider i formasjoner i jorden. Mer be-stemt vedrører den foreliggende oppfinnelse et verktøy for fremskaffelse av en prøve av formasjonsfluid og å beholde prøven i en tilstand med én-fase inntil den leveres til et laboratorium for testing.

GB 2348222 A omtaler en prøvemodul til bruk i et brønnverktøy for å oppnå fluid fra en underoverflateformasjon som penetreres av en brønnboring. Prøvemo-dulen omfatter et prøvekammer båret av modulen for å samle prøve av formasjonsfluid oppnådd fra formasjonen, og et valideringskammer båret av modulen for å samle en vesentlig mindre prøve av formasjonsfluid enn prøvekammeret. Vali-deringskammeret kan fjernes fra prøvemodulen ved overflaten uten å forstyrre prøvekammeret. Prøvekammerne omfatter et flytende stempel belastet på en side ved trykksatt fluid for å opprettholde prøvene i en enkelt fase. Prøvekammerne kan innbefatte et legeme som er i stand til å motstå oppvarming ved overflaten, etterfulgt av oppsamling av en formasjonsfluidprøve, til temperatur nødvendig for å fremme rekombinasjon av prøvekomponentene innen kammerne. I tillegg er kammerne anordnet med metall til metalltetninger for å lagre prøven samlet deri for en ubestemt tid uten vesentlig forringelse av prøven.

WO 00/34624 A2 omtale et brønnfluidprøveverktøy og relatert brønnfluid-prøvetakingsfremgangsmåte. Brønnfluidprøveverktøyet har, i det minste under bruk, et prøvekammer i det minste delvis holdt innen en i det minste delvis evakuert kappe. En ytterste vegg av kappen er tilstøtende til eller danner en ytterste vegg av verktøyet. I verktøyet fungerer den evakuerte kappe til å opprettholde prøven som opprinnelig utvunnet, for eksempel i en enkel faseform.

EP 0092975 A1 omtaler en anordning for å motta og blande prøver som omfatter et lukket sylindrisk kammer anordnet med: en fast, sentrisk lokalisert

tverrgående ledeplate som har i det minste en port for å tillate en prøve å gå fra en side derav til den andre, to stempler som er i stand til å bevege seg i samsvar med påført fluidtrykk på hver side av ledeplaten som danner to fluidtette underkamre og variabelt volum, innretning for å innføre og trekke tilbake prøve fra underkam-merne, og innretning for å påføre fluidtrykk på stemplene, hvorved bevegelse av stemplene i tandem med hensyn til ledeplaten tvinger prøven fra et underkammer

til det andre gjennom ledeplateporter for derved å oppnå blanding. Anordningen er spesielt tilpasset for lagring av materialer med et høyt damptrykk. Anordningen har ingen utvendige dynamiske tetninger som er utsatt for lekkasje.

De fysiske egenskaper til fluider i formasjoner i jorden varierer mye med hensyn på de forskjellige geologiske formasjoner. Egenskaper så som kjemisk sammensetning, viskositet, innhylling av gassfase og innhylling av fast fase påvirker sterkt verdien av et formasjonsreservoar. Disse egenskapene påvirker videre beslutninger om hvorvidt det i det hele tatt kan oppnås økonomisk produksjon, og, i så tilfelle, varighet, kostnad og enhetspris ved slik produksjon. Av disse årsaker er nøyaktigheten til fluidprøver fra reservoaret av ytterste viktighet. Preservering av fasetilstanden in situ til en prøve er det viktigste blant flere nøyaktighetskriterier.

Det finnes forskjellige fremgangsmåter til ekstrahering av en brønnprøve. Blant slike fremgangsmåter er de hvor man fremskaffer separate prøver av brønn-fluider, væske og gass, slik de produseres ved brønnens overflate. Disse prøvene kombineres på en måte man antar representerer fluidet in situ. Petroleumsreser-voarer befinner seg vanligvis flere tusen fot fra jordens overflate, og står typisk under trykk på flere tusen pund pr. kvadrattomme. Geotermiske temperaturer på disse dybdene er i størrelsesorden 250°F (121,11°C) eller mer.

På grunn av slike ekstreme omgivelser nedi hullet, medfører overføring av en fluidprøve fra formasjonen til omgivelsen på overflaten en mulighet for å forårsake flere irreversible forandringer i prøven. Under hevingen av en nedihulls fluid-prøve til overflaten, faller både trykk og temperatur dramatisk. Slike forandringer kan forårsake at visse komponenter i formasjonsfluidet irreversibelt felles ut fra løsning og/eller kolloidal suspensjon, og derved underestimeres ved prøvetaking ved overflaten. Hendelser ved brønnproduksjonen, så som avsetning av parafin eller asfalten, kan bevirke betydelig nedihulls skade på brønnen. Det kan være at slik skade fullstendig kan unngås hvis nøyaktig testing kan bestemme den nøyak-tige sammensetning, trykk og temperatur av formasjonsfluidet. Det er særlig viktig ved studier av asfalten, hvor utfellingen og etterfølgende fjerning av asfalten ikke er godt forstått, at en prøve av formasjonsfluid holdes over metnings-trykket for å sørge for at den opprinnelige sammensetning beholdes.

Det er imidlertid fortsatt problematisk å forhindre irreversible forandringer i en formasjonsprøve under opphenting til overflaten og avgivelse inn i trykksatte test- eller lagringsinnretninger. Tidlige testverktøy anvendte et prøvekammer med fast volum som initialt ble evakuert. Det evakuerte prøvekammeret ble senket til den ønskede formasjonsdybde hvor en ventil ble åpnet ved hjelp av fjernstyring for å tillate en innstrømning av brønnfluid inn i prøveinnsamlingskammeret. Så snart det var fylt ble ventilen stengt for å holde inne prøven, og kammeret ble hentet opp til overflaten. Under opphenting av prøveverktøyet til overflaten, resulterte avkjø-ling av prøven, i et fast volum, i en trykkreduksjon i prøven. Senket trykk resulterte ofte i gassifisering av visse fraksjonskomponenter av prøven, såvel som irreversi-bel utfelling av visse faste komponenter. Selv om meget nøye studier i laboratoriet kunne utføres på i det minste en delvis rekombinert prøve, og ytterligere testing kunne utføres på komponenter som var irreversibelt separert fra den opprinnelige prøve, fortsatte det å være spillerom for mulig unøyaktighet, hvilket enkelte ganger var kritisk for meget verdifulle produksjonsegenskaper. Som de som har fagkunnskap innen området vet, kan enkelte produksjons-egenskaper ved et formasjonsfluid være problematiske og kostbare ved rengjøring og fornyet bearbeiding av brønnen. Det kan være vanskelig, om ikke umulig, å gjenopprette brønnen til produksjon etter en fornyet bearbeiding.

