[发明专利]单相流体采样装置及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年5月23日提交的、序号为11/438,764、名称为“单相流体采样装置及其使用方法”的待审申请的部分继续申请。而2006年5月23日提交的申请是2005年11月7日提交的、序号为11/268,311、名称为“单相流体采样系统及相关方法”的部分继续申请。

技术领域

本发明主要涉及地层流体的检验与评估，尤其涉及一种单相流体(singlephase fluid)采样装置，该装置用于获取多个流体样品，并在样品从井筒中取出以及在地面上存储期间通过公共压力源使所述样品保持在接近贮藏压力(reservoir pressure)。

背景技术

在不限制本发明的范围的情况下，参照油气层的检验作为实例来说明本发明的背景。

在地下钻井和完井(completion)领域中，对井筒贯穿的地层进行检验是公知的。典型地，进行这类检验是为了确定地层和其中包含的流体的地质或其他物理特性。例如，可确定例如渗透率、孔隙率、流体阻力系数(fluidresistivity)、温度、压力以及泡点(bubble point)等参数。在完井之前，通过对地层进行检验，可确定地层及其所包含的流体的这些以及其他的特性。

一般进行的一种检验过程是从地层中获取流体样品，确定地层流体的成分。在此过程中，重要的是获取代表存在于地层中的流体的地层流体的样品。在典型的采样过程中，地层流体样品可通过将运载工具上的、具有采样室的采样工具降低到井筒内而获得，所述运载工具例如为钢丝绳、滑线(slickline)、盘管、接合管等。当采样工具到达期望的深度时，开启一个或多个开口以便能够采集地层流体。所述开口可以通过例如电动、液压或机械手段等多种方式致动。开口一旦开启，地层流体就流经所述开口，从而将地层流体样品收集到采样工具的采样室中。当收集了样品后，从井筒中将采样工具收回，以便可以分析地层流体样品。

然而，人们已发现，当流体样品被收回到地面时，流体样品的温度下降会导致流体样品收缩和流体样品压力减小。这些变化将导致流体样品接近或达到饱和压力，而可能造成沥青质沉积(asphaltene deposition)和流体样品中夹带的气体的急骤蒸发(flashing)。一旦此类过程发生，将导致流体样品不再代表地层中存在的流体。因此，需要一种用于从地层中获取流体样品而不使样品在采样工具从井筒中取回期间退化的装置和方法，这类装置和方法还需要在流体样品储存在地面时能够保持流体样品的完整性。

发明内容

这里公开的本发明提供一种单相流体采样装置和方法，用于从地层中获取流体样品而不使流体样品在采集期间或从井筒中收回采样装置期间发生相变退化(phase change degradation)。另外，本发明的采样装置和方法能够在流体样品在地面上存储期间保持流体样品的完整性。

在一个方案中，本发明涉及一种用于在地下井中获取多个流体样品的装置，该装置包括运载装置、多个采样室和压力源。在一个实施例中，压力源选择性地与至少两个采样室流体连通(fluid communication)，由此作为公共压力源以向至少两个采样室中所获取的流体样品加压。在另一个实施例中，运载装置具有纵向延伸的、形成为光滑孔的内部流体通道以及多个外部设置的室容置槽。每一个采样室位于运载装置的其中一个室容置槽中。压力源选择性地与每一采样室流体连通，以便在采样室获取流体样品之后操作压力源对每一个采样室加压。

在另一个方案中，本发明涉及一种用于在地下井中获取多个流体样品的方法。该方法包括步骤：将流体采样装置定位在井中，将流体样品获取到流体采样装置的多个采样室中的每一个中，并使用流体采样装置的、与每一个采样室流体连通的压力源对各流体样品加压。

在又一个方案中，本发明涉及一种用于在地下井中获取流体样品的装置。该装置包括壳体，该壳体中限定有样品室。该样品室选择性地与壳体的外部流体连通，并可操作以能够容纳来自壳体外部的流体样品。沉砂活塞(debris trap piston)可滑动地设置在该壳体内，该沉砂活塞包括砂室，并且响应于流体样品进入样品室，该沉砂活塞将流体样品的第一部分容纳在砂室中，然后相对于该壳体移位，以扩展该样品室。