Brevet FR3028880A1 — publié le 20160527

L'invention concerne le domaine technique de l'exploration et de l'exploitation de milieu souterrain, telle l'exploitation de réservoir de gaz (stockage/soutirage de gaz, exploitation de gaz ou d'hydrocarbures conventionnels ou non conventionnels) et la surveillance de ces opérations (contamination des opérations sur les aquifères). L'invention concerne notamment le domaine de la surveillance de site géologique comprenant des hydrocarbures huile ou gaz. En particulier, l'invention concerne les dispositifs d'échantillonnage de fluides, et plus particulièrement un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans un puits, une canalisation, un tube, un conduit, un réservoir ou équivalent. Des fluides présents en milieu souterrain ont besoin d'être prélevés via des puits pour déterminer leur composition, afin de caractériser les réservoirs géologiques atteints par ces puits et leur évolution dans le temps au cours du procédé industriel de stockage et/ou de production. Pour mettre en oeuvre ces méthodes, il est donc nécessaire de disposer d'un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans un puits foré à travers une formation géologique. Un tel dispositif est appelé échantillonneur ou préleveur. On connaît des échantillonneurs dits FTS (de l'anglais Flow Through Sampler), permettant d'obtenir des échantillons de fluide à partir d'un puits foré à travers une formation géologique. Un tel dispositif se compose d'une chambre à échantillon avec une soupape à ressort à chaque extrémité. Un mécanisme de verrouillage relie les vannes et les maintient ensemble ouvertes. Au-dessus de la chambre, il existe une horloge pour programmer l'heure de fermeture, et un mécanisme de déclenchement pour libérer les vannes. L'extrémité inférieure comporte des moyens pour permettre au fluide de pénétrer. Au sommet, il y a une prise de câble pour fixer un câble. On connaît du brevet US5945611 un dispositif de prélèvement de fluides sous pression dans une canalisation, un tuyau, un conduit ou analogue. Ce dispositif comprend une pluralité de pistons, un corps ayant un passage commun, dans lequel lesdits pistons sont montés coulissants, un orifice d'entrée latérale et un orifice de sortie latérale situé à l'intérieur de ladite voie de passage et communiquant avec le pipeline, lesdits orifices d'entrée et de sortie situés de telle sorte que le mouvement des pistons peut couvrir et découvrir lesdits orifices d'entrée et de sortie. On connaît du brevet US5896926 un dispositif de prélèvement de fluides d'aquifère souterrain in situ en condition statique sans perturber l'environnant mais comportant un npacker" pour isoler le système de prélèvement avec la zone située au-dessus de lui ainsi 3028880 2 qu'un système de pompage in situ dans ledit préleveur pour "aspirer" le fluide dans la chambre d'échantillonnage. On connaît également de la demande de brevet français FR 2999224 (WO 2014/087061) un dispositif de prélèvement comportant d'une part un piston contrôlé par un 5 ressort baignant dans une chambre d'huile pour échantillonner le fluide, et d'autre part, un second piston pour expulser le fluide lors du transfert. Le dispositif est maintenu en position ouverte ou fermée par le ressort comprimé logé dans la chambre remplie d'huile. L'huile contenue dans la chambre du ressort permet d'amortir l'effet de décompression et de réaliser le prélèvement sans à-coup. Le dispositif permet la récupération du fluide échantillonné 10 grâce à l'action mécanique d'un piston solide au travers d'une vanne manuelle. Ce dispositif présente également l'avantage de pouvoir être descendu en position ouverte dans le milieu souterrain, pour permettre un remplissage complet de la chambre d'échantillonnage. Pour récupérer le fluide prélevé et pour transporter l'échantillon à analyser, ces 15 dispositifs de prélèvement nécessitent de mettre en oeuvre des moyens d'extraction du fluide de la chambre d'échantillonnage et de conditionner le fluide prélevé dans un conteneur dédié. Ces moyens sont complexes, peuvent altérer le fluide prélevé (fuite, pollution du fluide...) et nécessitent des manipulations. 20 L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'un fluide comportant une chambre d'échantillonnage comprenant un premier piston entraîné par le fluide, et des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage, de manière à ajuster la pression dans la chambre d'échantillonnage. Ainsi, la chambre d'échantillonnage sert en tant que préleveur mais aussi en tant que conteneur du fluide prélevé et peut servir 25 également en tant que cellule pour l'analyse du fluide. Le dispositif et l'utilisation selon l'invention L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'au moins un fluide sous pression comportant au moins une chambre d'échantillonnage comprenant un volume interne pour 30 recevoir ledit fluide, ladite chambre d'échantillonnage comportant un premier piston apte à être déplacé par ledit fluide. Ladite chambre d'échantillonnage comporte des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage. Selon l'invention, ladite chambre d'échantillonnage est un conteneur de transport dudit fluide. 3028880 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens additionnels pour augmenter le volume de ladite chambre d'échantillonnage comportent un piston de compensation servant de butée pour ledit premier piston et des moyens pour régler la position dudit piston de compensation. 