(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチレベル試掘孔監視システムに用いられる現場地下サンプル分析装置は以下のものを含み：
試掘孔（２０）と同軸状に整列される管状ケーシング（２４）であり、該管状ケーシング（２４）は、それを通して地下外部環境（３２）から流体を収集する第一開口部（７０ｂ）を有しており；
該管状ケーシング内（２４）に仕向け可能な現場地下サンプル分析プローブ（１２４）であり、該現場分析プローブ（１２４）は、それを通して地下外部環境（３２）から流体を収集するように管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）と整合可能な第一開口部（１４８ｂ）を有しており；
該地下外部環境（３２）からの流体を分析する流体アナライザ（２０６）であり、該流体アナライザ（２０６）は該現場分析プローブ内（１２４）に配設されており、かつ、流体サーキュレータ（２１８）に連通しており；
前記装置において、
該管状ケーシング（２４）はさらにそれを通して地下外部環境（３２）へ流体を放出する第二開口部（７０ａ）を有し、該現場サンプル分析プローブ（１２４）はさらにそれを通して地下外部環境（３２）へ流体を放出するように該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）と整合可能な第二開口部（１４８ａ）を有し、該現場地下サンプル分析装置はさらに、現場分析のために、および、続いて該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通る流体の少なくとも部分を放出するために、該現場地下サンプル分析プローブ内において、該現場地下サンプル分析プローブの第一開口部（１４８ｂ）および該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）を通して収集された流体を循環させる流体サーキュレータを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１の装置は、さらに、非現場分析あるいは地下外部環境（３２）への続く放出のため、該現場サンプル分析プローブ内において、該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）および現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）を通して収集された流体の少なくとも一部を保持するためのサンプルコンテイナー（２２４）を有していることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２において、流体サーキュレータ（２１８）は、地表からあるいは流体サンプルコンテイナー（２２４）からの追加の流体を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通して、地下外部環境（３２）に放出することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１において、流体サーキュレータ（２１８）は、地表からの追加の流体を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通して、地下外部環境（３２）に放出することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１において、該現場サンプル分析プローブは、該管状ケーシング（２４）の内部表面（１００）のトラック（１１４）と嵌り合う位置決め部材（１４６）を有するガイド部（１８６）と、現場サンプル分析装置を含む分析部（１８８）とを有し、該分析部（１８８）は該ガイド部（１８６）に着脱自在に連結されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５において、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）および第二開口部（１４８ａ）は該ガイド部（１８６）にあり、かつ該分析部（１８８）と連通していることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５において、該ガイド部（１８６）は、該管状ケーシングの内部表面（１００）に対して突っ張り可能な伸長可能シュー（１６４）を有しており、該現場サンプル分析プローブ（１２４）を該管状ケーシング（２４）内において横方向に移動させ、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）及び第二開口部（１４８ａ）を該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）および第二開口部（７０ａ）に対して押圧するