Brevet FR2742862A1 — publié le 19970627

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de transfert d'un fluide monophasique à partir d'une cellule de prélèvement, vers une cellule d'analyse, notamment à la pression atmosphérique. On sait que le prélèvement des fluides géologiques est de la plus haute importance dans de nombreux domaines, allant de la connaissance fondamentale des sites jusqu'à la simple surveillance de nappes géothermales au cours de leur exploitation. Si le prélèvement des échantillons solides ne présente guère de difficultés particulières, il n'en est pas de même en ce qui concerne le prélèvement des fluides, dès lors que l'on souhaite disposer, en laboratoire, d'échantillons de fluide se trouvant dans des conditions physiques et chimiques identiques à celles qu'ils possédaient à la profondeur de prélèvement. On connaît ainsi des cellules de prélèvement telles qu'elles empêchent toute modification tant physique que chimique du fluide prélevé au cours de sa remontée du lieu de prélèvement jusqu'à la surface. On a proposé, dans une demande de brevet français N"92.03308 une telle cellule de prélèvement. La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de transfert permettant d'amener un fluide monophasique recueilli dans une cellule de prélèvement dans une enceinte d'analyse dans laquelle il se trouve à une pression souhaitée, et notamment à la pression atmosphérique, sans que ce transfert n' occasionne sur le fluide prélevé des altérations de ses caractéristiques physico-chimiques originelles. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de transfert d'un fluide monophasique stocké dans une cellule de prélèvement, maintenue à une pression constante supérieure à la pression interne des gaz contenus dans le fluide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte dont le volume interne est séparé en deux chambres de volume variable, à savoir une première chambre de stockage, de volume initial nul, susceptible d'être mise en communication avec la cellule de prélèvement et une seconde chambre, ou chambre de détente, remplie d'un liquide, cette chambre étant en communication avec des moyens de prélèvement du liquide qu'elle contient, de façon à contrôler le volume de la première chambre. Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention le dispositif comporte des moyens destinés à recueillir le liquide prélevé dans la chambre de détente, associés à des moyens de mesure du volume du liquide recueilli. La présente invention a également pour objet un procédé de transfert d'un fluide monophasique contenu dans une cellule de prélèvement maintenue à une pression constante supérieure à la pression des gaz contenus dans ledit fluide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à prélever dans la cellule de prélèvement, un volume donné de fluide pour l'amener dans une cellule de transfert, en faisant varier, de façon contrôlée, le volume de cette cellule de transfert, puis à amener progressivement le volume de fluide transféré dans cette cellule à une pression donnée déterminée, et notamment à la pression atmosphérique, en augmentant progressivement et de façon contrôlée, le volume de la cellule de transfert. Ce procédé peut comporter une étape consistant à diminuer la pression interne du fluide contenu dans la cellule de transfert jusqu'à l'augmentation de volume de celle-ci permettant au fluide de dégazer, et à déterminer à cet instant la pression du fluide contenu dans la cellule de transfert, dite pression de dégazage ou "point de bulle". Dans une variante de mise en oeuvre de l'invention la variation du volume de la cellule de transfert est obtenue en faisant varier le volume d'une chambre adjacente à celle de la chambre de stockage, par le contrôle d'un volume de liquide contenu dans ladite chambre adjacente. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schématique représentant une cellule de prélèvement associée à une cellule de transfert suivant l'invention, dans la première étape de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques illustrant respectivement la seconde et la troisième étapes du procédé suivant l'invention. On a représenté sur la figure 1 une cellule de prélèvement 1 réunie à une cellule de transfert 3. La cellule de prélèvement 1 est constituée d'une enceinte cylindrique qui est divisée en deux chambres par un piston mobile 2, à savoir une première chambre A qui contient le liquide de prélèvement recueilli sur le site, et une chambre B qui est maintenue sous une pression constante par un gaz à une pression Pf, supérieure à celle du ou des gaz contenus dans le fluide prélever. La cellule de transfert 3 est également constituée d'une enceinte cylindrique dont le volume interne est séparé en deux chambres par un piston 4 coulissant à l'intérieur de celle-ci, à savoir une première chambre C, ou chambre de stockage, en communication avec la chambre A par une canalisation 9, avec interposition d'une vanne 10, et une seconde chambre D, ou chambre de détente, qui est remplie d'un liquide, notamment de l'eau, et qui est reliée par une canalisation 11 à une vanne 13. Un manomètre 14 donne la pression dans la chambre de stockage C. La vanne 13 est pourvue d'une perte de charge qui permet de contrôler de façon précise le débit de liquide qui traverse celle-ci. En début de prélèvement, comme représenté sur la figure 1, la chambre de détente D de la cellule de transfert 3 est remplie de liquide de façon que le piston 4 soit appliqué contre la paroi inférieure de la cellule de transfert 3, si bien qu'alors le volume de la chambre de stockage C est nul. Dans une première étape de mise en oeuvre de 1 invention représenté sur la figure 2, on réalise le prélèvement de fluide dans la cellule de transfert 3. Pour cela on ouvre la vanne 10, puis la vanne 13 de façon à lui donner un