Innsats for å begrense eller forhindre faseforandringer i formasjonsfluid-prøver under opphenting og transport til et laboratorium eller til trykksatte lagringsinnretninger har resultert i prøvekammerverktøy med variabelt volum i to store grupper: A: Verktøy som har et prøvekammer som har blitt gitt et variabelt volum ved å inkludere et innvendig reservoar av kompressibelt fluid i dette; og

B: Verktøy som har et prøvetakingskammer som har blitt gitt variabelt volum ved hjelp av et trykksatt inkompressibelt fluid. Et elastisk middel så som gass eller en fjær brukes typisk for å trykksette det inkompressible fluid, enten direkte eller indirekte gjennom et mellomliggende stempel.

US patent nr. 3.859.850, bevilget 14. januar 1975 til Whitten, GB20127229A, publisert i 1979, tilhørende Bimond et al., US patent nr. 4.766.955, bevilget 30. august 1988 til Petermann og US patent nr. 5.009.100 bevilget 23. april 1991 til Gruberetal., beskriver allesammen undergrunns prøvetakings-verktøy som anvender et prøvekammer av den type verktøy som er beskrevet i gruppe A ovenfor. Karakteristisk for disse verktøy i gruppe A er prøvekammeret. Volumet av prøvekammeret er i sitt innerste vesen gjort elastisk ved hjelp av et stempel som er en bevegelig reservoarvegg for et innestengt volum av komprimert gass. Gassen blir videre komprimert innvendig når trykket på utsiden av reservoaret er større enn det innvendige trykk i det innestengte gassreservoaret. Når prø-veverktøyet senkes ned i hullet, får reservoaret av innestengt gass, hvis det har lavere trykk enn nedihulls trykket, redusert volum. Som et resultat av dette blir et stempel i reservoaret forflyttet mot det innestengte gassvolum. I teorien, ved av-kjøling og kontraksjon av prøven (som ved opphenting til overflaten) vil gassen i reservoaret på ny ekspandere og opprettholde trykket i prøven. For at volumet av reservoaret med den innestengte gassen skal reduseres når reservoaret synker ned, og derfor være i stand til å ekspandere på ny ved opphenting, må imidlertid dets initiale trykk være noe mindre enn bunnhullstrykket i prøven. I tillegg, når prøven avkjøles ved opphenting, så avkjøles også den innestengte gassen, hvilket ytterligere reduserer den innestengte gassens mulighet til på ny fullstendig å ekspandere fra nedihulls tilstandene. Følgelig, selv om verktøy i gruppe A kan ha en viss nytte, i det minste for det formål å begrense mengden av trykktap i et fluid ved opphenting fra nede i hullet, er de iboende ikke i stand til å beholde prøven ved eller over nedihullstrykktilstand under opphenting. Slike verktøy oppviser heller ikke lekkasjetett design av stemplets tetning. Muligheten for gasslekkasje er nevnt i Bimond et al. For å detektere og ta hånd om slik lekkasje, lærer Bimond et al. oss

bruk av en sporgass, så som karbontetrafluorid, som ikke finnes i brønn-prøven.

Som alternativer til verktøy i gruppe A finnes det verktøy i gruppe B, så som beskrevet i GB2022554A tilhørende McConnachie, US patent nr. 5.337.822 bevilget 16. august 1994 til Massie et al. og US patent nr. 5.662.166 bevilget 2. sep-tember 1997 til Shammai. Disse verktøy representerer en forbedring i forhold til verktøyene i gruppe A i den forstand at begge har mulighet for å hente opp en prøve mens prøvetrykket beholdes ved eller over opprinnelig nedihullstrykk. Til tross for i det minste muligheten for forbedret ytelse, anvender imidlertid begge verktøy et inkompressibelt fluid for drift, enten direkte eller indirekte, mot et innestengt volum av prøvefluid. Stemplet drives av en elastisk kilde, så som en gass eller en mekanisk fjær.

GB 2022554A tilhørende McConnachie beskriver et undergrunns prøveta-kingsverktøy med gjennomstrømning. Når prøvetakeren senkes i brønnen, kommer brønnfluid inn i og går ut av prøvekammeret gjennom gjennomstrømnings-porter. Så snart den er ved den ønskede dybde, stenges brønnfluid inn i verktøyet ved hjelp av en glidende dobbeltstempel-anordning. Ventilmidler frigjør deretter en trykksatt gass som driver et stempel for forflytning av kvikksølv under trykk inn i prøvekammeret. Den resulterende sekvens av trykkoverføringskrefter for å beholde trykket på prøven er: trykksatt gassvstempelvkvikksølwbrønnprøve.

US patent nr. 5.337.822 tilhørende Massie et al. anvender et prøvekammer som er delt av et bevegelig stempel. Prøvekammerets stempel trykksettes mot prøven ved hjelp av et inkompressibelt fluid så som mineralolje. Mineraloljen blir i sin tur trykksatt av et bevegelig stempel som befinner seg i et annet kammer. Det bevegelige stempel i det annet kammer blir i sin tur drevet av en elastisk kilde, så som en gass eller en mekanisk fjær, i det annet kammer. Den resulterende sekvens av trykkoverføringskrefter for å beholde trykket på prøven er: elastisk kildevannet stempelvinkompressibelt fluidvførste stempelvoljeprøve. Massie-verktøyet anvender tallrike deler og er basert på en langvarig sekvensiell operasjon av flere ventiler med den ledsagende mulighet for feilfunksjon.

Det frie stempel i prøvekammeret ifølge US patent nr. 5.662.166 tilhørende Shammai belastes på baksiden av et lukket volum av hydraulisk fluid. En fjernstyrt ventil åpner det lukkede hydrauliske kammer for forflytning inn i et sekundært hydraulisk kammer, hvilket gjør det mulig at nedihullstrykket mot forsiden av prøve-kammerets stempel forflytter stemplet med en prøve av brønnfluid. Ved en forhåndsbestemt lokalisering av stemplets forflytning, blir gass fra et høyttrykks-gasskammer først frigjort for å stenge den hydrauliske kanal fra volumet på baksiden av stemplet i prøvekammeret til det sekundære hydrauliske kammer, og se-kvensielt åpne fra kilden for høyttrykksgass til volumet på stemplets bakside for å påføre en stående trykkbelastning på prøven.