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１において、該装置は、該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）に着座した第一バルブ（７２ｂ）と、該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）に着座した第二バルブ（７２ａ）とを有し、該バルブ（７２ａ，７２ｂ）の夫々は、該管状ケーシング（２４）の内部に対向し、かつ対応する開口部内に後退しているステム（８４ａ，８４ｂ）を有し、該ステムは該管状ケーシング（２４）の内部表面（１００）を越えて該管状ケーシング（２４）の内部へと延出しないように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８において、該現場サンプル分析プローブ（１２４）が該管状ケーシング（２４）の内部表面に対して押圧された時に、該第一および第二のバルブ（７２ｂ，７２ａ）が開放されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８において、該装置はさらに、該第一バルブ（７２ｂ）を覆った位置において該管状ケーシング（２４）の外方表面に装着された第一カバープレート（８８ｂ）と、該第二バルブ（７２ａ）を覆った位置において該管状ケーシング（２４）の外方表面に装着された第二カバープレート（８８ａ）とを有し、前記カバープレート（８８ｂ，８８ａ）はそれを通過する流体を濾過する複数の孔部を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０において、該装置はさらに、二つの端部を備えたチューブ（３０６）を有し、該端部の一方は該カバープレート（８８ｂ）の一方に装着されており、該チューブ（３０６）の端部の他方は、該カバープレート間（８８ｂ，８８ａ）の距離よりもかなり大きい距離だけ他のカバープレート（８８ａ）から離隔して位置されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
マルチレベル試掘孔監視システムに用いられる現場地下サンプル分析プローブであって、該現場地下サンプル分析プローブは試掘孔において同軸状に整列可能な管状ケーシング内で仕向け可能であり、該管状ケーシングは、それを通して地下外部環境から流体を収集する第一開口部と、それを通して地下外部環境へ流体を放出する第二開口部とを有し、該プローブは、
それを通して地下外部環境（３２）から流体を収集するように管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）と整列可能な第一開口部（１４８ｂ）を有するプローブ本体と、流体サーキュレータに連通しており、該地下外部環境（３２）からの流体を分析する流体アナライザ（２０６）を有し、
前記プローブにおいて、
該プローブ本体は、それを通して地下外部環境（３２）へ流体を放出するように該管状ケーシング（２４）第二開口部（７０ａ）と配列可能な第二開口部（１４８ａ）を有し、該現場地下サンプル分析プローブはさらに、現場分析のために、および、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通る流体の少なくとも部分を続いて放出するために、該現場地下サンプル分析プローブにおいて、該現場地下サンプル分析プローブの第一開口部（１４８ｂ）および該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）を通して収集された流体を循環させる流体サーキュレータを有することを特徴とするプローブ。
【請求項１３】
請求項１２において、流体サーキュレータ（２１８）は、地表からの追加の流体を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通して、地下外部環境（３２）に放出することを特徴とするプローブ。
【請求項１４】
請求項１２において、該現場サンプル分析プローブは、該管状ケーシング（２４）の内部表面（１００）のトラック（１１４）と嵌り合う位置決め部材（１４６）を有するガイド部（１８６）と、現場サンプル分析装置を含む分析部（１８８）とを有し、該分析部（１８８）は該ガイド部（１８６）に着脱自在に連結されていることを特徴とするプローブ。
【請求項１５】
請求項１４において、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）および第二開口部（１４８ａ）は該ガイド部（１８６）にあり、かつ該分析部（１８８）と連通していることを特徴とするプローブ。
【請求項１６】
