[發(fā)明專利]存儲能量并增大壓力以對井下流體樣品增壓的方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580040082.1
• 申請日: 2005-10-13
• 公開（公告）號: CN101065556A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·沙瑪伊;F·G·桑切斯;H·W·布洛克
• 申請（專利權(quán)）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: E21B49/08
• 分類號: E21B49/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 范莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及井筒取樣分析領(lǐng)域，尤其是，涉及將能量存儲在存儲介質(zhì)中以對處于井下壓力和溫度的地層流體樣品增壓、從而在地面取回其壓力不會因溫度降低而顯著損失的樣品。

背景技術(shù)

存在于碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井中的地層流體通常包含油、氣和水的混合物。地層流體的壓力、溫度和體積決定了這些組分的相位關(guān)系。在地下巖層中，地層流體在壓力高于泡點壓力時常常將氣體夾帶在油內(nèi)。當(dāng)?shù)貙恿黧w樣品的壓力降低時，所夾帶或溶解的氣態(tài)混合物從液相樣品分離。對來自特定井的壓力、溫度和地層流體樣品組分的精確測量，會影響從該井獲得的生產(chǎn)流體的商業(yè)生存能力。該測量數(shù)據(jù)還提供了關(guān)于以下過程的信息，所述過程使得與碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井相關(guān)的油氣貯藏層的完井和生產(chǎn)最大化。

井下流體取樣在本領(lǐng)域是公知的。授權(quán)給Brown等的美國專利No.6,467,544描述了一種樣品腔室，其具有滑動設(shè)置的活塞以在活塞的一側(cè)限定樣品腔并在活塞的另外一側(cè)限定緩沖腔。授權(quán)給Griffith等的美國專利No.5,361,839(1993)公開了一種對井筒中的流體樣品特性產(chǎn)生輸出表示的轉(zhuǎn)換器。授權(quán)給Schultz等的美國專利No.5,329,811(1994)公開了一種用于估算井下流體樣品壓力和體積數(shù)據(jù)的裝置和方法。

其他的技術(shù)使得能夠?qū)⒌貙恿黧w樣品取回到地面。授權(quán)給Czenichow等的美國專利No.4,583,595(1986)公開了一種用于采集地層流體樣品的活塞促動式機(jī)構(gòu)。授權(quán)給Berzin的美國專利No.4,721,157(1988)公開了一種用于將地層流體樣品采集在腔室中的移動閥套。授權(quán)給Petermann的美國專利No.4,766,955(1988)公開了一種與控制閥相接合、用于采集地層流體樣品的活塞，而授權(quán)給Zunkel的美國專利No.4,903,765(1990)公開了一種延時式地層流體取樣器。授權(quán)給Gruber等的美國專利No.5,009,100(1991)公開了一種用于從指定井深采集地層流體樣品的纜繩取樣器。授權(quán)給Schultz等的美國專利No.5,240,072(1993)公開了一種用于以不同時刻和深度間隔進(jìn)行地層流體樣品采集的多樣品環(huán)形壓力響應(yīng)式取樣器，而授權(quán)給Be等的美國專利No.5,322,120(1994)公開了一種用于在井筒深處采集地層流體樣品的電促動式液壓系統(tǒng)。

井筒深處的井下溫度往往超過300華氏度。當(dāng)熱的地層流體樣品被取回到處于環(huán)境溫度的地面時，溫度降低導(dǎo)致地層流體樣品發(fā)生收縮。如果樣品的體積不變，溫度降低所導(dǎo)致的收縮實質(zhì)上會減小樣品的壓力。樣品壓力的降低導(dǎo)致地層流體樣品特性不期望地發(fā)生改變，并可能使得地層流體與夾帶在地層流體樣品中的氣體之間發(fā)生相位分離。相位分離顯著地改變地層流體樣品特征，并降低準(zhǔn)確評估地層流體樣品特性的能力。

為了克服該局限，已經(jīng)發(fā)展出多種技術(shù)以在取回樣品至地面的同時將地層流體的壓力維持為高壓。授權(quán)給Massie等的美國專利No.5,337,822(1994)公開了一種裝置，其通過由高壓氣體提供動力的液壓驅(qū)動活塞來對地層流體增壓。類似地，授權(quán)給Shammai的美國專利No.5,662,166(1997)利用增壓后的氣體來對地層流體樣品增壓。授權(quán)給Michaels等的美國專利No.5,303,775(1994)和5,377,755(1995)公開了一種雙向正排量泵，其用于將地層流體樣品壓力增加至泡點以上，以致隨后的冷卻不會使流體壓力降低到泡點以下。這些公知的方法通過對地層流體樣品施加額外的壓力以便補(bǔ)償樣品預(yù)期的壓力損失。

額外的壓力要么通過泵要么通過增壓后的氮氣進(jìn)行施加。因此，上述取樣技術(shù)中施加給地層流體樣品的過壓力受到以下限制：泵的容積、或?qū)悠肪S持為單相狀態(tài)(高于泡點)的氣體的初始壓力。在許多情況下，期望給樣品提供可能超出取樣泵容積的額外壓力。由此，存在對這樣一種方法和裝置的需求：該方法和裝置能夠給樣品提供超出取樣泵容積的額外壓力。

通過氣體提供額外壓力通常需要將高壓流體或氣體在地面泵入取樣工具的腔室中。該壓力可能達(dá)到10,000-15,000磅每平方英寸。這種高壓必須足夠謹(jǐn)慎地進(jìn)行處理以避免人身危險。因此，存在對這樣一種氣體增壓系統(tǒng)的需求：該系統(tǒng)不需要在地面將液體或氣體泵送為譬如10,000-15,000磅每平方英寸的高壓，由此避免與此類高壓相關(guān)的危險。通常，增壓模件保持連接于樣品罐以將樣品維持為取樣深度的原地層壓力或該壓力之上。因此，存在對可移除的增壓模件的需求。

發(fā)明內(nèi)容