5 Selon une caractéristique de l'invention, les moyens pour régler la position dudit piston de compensation sont des moyens hydrauliques. Selon un aspect de l'invention, ledit piston de compensation a une course représentant entre 0,1 et 20 % du volume de fluide prélevé. Avantageusement, ledit dispositif de prélèvement comporte une chambre inférieure 10 disposée sous ladite chambre d'échantillonnage, et comporte dans la partie inférieure de ladite chambre d'échantillonnage, un raccord pour fixer de manière amovible ladite chambre d'échantillonnage et ladite chambre inférieure, ledit raccord comportant des moyens pour le passage d'un fluide entre ladite chambre d'échantillonnage et ladite chambre inférieure. De préférence, ledit piston de compensation coulisse essentiellement au sein du 15 raccord autour d'un cylindre intérieur. De plus, ledit dispositif de prélèvement peut comporter un système d'actionnement du prélèvement pour ouvrir ou fermer ladite chambre d'échantillonnage. Selon une variante de réalisation de l'invention, ledit système d'actionnement comporte dés moyens de motorisation ouvrant et fermant ladite chambre d'échantillonnage et des 20 moyens de commande électroniques ou mécaniques desdits moyens de motorisation. De REVENDICATIONS1) Dispositif de prélèvement d'au moins un fluide sous pression comportant au moins une chambre d'échantillonnage (3) comprenant un volume interne pour recevoir ledit fluide, ladite chambre d'échantillonnage comportant un premier piston (4) apte à être déplacé par ledit fluide, caractérisé en ce que ladite chambre d'échantillonnage (3) comporte des moyens additionnels pour augmenter le volume de la chambre d'échantillonnage (3). 2) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite chambre d'échantillonnage (3) est un conteneur de transport dudit fluide. 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens additionnels pour augmenter le volume de ladite chambre d'échantillonnage (3) comportent un piston de compensation (5) servant de butée pour ledit premier piston (4) et des moyens pour régler la position dudit piston de compensation (5). 4) Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens pour régler la position dudit piston de compensation (5) sont des moyens hydrauliques. 5) Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit piston de compensation 20 (5) a une course représentant entre 0,1 et 20 % du volume de fluide prélevé. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de prélèvement comporte une chambre inférieure (13) disposée sous ladite chambre d'échantillonnage (3), et comporte dans la partie inférieure de ladite chambre 25 d'échantillonnage (3), un raccord (9) pour fixer de manière amovible ladite chambre d'échantillonnage (3) et ladite chambre inférieure (13), ledit raccord (9) comportant des moyens pour le passage d'un fluide entre ladite chambre d'échantillonnage (3) et ladite chambre inférieure (13). 30 7) Dispositif selon les revendications 3 et 6, dans lequel ledit piston de compensation (5) coulisse essentiellement au sein du raccord (9) autour d'un cylindre intérieur (6). 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de prélèvement comporte un système d'actionnement du prélèvement pour ouvrir ou fermer 35 ladite chambre d'échantillonnage (3). 15 3028880 18 9) Dispositif selon la revendication 8, dans lequel ledit système d'actionnement comporte des moyens de motorisation (19) ouvrant et fermant ladite chambre d'échantillonnage (3) et des moyens de commande électroniques ou mécaniques desdits moyens de motorisation (19). 10) Dispositif selon la revendication 9, dans lequel lesdits moyens de commande électroniques comprennent une horloge et/ou des moyens de communication et/ou au moins un capteur de température et/ou au moins un capteur de pression et/ou au moins un capteur CCL et/ou au moins un capteur à rayon gamma. 11) Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel ladite chambre d'échantillonnage (3) est fixée de manière amovible, en dessous dudit système d'actionnement. 12) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite chambre d'échantillonnage (3) comporte une vanne supérieure (1) pour autoriser ou interdire le passage dudit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage (1), ladite vanne supérieure (1) étant disposée au-dessus du premier piston (4). 13) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de prélèvement comporte entre une et cinq chambres d'échantillonnage, de préférence entre une et trois chambres d'échantillonnage (3). 14) Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes pour réaliser un échantillon d'un fluide dans une formation souterraine, caractérisé en ce qu'on réalise les étapes suivantes : a) on descend ledit dispositif de prélèvement avec ladite chambre d'échantillonnage fermée (3) dans ladite formation souterraine ; b) on prélève ledit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage (3) du dispositif de prélèvement en ouvrant ladite chambre d'échantillonnage (3) pendant un temps prédéterminé ; c) on remonte ledit dispositif de prélèvement à la surface avec ladite chambre d'échantillonnage (3) fermée ; et d) on récupère ladite chambre d'échantillonnage (3) fermée contenant ledit fluide en tant qu'échantillon dudit fluide. 5 10 3028880 19 15) Utilisation selon la revendication 14 d'un dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle lors de l'étape de prélèvement on maintient ledit piston de compensation (5) en position haute, et lors de l'étape de récupération de la chambre d'échantillonnage on descend ledit piston de compensation (5) en position basse. 5 16) Utilisation selon l'une des revendications 14 ou 15, dans laquelle on transporte ledit fluide dans ladite chambre d'échantillonnage (3) fermée. 17) Utilisation selon l'une des revendications 14 à 16, dans laquelle on réalise en outre une 10 étape d'analyse dudit fluide contenu dans ladite chambre d'échantillonnage (3). 18) Utilisation selon la revendication 17, dans laquelle on réalise en outre avant l'étape d'analyse, une étape de conditionnement de ladite chambre d'échantillonnage (3) sensiblement aux conditions de température et de pression de ladite formation 15 souterraine. 19) Utilisation selon l'une des revendications 14 à 18, dans laquelle on prélève ledit échantillon pour la surveillance d'un site de stockage de CO2, d'un site d'exploration ou d'exploitation d'hydrocarbures conventionnels ou non conventionnels, ou d'un site de 20 géothermie.