請求項１４において、該ガイド部（１８６）は、該管状ケーシング（２４）の内部表面（１００）に対して突っ張り可能な伸長可能シュー（１６４）を有しており、該現場サンプル分析プローブ（１２４）を該管状ケーシング（２４）内において横方向に移動させ、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）及び第二開口部（１４８ａ）を該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）および第二開口部（７０ａ）に対して押圧するように構成されていることを特徴とするプローブ。
【請求項１７】
請求項１２において、さらに、非現場分析あるいは地下外部環境（３２）への続く放出のため、該現場サンプル分析プローブ（１２４）内において、該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）および現場サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）を通して収集された流体の少なくとも一部を保持するためのサンプルコンテイナー（２２４）を有していることを特徴とするプローブ。
【請求項１８】
請求項１７において、流体サーキュレータ（２１８）は、地表からあるいは流体サンプルコンテイナー（２２４）からの追加の流体を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通して、地下外部環境（３２）に放出することを特徴とするプローブ。
【請求項１９】
現場地下サンプル分析方法は以下のものを含み：
現場地下サンプル分析プローブ（１２４）を試掘孔内で整列された管状ケーシング（２４）内に仕向け、該管状ケーシング（２４）は該地下外部環境（３２）から流体を収集するための第一開口部（７０ｂ）を有し；
該現場地下サンプル分析プローブ（１２４）に流体を収集するために、該現場地下サンプル分析プローブ（１２４）の第一開口部（１４８ｂ）を該管状ケーシング（２４）の第一開口部（７０ｂ）に位置合わせし；
該現場地下サンプル分析プローブ（１２４）内で該地下外部環境（３２）から収集した流体を循環させ；
該地下サンプル分析プローブ（１２４）内で該循環された流体を分析し；
前記方法において、
該管状ケーシング（２４）はさらに該地下外部環境（３２）へ流体を放出するための第二開口部（７０ａ）を有し、該地下サンプル分析方法はさらに、
該現場地下サンプル分析プローブ（１２４）から流体を放出するために、該現場地下サンプル分析プローブの第二開口部（１４８ａ）を該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）に整合させることを含むことを特徴とする現場地下サンプル分析方法。
【請求項２０】
請求項１９において、分析された流体の少なくとも一部を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）の第二開口部（１４８ａ）および該管状ケーシング（２４）の第二開口部（７０ａ）を通して、地下外部環境（３２）に放出することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９において、地表からの追加の流体を、該現場サンプル分析プローブ（１２４）および該管状ケーシング（２４）を通して、地下外部環境に放出することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１９において、非現場分析あるいは地下外部環境への続く放出のため、該現場サンプル分析プローブ（１２４）内において、地下外部環境から収集された流体の少なくとも一部を保持することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
試掘孔監視システムに用いられる測定ポートカプラは、以下のものを含み：
反対に位置する開放両端部を有する管状ケーシング（２６）であって、該ケーシング（２６）は内方表面と外方表面とを有し、該ケーシングはまた試掘孔（２０）から流体を収集するための第一開口部（７０ｂ）を有し；
該ケーシング（２６）の第一開口部（７０ｂ）に着座する第一バルブ要素（７０ｂ）と；
該第一バルブ要素（７２ｂ）を閉鎖状態に偏倚させるバイアス機構（８０ｂ）と；
該ケーシング（２６）内に配設されたプローブ（１２４）を、該第一バルブ要素（７２ｂ）とバルブ開口整列させるために、該ケーシング（２６）内に装着された螺旋ガイド（１１０）を有し、
前記カプラにおいて、
該管状ケーシング（２６）はさらに該試掘孔（２０）へ流体を放出するための第二開口部（７０ａ）と、該ケーシング（２６）の第二開口部（７０ａ）に着座された第二バルブ要素（７２ａ）と、該第二バルブ要素（７２ａ）を閉鎖状態に偏倚させるバイアス機構（８０ａ）と、該ケーシング（２６）内に配設されたプローブ（１２４）を、該第二バルブ要素（７０ａ）とバルブ開口整列するよう位置決めするための螺旋ガイド（１１０）を有することを特徴とするカプラ。
【請求項２４】
請求項２３において、該第一開口部（７０ｂ）および第二開口部（７０ａ）は、該ケーシング（２６）の長手軸に平行に伸びる軸に沿って整列されていることを特徴とするカプラ。
【請求項２５】