Hver av de ovennevnte utforminger av prøveverktøy har enten en begrenset ytelse, eller de er iboende kompliserte, kostbare, de vil antagelig kreve betydelig vedlikehold, og er utsatt for feilfunksjon. Det er følgelig en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret verktøy for å ta nedihulls-prøver av fluider i et borehull i jorden. En annen hensikt ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et nedihullsprøvetakingsverktøy som er i stand til å beholde trykket in situ for en prøve ved eller over nedihullstrykket under opphenting av prøven til overflaten. En videre hensikt med oppfinnelsen er et prøvetakingsverktøy som minimali-serer varmetap fra en prøve under brønnopphentingsintervallet under opprettholdelse av høyt trykk på prøven for å oppveie vesentlig avkjøling under opphenting. En annen hensikt med oppfinnelsen er tilveiebringelse av et middel for å tilføre en gassakkumulator til termisk stabiliserte prøvetanker som er balansert til hydrostatisk trykk. Stabilisering av temperaturen nær formasjons-temperaturen gjør at en gassakkumulator og initiale trykksettinger kan designes til å holde prøvetrykket over eller lik formasjonstrykk når prøven avkjøles til den eutektiske temperatur. En ytterligere hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et nedihulls prøvetakingsverktøy med enkle, effektive, pålitelige og billige designkarakteristika.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en beholder for å opprettholde faseintegriteten til et fluid, kjennetegnet ved: et fluidmottakende kammer med i det minste én bevegbar skillevegg;

en kraftforbelastning på den bevegelige skillevegg som innbefatter en forbelastning på den bevegbare skilleveggen;

en pumpe for ekstrahering av formasjonsfluid og overføring av fluidet inn i det mottakende kammer mot forbelastningen fra kraften, hvori kraftforbelastningen anvender forbelastningen direkte på fluidet via i det minste en bevegbar skillevegg; og

en datatransduser i kommunikasjon med det fluidmottakende kammer for å måle data forbundet med fluidet i det mottakende kammer.

Foretrukne utførelsesformer av beholderen er utdypet i kravene 2 til og med 7.

Målene ved foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å opprettholde faseintegriteten til et fluid, kjennetegnet ved: forbelastning av en bevegelig skillevegg i et prøveoppsamlingskammer med en kraft;

ekstrahering av formasjonsfluidet fra en formasjon;

overføring av formasjonsfluidet inn i prøveinnsamlingskammeret ved å forflytte den bevegelige skillevegg mot kraften;

påføring av forbelastningen direkte på formasjonsfluidet via den i det minste ene bevegelige skillevegg; og

måling av data forbundet med formasjonsfluidet i prøveinnsamlings-kammeret.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 9 til og med 13.

Den foreliggende anordning for å motta og beholde en nedihulls prøve av formasjonsfluid fra en boring i jorden ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis en prøvemottakende kammerkornponent i et system så som beskrevet i US patent nr. 5.377.755 tilhørende J.M. Michaels et al. Systemet til Michaels omfatter en mekanisme for inngrep med en brønnhullsvegg på en måte som vil mulig-gjøre pumpet ekstrahering av formasjonsfluid fra formasjonen for å utelukke brønnhullsfluid. En pumpe inne i mekanismen trekker formasjonsfluidet fra brønn-hullets vegg og avgir det inn i et kanalsystem som er styrt av solenoid-ventiler. I en konfigurasjon åpnes pumpens utløpskanal ved hjelp av de fjernstyret solenoid-ventiler, til det prøvemottakende kammer ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det prøvemottakende kammer er i en foretrukket utførelse et parti av en sylinder med variabelt volum, som to fristempler beveger seg over. Fristemplene deler sylinderen i tre kamre med variabelt volum. Kammeret med variabelt volum ved en øvre ende av sylinderen kan ha en fjernstyrt fluidkanalforbindelse med pumpen for formasjonsfluid. Kammeret med variabelt volum ved den andre øvre ende av sylinderen kan ha en ikke-styrt fluidkanalforbindelse med brønnhullsflui-det. Kammeret med variabelt volum mellom de to stempler fylles med en trykksatt gassfjær med valgte egenskaper.

Det gassfylte prøvemottakende kammer sammenmonteres med resten av prøvetakingsverktøyet, og verktøysammenstillingen innfestes til en opphengings-streng, så som en vaier, et rør eller en borestreng. Verktøysammenstillingen senkes inn i det tiltenkte brønnhullet med brønnhullets fluidkanal åpen for å motta stående brønnhullsfluid og trykk mot endeflaten av det første stempel. Nedihulls-brønnhullstrykk mot endeflaten av det første fristempel forflytter det første stempel mot gassfyllingen til et punkt med trykklikevekt med nedihullstrykket. Det antas at nedihullstrykket er større enn det på forhånd fylte gasstrykk i det mellomliggende volum, hvilket resulterer i en ytterligere kompresjon av gassfjæren.

Ved den ønskede dybde for prøvetaking av formasjonen, blir verktøysam-menstillingen ved hjelp av fjernstyring bragt til inngrep med formasjonen for ekstrahering av en fluidprøve. Når det passer åpnes solenoidventiler for å lede formasjonsfluid som avgis fra pumpen inn i det variable volum i prøvekammeret. Når formasjonsfluid kommer inn i prøvekammeret fortrenges brønnhullsfluid fra det motsatte øvre endevolum inntil det første stempel hovedsakelig fortrenger alt brønnhullsfluidet. Ved dette punkt vil pumpen levere ytterligere formasjonsfluid for ytterligere å komprimere gassfyllingen inntil pumpens kapasitet for fortrengningstrykk er nådd. Til slutt blir pumpens utløpskanal stengt ved hjelp av fjernstyring, og prøvetakingsmekanismen trekkes til overflaten.