faible débit contrôlé. Dans ces conditions, sous l'action de la pression Pf existant dans la chambre B de la cellule de prélèvement 1, le piston 2 expulse un volume V1 de fluide de la chambre A de la cellule de prélèvement 1 dans la chambre de stockage C de la cellule de transfert 3 en repoussant le piston 4, ce qui a pour effet d'évacuer, par la canalisation 11 et la vanne 13, un volume de liquide V1 identique au volume recueilli dans la chambre de stockage C. On peut recueillir le volume de liquide V1 dans un récipient 12 disposé sous la vanne 13. En disposant le récipient 12 sur le plateau d'une balance 15 il est possible de déterminer, par pesée, le volume V1 de liquide recueilli et connaître ainsi le volume de fluide géologique prélevé dans la chambre A de la cellule de prélèvement 1. On ferme ensuite les deux vannes 10 et 13. On dispose alors dans la chambre de stockage C de la cellule de transfert 3 d'un volume V1 de fluide qui se trouve dans les mêmes conditions physiques que sur le lieu de prélèvement. Dans une seconde étape de mise en oeuvre de 1 invention, on ouvre alors, de façon contrôlée, la valve 13, si bien que le piston 4 est repoussé, ce qui a pour effet d'expulser un volume d'eau en même temps que l'on constate une chute progressive de la pression P existant dans la chambre de stockage C indiquée par le manomètre 14. A un moment donné, la pression P se stabilise et l'on arrête alors l'écoulement de l'eau sortant par la vanne 13 en fermant celle-ci. La pression P1 mesurée alors sur le manomètre 14 correspond à la pression à laquelle le fluide stocké dans la chambre C commence à dégazer, ce qui correspond à la pression de dégazage ou "point de bulle" du gaz le plus volatil dissous dans le fluide. Dans une troisième étape de mise en oeuvre de 1 invention, on ouvre de nouveau la vanne 13, ce qui a pour effet de permettre l'expulsion par celle-ci d'un volume d'eau de la chambre de détente D de la cellule de transfert 3, de façon à poursuivre la détente contrôlée du fluide jusqu'à la pression souhaitée, et qui est habituellement la pression atmosphérique Pa. On mesure alors dès que l'on a atteint celleci le volume d'eau V2 recueilli dans le récipient 12. La différence existant entre le volume V2 et le volume V1 correspond ainsi au volume de gaz libéré dans l'enceinte C au cours de la détente jusqu a la pression atmosphérique, et à la température T des cellules de prélèvement et de transfert. On dispose alors dans l'enceinte de stockage C des phases liquides et gazeuses à la pression Pa à laquelle on souhaite effectuer les analyses. Le dispositif et le procédé suivant l'invention permettent de répéter les différentes étapes à partir du reliquat de liquide prélevé restant dans la chambre A de la cellule de prélèvement 1, ce qui permet d'affiner la précision des mesures réalisées. La présente invention permet de déterminer le rapport des volumes existant entre le gaz dissous dans le fluide de prélèvement et le liquide de celui-ci. En effet, le volume de gaz libéré, à la pression atmosphérique Pa est égal à la différence entre le volume total d'eau recueilli V2 et le volume V1 mesuré au moment de la détection du point de bulle du fluide. Elle permet également de déterminer le pourcentage de gaz par unité de volume du fluide. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transfert d'un fluide monophasique contenu dans une cellule de prélèvement (1), maintenue à une pression constante supérieure à la pression interne des gaz contenus dans le fluide, caractérisé en ce qu il est constitué d'une enceinte (3) dont le volume interne est séparé en deux chambres (C, D) de volume variable, à savoir une première chambre de stockage (C), de volume initial nul, susceptible d'être mise en communication avec la cellule de prélèvement (1) et une seconde chambre (D), ou chambre de détente, remplie d'un liquide, cette chambre étant en communication avec des moyens de prélèvement (13) de ce liquide, de façon à contrôler le volume de la première chambre. 2. Dispositif de transfert suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de détente (D) est reliée à une vanne de commande de fluide (13) comportant des moyens de contrôle de débit. 3. Dispositif de transfert suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qutil comporte des moyens (12) destinés à recueillir le liquide prélevé dans la chambre de détente (D), associés à des moyens de mesure (14) du volume (V1,V2) du liquide recueilli. 4. Procédé de transfert d'un fluide monophasique contenu dans une cellule de prélèvement (A) maintenue à une pression constante (Pf) supérieure à la pression des gaz contenus dans ledit fluide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à prélever, dans la cellule de prélèvement (A), un volume donné (V1) de fluide pour l'amener dans une cellule de transfert (C), en faisant varier, de façon contrôlée, le volume de cette cellule de transfert (C), puis à amener progressivement le volume de fluide (V1) transféré dans cette cellule à une pression donnée déterminée, et notamment à la pression atmosphérique (Pa), en augmentant progressivement et de façon contrôlée, le volume de la cellule de transfert (3). 5. Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à diminuer la pression interne du fluide contenu dans la cellule de transfert (3) jusqu'à l'augmentation de volume de celle-ci permettant au fluide de dégazer, et à déterminer à cet instant la pression du fluide contenu dans la cellule de transfert (3), dite pression de dégazage ou "point de bulle". 6. Procédé suivant l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la diminution de pression dans la cellule de transfert est obtenue en augmentant le volume d'une chambre adjacente à celle dans laquelle est stocké le fluide par le contrôle d'un volume de liquide contenu dans ladite chambre adjacente.