請求項２３において、該第一および第二開口部（７０ｂ，７０ａ）の夫々は、該第一および第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）の連繋する一つを着座させる孔部（７４ｂ，７４ａ）と、該ケーシング内に配設され、該螺旋ガイド（１１０）によって該第一および第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）とバルブ開口整列するように位置決めされるプローブ（１２４）と嵌り合う嵌り合い部（７６ｂ，７６ａ）とを有することを特徴とするカプラ。
【請求項２６】
請求項２５において、該嵌り合い部は、該孔部（７４ｂ，７４ａ）から該ケーシング（２６）の内方表面へと外方に向かってテーパ状となっている円錐状凹部（７６ｂ，７６ａ）を有することを特徴とするカプラ。
【請求項２７】
請求項２３において、該第一及び第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）を閉鎖状態に偏倚させるバイアス機構（８０ｂ，８０ａ）は、第一および第二スプリング（８０ｂ，８０ａ）を有し、一つが該バルブ要素の夫々に連繋していることを特徴とするカプラ。
【請求項２８】
請求項２７において、該スプリング（８０ｂ，８０ａ）はリーフスプリングであることを特徴とするカプラ。
【請求項２９】
請求項２３において、第一バルブ要素および第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）はそれぞれ、該ケーシング（２６）の内側表面（１００）に対向すると共に、対応する開口部（７０ｂ，７０ａ）の中に後退しているステム（８４ｂ，８４ａ）を有し、該ステムは該ケース（２４）の内側表面（１００）を越えて該ケーシング（２６）の内側に延出しないように構成されていることを特徴とするカプラ。
【請求項３０】
請求項２３において、該カプラはさらに、
該第一バルブ要素（７２ｂ）をカバーするように該ケーシング（２６）の外方表面（９８）に装着された第一カバープレート（８８ｂ）と、
該第二バルブ要素（７２ａ）をカバーするように該ケーシング（２６）の外方表面（９８）に装着された第二カバープレート（８８ａ）とを有し、
該第一および第二カバープレート（８８ｂ，８８ａ）は複数の孔を有し、それを通る流体を濾過することを特徴とするカプラ。
【請求項３１】
請求項３０において、該第一および第二カバープレート（８８ｂ，８８ａ）は着脱自在であることを特徴とするカプラ。
【請求項３２】
請求項３０において、該第一および第二カバープレート（８８ｂ，８８ａ）は複数の溝部を有することを特徴とするカプラ。
【請求項３３】
請求項３０において、該第一および第二カバープレート（８８ｂ，８８ａ）は柔軟性の透過性材料から形成されることを特徴とするカプラ。
【請求項３４】
請求項３０において、該第一および第二カバープレート（８８ｂ，８８ａ）はワイヤメッシュから形成されることを特徴とするカプラ。
【請求項３５】
請求項３０において、該カプラはさらに、
該第一カバープレート（８８ｂ）を間に受け入れるために、該ケーシング（２６）の外方表面に装着された第一の保持アーム（９０）対と、
該第二カバープレート（８８ａ）を間に受け入れるために、該ケーシング（２６）の外方表面に装着された第二の保持アーム（９０）対とを有し、
各第一保持アーム（９０）対、第二保持アーム（９０）対は、カバープレート（８８ｂ，８８ａ）の側方縁部を受け入れるための溝部（９６ｂ，９６ａ）を決定していることを特徴とするカプラ。
【請求項３６】
請求項２３において、該螺旋ガイド（１１０）は、該ケーシング（２６）に装着され、互いにテーパ状の二つの対称状螺旋肩部（１１４）を有する螺旋インサート（１１０）によって形成され、該螺旋肩部（１１４）は、該ケーシング（２６）内のプローブ（１２４）を、該第一および第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）とバルブ開口配列に位置させるトラックを決定することを特徴とするカプラ。
【請求項３７】
請求項３６において、該ケーシング（２６）の内部表面（１００）は該ケーシングの長手軸のある部分に沿った第一径と、該ケーシングの長手軸の他の部分に沿った第二径とを有し、該第一径と第二径とは互いに隣接しており、該第一径は該第二径より大きくなっており、該第一径部と第二径部との間には、該ケーシングの内方周縁の周りに延出する棚部（１２０）が形成されることを特徴とするカプラ。
【請求項３８】
請求項３７において、該螺旋インサート（１１０）は該ケーシングの第一径部の中に装着されており、該螺旋インサート（１１０）は該棚部（１２０）に隣接しており、該棚部（１２０）は、該ケーシング（２６）内で該螺旋インサート（１１０）を望ましい長さ方向位置に位置決めするストップ（１２０）を形成していることを特徴とするカプラ。
【請求項３９】