For en annen utførelse innelukker sylinderen en aksial stang mellom de motsatte endevegger for å utforme det indre romlige volum som en hul sylinder, eksempelvis et langstrakt ringformet kammer. En endevegg av kammeret kan være fast integrert med sylinderveggene. Den motsatte endevegg av sylinderen kan være lukket for eksempel av en gjenget endeveggsplugg. Et par fristempler forflyttes langs det ringformede kammer for å dele det ringformede rom i tre variable volumer: et dypt endevolum mellom den dype endeveggen av sylinderen og det første stempel; et mellomliggende volum mellom de to stempler; og et plugg-endevolum mellom det annet stempel og sylinderpluggen. Begge fristempler har trykktettede, glidende grenseflater med den aksiale stang og den ytre sylinderveggen. Det annet fristempel, dvs. stemplet som befinner seg ved sylinderens ende-veggplugg, har for eksempel to åpninger gjennom stemplet som strekker seg fra side til side. Den første åpning inkluderer en tilbakeslagsventil på innsidens side av åpningens lengde, for å ensrette fluidstrømning kun inn i det mellomliggende sylindervolum. Nær stemplets utside har den første åpning en gjenget plugg som tillater fluidstrømning gjennom åpningen i begge retninger når den er åpen, og som blokkerer fluidstrømning i begge retninger når den er stengt. Pluggen i den første åpning settes manuelt. Kun en manuelt innstilt avtappingsventil styrer fluid-strømningen gjennom den annen åpning.

Det er foretrukket at pluggenden av den aksiale stangen er tettet inne i en pluggholder i pluggflaten ved hjelp av en innstikkingsmontering i en innvendig o-ring. En fluidstrømningskanal forløper over lengden av den aksiale stang for å åpne ved den dype endeveggen, inn i sylindervolumet ved den dype endeveggen. Den ende av den aksiale stangens strømningskanal som befinner seg ved endeveggen med pluggen er forbundet til en første kanal i sylinderpluggen som haren stående åpen tilstand med brønnhullet. En annen kanal inne i sylinderpluggen åpner inn i volumet ved endeveggen med pluggen og holdere med en kanal som er styrt av en solenoid ventil fra utløpet fra pumpen for formasjonsfluid.

En ytterligere utførelse erkarakterisert veden ytre, rørformet vakuumkapsling som har et sylindrisk volum som åpner ved en aksial ende. Den prøvemotta-kende sylinder er aksialt innsatt inne i vakuumkapslings-volumet. De utvendige overflater av den prøvemottakende sylinder har fortrinnsvis en avstand fra de innvendige overflater av vakuumkapslingen, hvilket tilveiebringer et luftrom mellom de tilstøtende overflater som ikke har kontakt. Den koaksiale sammenstilling av det indre rørformede legemet inne i vakuumkapslingsvolumet er trykktettet av o-ringer og fastholdes av en innbyrdes forbindelsesmekanisme, så som skruegjenger eller en bajonettkopling.

Det er foretrukket at sylinderens endeplugg også tas ut når den prøvemotta-kende sylinder tas ut fra det innelukkede volum i vakuumkapslingen. De to stempler sammenstilles over den aksiale stangen, og sammenstillingen settes inn langs sylindervolumet. Før sylinderens endeplugg fastholdes for å innelukke volumet ved pluggens endevegg, skrus en grensehylse inn i sylinderens ende som en strukturell forflytningsgrense for det annet stempel.

Når grensehylsen er på plass, koples en kilde for høyttrykksgass, fortrinnsvis en inert gass så som nitrogen ved for eksempel ca. 2000 til 2500 psi (13,79 til 17,24 MPa), til den første åpning i det annet stempel for å fylle det mellomliggende volum. Når fyllingen er fullført, holder tilbakeslagsventilen i den første åpning det som er fylt i det mellomliggende volum mens gasskilden kobles fra. Når frakob-lingen er fullført, blir den første åpningens avtappingsventil manuelt stengt for å sikre at det ikke er noe lekkasjetap forbi tilbakeslagsventilen.

I denne tilstand av klargjøringen blir pluggen ved sylinderens endevegg plassert over pluggenden av den aksiale stangen og fastgjort til sylinderveggen ved grensehylsen for stemplet. Deretter blir prøvetakingssylinderen koaksialt innsatt i vakuumkapslingen, og sammenstillingen kombineres med de andre kompo-nentene i prøvetakingsverktøymekanismen. Installasjon av sylinderen forbinder kanalen i den annen endeplugg med utløpskanalen for formasjonsfluid, hvorved formasjonsfluid som avgis fra pumpen leveres inn i volumet ved endeveggen med pluggen.

En ytterligere funksjon er avkjølingseffekten på formasjonsprøven når den kommer inn i volumet ved endeveggen med pluggen, hvilket har blitt isolert fra var-men nede i hullet av den omgivende luften og vakuumkapslingen. Som en følge av avkjølingen har formasjonsprøven en økt tetthet ved det forhøyede pumpetrykk, hvilket øker vekten av prøven som fremskaffes i et gitt volum.

Selv om formasjonsfluidprøven inne i det annet endekammer mister varme når verktøyet trekkes til overflaten, blir hastigheten for dette varmetapet dempet av isolasjonen i den omgivende vakuumkapsling.

Ved overflaten blir brønnhodets fluidkanal umiddelbart forbundet for eksempel til en høyttrykksvannkilde, og sylindertrykket blir ytterligere økt. Dette ytterligere trykk på formasjonsprøven oppveier tetthetstap på grunn av den endelige av-kjøling av prøven til omgivelsen ved overflaten, hvilket preserverer én-faseintegriteten for prøvens bestanddeler.

Etter den avsluttende vanntrykkfyllingen, kan det indre rørformede legeme trekkes tilbake fra vakuumkapslingen i det ytre røret for å redusere vekt og volum for transport til et fjerntliggende analyselaboratorium.

Kort beskrivelse av tegningene:

Den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen støttes av tegningene, hvor like henvisningstegn betegner like eller tilsvarende elementer i oppfinnelses-sammenstillingen på flere figurer på tegningene, og: Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av oppfinnelsen i operativ sammenstilling med samvirkende innretninger for ekstrahering av en prøve av formasjonsfluid inne fra et dypt brønnhull; Fig. 2 er et skjematisk snittriss av en fundamental utførelse av oppfinnelsen; Fig. 3 er et skjematisk snittriss av en aksial ende av en annen utførelse av oppfinnelsen; Fig. 4 er en skjematisk representasjon av oppfinnelsens prøvetank i ferd med å synke nedover i hullet; Fig. 5 er en skjematisk representasjon av oppfinnelsens prøvetank idet den mottar en formasjonsfluidprøve fra formasjonspumpen; Fig. 6 er et skjematisk snittriss av det indre rørformede legemet i prøvetan-ken som er adskilt fra vakuumkapslingen;

Fig. 7 er et fasediagram for et typisk hydrokarbon; og

Fig. 8 er en graf som grafisk fremstiller relasjonen mellom formasjonsfluids kompressibilitetsegenskaper og brønnhulldybde i henhold til Vasquez og Beggs.

Beskrivelse av komponenter og sammenstilling

Med hensyn på alle figurene på tegningene, omfatter oppfinnelsen den aksiale sammenstilling av flere enheter som vanligvis er utformet med en sirkulær tverrsnittsgeometri. Med unntak av at det er praktisk ved utplassering, kan imidlertid den utvendige utforming av oppfinnelsen gjøres ut fra et individuelt valg.

Med hensyn på fig. 1, er en seksjon av et borehull 10 skjematisk vist idet det penetrerer formasjoner 11 i jorden. Ved hjelp av en kabel eller vaier 12 er et instrument 13 for prøvetaking og måling anordnet inne i brønnhullet 10. Prøve-ta-kingsmekanismen og måleinstrumentet består av et hydraulisk kraftsystem 14, en seksjon 15 for lagring av fluidprøve og en seksjon 16 for en prøvetakings-mekanisme. Seksjonen 16 for prøvetakingsmekanismen inkluderer et selektivt uttrekkbart puteelement 17 for inngrep med brønnveggen, et selektivt uttrekkbart fluidmottakende sondeelement 18 for prøvetaking og et toveis pumpeelement 19. Pumpeelementet 19 kan også være lokalisert under sondeelementet 18 for prøve-taking, hvis dette er ønskelig.

I bruk posisjoneres instrumentet 13 for prøvetaking og måling inne i borehullet 10 ved å vinsje inn eller slippe ut kabel 12 fra en vinsj 20 som kabelen 12 er spolet rundt. Dybdeinformasjon fra en dybdeindikator 21 er tilkoblet til en signal-prosessor 22 og en registrator 23 når instrumentet befinner seg ved en formasjon i jorden av interesse. Elektriske kontrollsignaler fra kontrollkretser 24 sendes gjennom elektriske ledere som befinner seg inne i kabelen 12, til instrumentet 13.

Disse elektriske kontrollsignalene aktiverer en operasjonell hydraulisk pumpe inne i det hydrauliske kraftsystem 14, så som det som er beskrevet i US patent nr. 5.377.755 tilhørende John M. Michaels et al., og som inkorporeres her ved referanse. Kraftsystemet 14 tilveiebringer hydraulisk kraft for instrument-operasjon, og for å bevirke at puteelementet 17 for inngrep med brønnen og det fluidmottakende element 18 beveger seg i sideretning fra instrumentet 13, og inn i inngrep med formasjonen 11 i jorden. Kraftsystem 14 driver også det dobbeltvirk-ende pumpeelement 19. Det fluidmottakende element eller prøvetakings-sonden 18 kan da settes i fluidforbindelse med en formasjon 11 i jorden ved hjelp av elektriske kontrollsignaler fra kontrollkretser 24. Inne i instrumentet 13 er det solenoid-ventiler som styrer fluidstrømning fra pumpen 19, inn i et prøveoppsamlingskam-mer inne i seksjonen 15 for lagring av prøve. Disse solenoid-ventilene i instrumentet 13 styres vanligvis fra overflaten.

Inne i seksjonen 15 for lagring av prøve er det et eller flere prøve-oppsam-lingskammere 30. Fig. 2 viser skjematisk en fundamental konfigurasjon av et oppsamlingskammer 30 ifølge den foreliggende oppfinnelse. En slik fundamental konfigurasjon eller utførelse omfatter en sylindervegg 42 som innelukker et sylindervolum 50 mellom motstående endeplugger47 og 49 i sylinderen.

Inne i sylinderens volum 50 er det to fristempler 54 og 56. Fristemplene 54 og 56 deler det sylindriske volum 50 inn i tre kamre 60, 62 og 64 med variabelt volum.

Formasjonsprøvekammeret 64 kan for eksempel stå i forbindelse med en ventilstyrt overføringskanal 70 for formasjonsfluid fra formasjonspumpen 19, hvilken er anordnet gjennom sylinderens endeplugg 47. En ristekule 55 plasseres i prøvekammeret 64 ved sluttsammenstilling. Brønnhullskammeret 60 kan motta en kanal 76 som har en ikke-styrt reversibel strømningskommunikasjon med brønn-hullets ringrom. Det mellomliggende kammer 62 mellom stemplene 54 og 56 kan fylles med en passende gass gjennom kanalen 86 i stemplet 54. Kanalen 86 inkluderer en tilbakeslagsventil 88 i serie med en ventil eller plugg 89 som er satt i et stempelboss 58.

Sylinderens endeplugger 47 og 49 danner en tettet grenseflate med respek-tive holdehylser 68 og 69. Endepluggen 49 tas ut fra sylinderens ende for tilkob-lingsadgang til stempelkanalen 86. Når det mellomliggende volum 62 fylles med gass, driver gasstrykket stemplene 54 og 56 mot de motsatte grensehylser 68 og 69. Når gassfyllingen er fullført, fjernes kanalen for fylling fra stempelkanalen 86. Tilbakeslagsventilen 88 hindrer en utgående strøm av gass fra volumet 62 inntil kanalen 86 er sikret av ventilen 89.

Sylinderens prøvekammer 64 blir til slutt lukket ved å montere endepluggen 49. Endepluggen penetreres av kanalen 76 for brønnhullsfluid.

De som har ordinær fagkunnskap vil forstå at kanalen 86 i stemplet 54 kun er en av mange innretninger og fremgangsmåter for å fylle det mellomliggende volum 62 med en valgt gass til et forhåndsbestemt trykk. Det vil også fortrinnsvis bli tilveiebragt et middel for en sikker og regulerbar utslipp av den fylte gassen, så som en nåleventil 92.

En alternativ utførelse av oppfinnelsen er vist på fig. 3, hvor hvert oppsamlingskammer 30 inkluderer en ytre vakuumkapsling 32 og et indre reservoarrør 34. Det er foretrukket at reservoarrøret 34 har en fastholdt koaksial montering inne i vakuumkapslingens rom for å tilveiebringe et mellomliggende luftrom 41. Vakuumkapslingen 32 omfatter en ytre sylindrisk mantel 36 som innhyller en indre mantel 38. Et atmosfærisk evakuert rom 40 adskiller den indre og ytre mantel 38 og 36, unntatt ved det felles halsområdet 39.

Reservoarrøret 34 omfatter en sylindervegg 42 som innelukker et innvendig sylindrisk volum 50. Det innelukkede volum 50 er videre avgrenset av en hovedsakelig fast endevegg 44 ved en aksial ende, og en gjenget endehette 46 ved den motsatte aksiale ende. Grensesnittet mellom endehetten 46 og den innvendige flate av sylinderveggen 42 er trykktettet med en eller flere o-ringer.

En styrestang 52 strekker seg koaksialt inne i det sylindriske volum 50, mellom endeveggen 44 og endehetten 46. Styrestangen 52 har en fluidstrømningska-nal 66 som strekker seg over lengden av stangen, og som åpner ved endeveg-gens ende, inn i kammeret 60 med variabelt volum. Et par stempler 54 og 56 er anordnet til fri forflytning langs styrestangens lengde. Stemplene deler det innvendige sylindervolum 50 i reservoarrøret 34 inn i tre rom 60, 62 og 64 med variabelt volum.

Endehetten 46 inkluderer en o-ring tettet styrestangholder 48 som mottar enden av styrestangen 52 med en aksial stikkmontering. Styrestangholderen 48 betjenes av en kanal 76 for brønnhullsfluid i endehetten 46 som står i forbindelse med styrestangens kanal 66. Hvis det er ønskelig kan kanaler 66 og 76 være åpne for ikke-styrt strømningsforbindelse med brønnhullets fluid. Endehetten inkluderer også en kanal 70 for levering av formasjonsfluid, hvilken har en forbindelse for fluidstrømning mellom en holder 72 som danner grenseflate med en lag-ringsseksjon 15 og endehettens ende i sylinderens innvendige volum 50. Grense-flateholderen 72 forbinder endehettens kanal 70 med utløpskanalen fra pumpen 19 for formasjonsfluid. Kanalen 70 krysses av en sidekanal 74 som åpnes og luk-kes av en manuell ventil 75.

En annen sidekanal 77 fra kanalen 70 for formasjonsprøve er plugget av en datatransduser 78. Datatransduseren kan måle temperatur, trykk eller begge deler, enten for nedihulls registrering eller direkte overføring til overflaten. En praktisk anvendelse av datatransduseren 78 er å fremskaffe en direkte måling av temperatur og trykk i en formasjonsprøve i kammeret 64 etter opphenting til overflaten, men uten fysisk å forstyrre prøven, så som ved åpning av en ventil. Slike data tilveiebringer umiddelbar informasjon om prøvens integritet i tilfelle at for eksempel trykket har falt til under boblepunktet på grunn av en mekanisk svikt eller tetningssvikt.

Med hensyn på Fig. 3, er en stempelgrensehylse 68 gjenget inn i pluggenden av sylinderen 42 som et separat men samvirkende element for endepluggen 46. Den indre omkrets av endepluggen 46 erforsenket for å fylle volumet inne i hylsen 68 med en o-ringtettet montering.

Med fortsatt henvisning til Fig. 3, inkluderer stemplet 56 nærmest endepluggen 46 to kanaler 84, 86 som går fra side til side. Strømning gjennom kanalen 84 ensrettes ved hjelp av en tilbakeslagsventil 88. Kanalen 84 kan også være fullstendig stengt med en nåleventil 90. Rørforbindelsesgjenger 94 i kanalen 84 på kammeret 64 side av stemplet 56 tilveiebringer et tilkoblingspunkt for en kilde for høytrykksgass, så som nitrogen. Den annen kanal 86 mellom motsatte sider av stemplet 56 styres strømningsmessig av en nåleventil 92. Begge nåleventileele-mentene 90 og 92 reguleres manuelt med sekskantnøkler.

Ventilen 92 åpnes for montering av stemplet 56 i sylinderen 42 for å over-føre atmosfære som er innestengt bak stemplet når det føres inn i sylinder-volumet 50. Atmosfære bak stemplet 54 ventileres gjennom stangens kanal 66 når stemplet skyves til endeveggen av sylinderen 42. Når stemplet 56 er passende dypt inne i sylindervolumet 50, stenges ventilen 92 manuelt.

Det skal forstås at endehetten 46 og grensehylsen 68 tas ut fra sylinderveggen 42 for adgang ved innsetting av stemplene 54 og 56 i sylindervolumet 50. Med begge stemplene på plass, dreies grensehylsen 68 på plass på hettens gjenger 45, og en kilde for trykksatt gass tilkobles til stemplets 56 kanal 84 ved hjelp av koblingsgjengene 94.

Det vil være en viss grad av antagelse om temperatur og trykk i bunnen av hullet (formasjonsprøvens ekstraksjonsdybde) som en basis for den type gass

som blir fylt i det mellomliggende kammeret 62. Gasstrykket i det mellomliggende volum 62 vil vanligvis stige til over den verdi som fylles ved overflaten, hvilket skyl-des en stigning i brønnhullets temperatur. Denne trykkøkningen er en funksjon av gassens fysiske egenskaper, den absolutte masse av gass i volumet 62 og det initiale trykk og temperatur ved fylling. Det er imidlertid foretrukket at den resulterende trykkverdi er mindre enn det hydrostatiske trykk i bunnen av hullet.

I en utførelse av oppfinnelsen er den foretrukne gass et inert eller halv-inert materiale, så som nitrogen. Gasstrykk i størrelsesorden 2.000 til 2.500 psi (13,79 til 17,24 MPa) anses vanligvis som høye trykk. Visse konstruksjoner og anvendel-ser av oppfinnelsen kan imidlertid kreve høyere eller lavere trykk.

I en annen utførelse kan hensynet til personellsikkerhet og begrensninger i utstyret på brannstedet diktere bruk av en luftfylling i volumet 62 på ca. 100 psi (0,689 MPa) til ca. 200 psi (1,379 MPa).

Ved mottak av gasstrykket inne i det mellomliggende sylindervolum 62, vil begge stempler 54 og 56 bli forflyttet mot motsatte ytterkanter av det større volum 50. Stemplet 56 vil komme til anlegg mot grensehylsen 68. Før endehetten 46 skrus på plass, fylles et tilstrekkelig volum av hydraulisk olje inn i kanalen mellom tilbakeslagsventilen 88 og nåleventilen 90 for å beskytte setet i tilbakeslagsventilen 88. Stenging av kanal 84 sikres nå av den manuelle ventilen 90. Prøvekam-merets agitator 61 settes inn, og endehetten 46 monteres for å fullføre sammenstillingen og klargjøringen av reservorrøret 34. Røret kan nå sammen-stilles med vakuumkapslingen og posisjoneres i seksjonen 15 for lagring av prøve i prøveta-kingssammenstillingen.

Operasjon av oppfinnelsen

Behovet for et gassfylt mellomliggende kammer 62 er åpenbart når man undersøker relasjonen mellom trykk og temperatur for en innelukket prøve.

Kontraksjonen eller krympingen av en væske ved avkjøling beskrives av ligningen:

hvor:

AV er volumforandringen i en væske i cm<3>.

X er koeffisienten for kubisk termisk ekspansjon, volum/volum/°F. AT er temperaturforandringen i grader F.

V er volumet av væsken som avkjøles, cm<3>.

Volumer for y varierer fra ca. 0.00021 til ca. 0,0007/°F (0,00021 til ca. 0,007/0,5556/°C) med 0,00046/°F (0,00046/0,5556/°C) som en rimelig verdi for olje.

Kompressibiliteten til en væske er beskrevet som:

Hvor:

Cf er væskens kompressibilitet i volum/volum/psi.

AV er volumforandringen i cm<3>.

V er volumet av væske som blir komprimert i cm<3>.

AP er trykkforandringen i psi.

Vasquez og Beggs grafen på Fig. 8 illustrerer kompressibilitet som en funksjon av brønnhullsdybde, fordi kompressibilitet er sensitiv overfor trykk og temperatur, er trykk relatert til dybde gjennom en trykkgradient på 0,52 psi/ft (3,59 kPa/0,3048 m) og temperatur er inkludert gjennom en temperaturgradient på 0,01°F/ft (0,005556°C/0,3048 m).

Som publisert i 1972 utgaven av Petroleum En<g>ineerin<g>Handbook, side 22-12, er Vasquez og Beggs relasjonen:

Hvor:

Cf = kompressibilitet i volum/volum/psi

Rsb= forhold løsning gass:olje i standard kubikkfot/fat råolje T = temperatur, °F

Gg = tyngdekraft gass i forhold til luft = 1.

Go = tyngdekraft lagerferdig olje i °API.

P = trykk i psi.

Innsetting av volumforandringen under avkjøling fra ligningen for kubisk termisk ekspansjon inn i uttrykket for kompressibilitet gir

Ved innsetting av de typiske verdier for y og Cf som tidligere er nevnt, er trykkfallet

En oljeprøve med et forhold GAS:OLJE på 500 scf/STB (14,16 sm<3>/STB) som trykksettes til 4.500 psi (31,0 MPa) over metningstrykk ved 200°F (93,33°C) vil returnere til metningstrykk når temperaturen avkjøles til ca. 138°F (58,89°C). Denne beregningen inkluderer reduksjonen i metningstrykk som opptrer med temperaturen.

Begrensning av temperaturfallet reduserer vesentlig den akkumulator-kapasitet som er nødvendig for å opprettholde en prøve over metningstrykk.

Fremgangsmåten som er beskrevet opprettholder en prøve nær reservoartrykk ved å tilføre et annet flytende stempel som virker som en gass-akkumulator for tanker som er balansert til hydrostatisk trykk.

Når verktøyet synker inn i et brønnhull, kommer stående fluid inne i brønn-hullet inn i kammeret 60 ved endeveggen via endepluggens kanal 76 og stangens kanal 66, som vist på Fig. 3. Når verktøyet når bunnen av hullet, korresponderer trykket inne i kammeret 60 til brønnhullstrykket i bunnen av hullet. Dette hydrostatiske bunnhullstrykket er trolig større enn det statiske trykk i gassen som er fylt i det mellomliggende gasskammer 62, hvilket er et resultat av en temperaturøkning i bunnen av hullet. Under brønnhulltrykkets drift, forflyttes stemplet 54 inn i det mellomliggende volum 62, hvilket komprimerer gassen i dette til en trykklikevekt med brønnhullstrykket i bunnen av hullet.

På dette punkt koples ekstraksjonsinnretningene for formasjonsprøve inn for å frembringe en pumpet strøm av formasjonsfluid inn i prøvekanalen 70, som vist på Fig. 4. Denne strømmen leveres av kanalen 70 inn i prøvekammeret 64. Det er vesentlig at hulromsvolumet i prøvekammeret 64 er lite eller intet. Tilstede-værelsen av kammerets 64 hulromsvolum gir en mulighet for fase-disossiasjon for de første strømningselementerfra formasjonen, et resultat som det er ønskelig mi-nimaliseres. På grunn av brønnhulltrykkets kompresjon av gasskammeret, er et tilsvarende trykk nødvendig i prøvekammeret 64 for å forflytte stemplet 56. Akku-muleringen av formasjonsfluid inne i prøvekammeret 64 reflekteres initialt av en korresponderende forflytning av brønnhullsfluid fra kammeret 60 gjennom de åpne kanaler 66 og 76. Når alt brønnhullsfluidet har blitt fortrengt fra kanalen 60 og stemplet 54 har nådd bunnen mot endeveggen 44, bidrar ytterligere formasjonsfluid som pumpes inn i kammeret 64 til en ytterligere kompresjon av gass i det mellomliggende kammer 62. Denne ytterligere kompresjon fortsetter inntil pumpen 19 når sin kapasitet for fortrengningstrykk. På dette punkt blir en ekstern sole-noidventil i pumpens utløpskanal stengt ved hjelp av fjernstyring, og anordningen trekkes ut av brønnen.

Ved konstruksjonen bør man merke seg muligheten for at selv om stemplet 56 ved hjelp av gasstrykket i kammeret 62 presses mot endehetten 46, kan enkelte volumetriske hulrom forbli mellom pumpen 19 og trykkflaten på stemplet 56. Det kan være at disse volumetriske hulrom ikke fylles med brønnhullstrykk, og de kan derfor være kilde for noe "fase-flashing" av de første elementer av formasjonsfluid som ankommer fra pumpen 19. Av denne årsak bør man være nøye med å fylle det volum av endepluggen som omgis av grensehylsen 68.

Når anordningen stiger i brønnhullet, faller den omgivende temperatur i henhold til dette for å avkjøle sammenstillingen. Selv om prøven av formasjonsfluid mister varme, er hastigheten for et slikt varmetap dramatisk redusert ved hjelp av vakuumrommet 40 og luftrommet 41. Den relativt lille avkjøling av prøven av formasjonsfluid blir hovedsakelig oppveiet av den kjøling av prøven i bunnen av hullet som ble mottatt når den kom inn i prøvekammeret 64. Prøveoppsamlings-kammeret 30 var ved overflatens omgivelsestemperatur når den begynte forflyt-ningen ned i borehullet. Oppvarming av reservoarrøret 34 forsinkes av vakuumkapslingen 32. Når formasjonsfluid først kommer inn i prøvekammeret 64, avgir det følgelig varmeenergi til den omgivende struktur, men uten å miste statisk trykk. Formasjonsfluidet får følgelig økt tetthet inne i kammeret 64, og fastholder en større vekt av formasjonsfluid i volumet 64 enn det som kan fastholdes ved en høyere temperatur.

Ved avkjøling av prøven av formasjonsfluid, som hovedsakelig er en in situ væske eller et plastifisert faststoff, er trykktap i væsken i høy grad proporsjonalt med temperaturtap og volumetrisk krymping. Selv om de samme termodynamiske krefter virker på gassfyllingen i kammeret 62, er det ingen korresponderende pro-porsjonalitet i sammenhengen mellom trykk, volum og temperatur. Tap av tetthet og trykk i gasskammeret 62 på grunn av avkjøling er betydelig mindre enn i væsken i prøvekammeret 64 uten forbelastningen fra gasstrykket. Trykk på prøven av formasjonsfluid forblir det samme som det kompressible gasstrykk i kammeret 62, og over det kritiske disossiasjonstrykk.

Når den når overflaten kan det statiske trykk som er tilbake i formasjons-prøven ytterligere økes ved å kople pluggkanalen 76 til en vannkilde med høyt trykk, ikke vist. Slikt høyttrykksvann skal påføres på kammeret 60, hvilket driver stemplet 54 mot gasskammeret 62, som vist på Fig. 5. Selv om temperaturen i alt fluidet i reservoarrøret 34 til slutt vil falle til omgivelsestemperaturen ved overflaten, senker vakuumkapslingen 32 avkjølingshastigheten tilstrekkelig til å mulig-gjøre at vedlikeholdstrykket for én-fase økes til et komfortabelt nivå ved hjelp av vanntrykk i kammeret 60.

De termodynamiske prinsipper ved oppfinnelsen er videre vist med dia-grammet på Fig. 7, hvilket illustrerer fasediagrammet for et typisk hydrokarbon. Punkt "R" viser reservoartilstanden. I dette fasediagrammet er det tre prøveta-kingsprosesser som er vist med linjene "RBS", "RAC" og "RPMN". Linjen "RBS" viser en prøvetakingsprosess uten noen trykkompensasjon. Plottet av prø-vetrykk og temperatur vil i dette tilfellet krysse inn i to-faseområdet ved punkt "B", hvilket resulterer i en to-faseprøve ved omgivelsesbetingelsene.

En prøvetakingsprosess ifølge kjent teknikk er vist med linjen "RAC". Linjen "RA" viser overtrykksettingen av prøven over reservoartrykket. Avhengig av type prøve som samles inn, kan det imidlertid være at denne prosessen resulterer eller ikke resulterer i en én-faseprøve. Punkt "C" kan derfor være i to-faseområdet.

Den foreliggende oppfinnelse er vist med linjen "RPMN". Prøven avkjøles når den kommer inn i reservoarrøret 34 ved reservoartrykk. Linje "RP". Slik av-kjøling reduserer den samlede krymping av prøven på grunn av temperatur-reduk-sjon under opphentingen. Videre trykksettes prøven til over det hydrostatiske brønnhullstrykk ved hjelp av ekstraksjonspumpen 19. Linje "PM". Prøvetrykket opprettholdes under opphentingen ved hjelp av høyttrykksnitrogen som er innestengt i det mellomliggende kammer 62. Linje "MN".

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen kan vakuumrommet 40 i vakuumkapslingen 32 erstattes med en eutektisk forbindelse. Det kan for eksempel vel-ges et eutektisk salt for å absorbere den geotermiske brønnhullsvarme ved en

faststoff-til-væske faseforandring under, men nær temperaturen i bunnen av hullet. Når den ekstraherte formasjonsprøve, som er innestengt i reservoarrøret 34, retur-neres til overflaten, gir den eutektiske kapsling som omgir reservoarrøret sin upro-porsjonale faseovergangsvarme til reservoarrøret og prøven, hvilket reduserer prøvens varmetaphastighet. Egnede eutektiske materialer kan også inkludere me-taller med relativt lavt smeltepunkt, så som beskrevet i US patent nr. 5.549.162, hvis beskrivelse inkorporeres her ved referanse.

En ytterligere utførelse av oppfinnelsen kan utnytte den lagrede energi i et komprimert metall eller en elastomerisk fjær som ligger an på et enkelt flytende stempel. Fjæren vil bli komprimert ved overflaten, slik at pumping av en prøve av formasjonsfluid inn i prøvekammeret 64 vil kreve hydrostatisk trykk pluss trykket på grunn av forbelastningen av fjærkompresjonen for å forflytte det enkelte stempel. Trykket i prøvekammeret vil forsatt være begrenset til pumpetrykket pluss det hydrostatiske trykk. Ved avkjøling vil prøvetrykket for eksempel reduseres med 76,67 psi/F (528,6 kPa/0,5556°C) inntil trykket er lik det trykk hvor fjæren er fullstendig komprimert. Ytterligere avkjøling vil gjøre at fjæren kan forlenge seg. Når fjæren forlenges for å kompensere for avkjøling, vil prøvetrykket reduseres proporsjonalt med fjærkonstanten.

Prøven vil trekke seg sammen ca. 3% av prøvens volum når den avkjøles fra 200°F (93,33°C) til 137°F (58,33°C). Siden volumet er lineært med stemplets bevegelse, vil prøvetrykket stabiliseres ved 97% av det trykk som ble nådd når fjæren var fullstendig komprimert.

De foregående beskrivelser av vår oppfinnelse inkluderer referanser til en pumpe 19 for ekstrahering av formasjonsfluid og levere det inn i prøvekammeret 64 ved fortrengning av brønnhullsfluid fra et motsatt endekammer eller mot forbelastningen fra en mekanisk fjær. Det vil forstås at den fundamentale fysikk som koples inn av pumpen 19 er en økning i formasjonens totale fluidtrykk for å over-vinne det totale trykk på stemplet 56, hvilket forflytter stemplet 56 mot gassen i det mellomliggende kammer 62 eller mot en mekanisk fjær. Det finnes andre teknik-ker for å utføre det samme formål uten å bruke de midler eller anordninger som vanligvis karakteriseres som en "pumpe". Uttrykket "pumpe" som det her brukes og i de forskjellige krav som følger, er følgelig ment å omfatte enhver innretning, middel eller prosess som overfører energi til in situ formasjonsfluid på en slik måte at det ekstraheres fra formasjonen, og injiserer det inn i prøvekammeret 64 ifølge denne oppfinnelsen.