請求項３８において、該ケーシングはさらに、該第一径を有するケーシングの部分における該ストップ（１２０）から延出する位置決めタブ（１２２）を有し、該螺旋インサート（１１０）は、一端において対応溝（１１８）を決定し、該溝（１１８）は、該位置決めタブ（１２２）を受け入れる寸法を有し、該螺旋インサート（１１０）を該ケーシング（２６）内において望ましい周縁位置に仕向けることを特徴とするカプラ。
【請求項４０】
請求項３９において、該溝（１１８）は、該螺旋インサート（１１０）の一端を貫通しており、該溝（１１８）は、二つの対向する該螺旋インサートの内方端（１１６）を決定し、該タブ（１２２）は該内方端（１１６）の間に位置されることを特徴とするカプラ。
【請求項４１】
請求項４０において、該螺旋インサート（１１０）は、該ケーシングの第一径より僅かに大きい外方径を備えており、該螺旋インサート（１１０）の内方端部（１１６）は互いに圧縮自在であり、該螺旋インサート（１１０）が該ケーシング（２６）内に挿入され、該螺旋インサート（１１０）の内方端部（１１６）の非圧縮位置への復帰性向により保持されることを特徴とするカプラ。
【請求項４２】
請求項２３において、該螺旋ガイド（１１０）は、該ケーシング（２６）内に着脱自在に装着された螺旋インサート（１１０）によって形成され、該螺旋インサート（１１０）は、該ケーシング（２６）の長さ軸に沿って湾曲し、外方端部から内方端部へ延出する螺旋肩部（１１４）を有し、該螺旋肩部は、該螺旋肩部は、該ケーシング（２６）内のプローブ（１２４）を、該第一および第二バルブ要素（７２ｂ，７２ａ）とバルブ開口配列に位置させるトラック（１１４）を決定することを特徴とするカプラ。
【請求項４３】
請求項４２において、該ケーシング（２６）の内部表面（１００）は該ケーシング（２６）の長手軸のある部分に沿った第一径と、該ケーシングの長手軸の他の部分に沿った第二径とを有し、該第一径と第二径とは互いに隣接しており、該第一径は該第二径より大きくなっており、該第一径部と第二径部との間には、該ケーシング（２６）の内方周縁の周りに延出する棚部（１２０）が形成されることを特徴とするカプラ。
【請求項４４】
請求項４３において、該螺旋インサート（１１０）は該ケーシングの第一径部の中に装着されており、該螺旋インサート（１１０）は該棚部（１２０）に当接しており、該棚部は、該ケーシング（２６）内で該螺旋インサート（１１０）を望ましい長さ方向位置に位置決めするストップ（１２０）を形成していることを特徴とするカプラ。
【請求項４５】
請求項２３において、該螺旋ガイドは、該ケーシング（２６）の長さ軸の回りに湾曲する少なくとも一つのトラック（１１４）から形成されていることを特徴とするカプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は地下サンプル分析プローブ、地下ケーシング及びケーシングカプラに係り、詳しくは、現場試掘孔サンプル分析プローブおよび該プローブのための弁付きケーシングカプラに関するものである。
【０００２】
発明の背景
所有する土地の地下水を監視したい土地管理者は、各ゾーンの地下水を監視できるように複数のゾーンに一つの試掘孔を分割できることの利点に気づいている。各ゾーンが隣接するゾーンから密封されていれば、それぞれ異なる深さを有する複数の試掘孔を空けることなく、多くのレベルにおける地下水の正確なピクチャーが得られる。一つの試掘孔を複数のゾーンに分割することができる地下水監視システムは米国特許第号4,204,426号（以下において'426特許という）に開示されている。'426特許に開示されている監視システムはケーシングアセンブリにおいて一体に連結されており、井戸や試掘孔に挿入される複数のケーシングから構成されている。幾つかのケーシングは適切な弾性あるいは伸長可能材料から構成されるパッカ要素によって囲まれている。パッカ−要素は流体（気体あるいは液体）によって膨張されるか、あるいは、ケーシングと試掘孔の内面とケーシングとの間の環状空間に他の材料を充填させる。このようにして、ケーシングアセンブリ内の異なる位置においてパッカの適切な配設によって、試掘孔を選択的に複数の異なるゾーンに分割することができる。各パッカ−を膨張させることによって、隣接するパッカとの間の試掘孔においてゾーンを孤立させる。
【０００３】
ケーシングアセンブリにおけるケーシングは異なる種々の型のカプラによって連結されるか、あるいは、ケーシングセグメントはカプラを用いることなく連結される。ある特有のゾーンにおける液体あるいは気体の質を測定を可能とする一つのカプラの型は、バルブ測定ポートを含むカプラ（以下、測定ポートカプラという）である。バルブはカプラの内側から開放することができ、ケーシングの周囲のゾーンから液体あるいは気体を採取できるようになっている。
【０００４】
採取を実行するには、ケーシングアセンブリの内側の中で上下動可能な特別な測定装置あるいはサンプル採取プローブが用いられる。プローブは、測定ポートカプラに近接する既知の地点まで、ケーブルに載せることで、ケーシングアセンブリ内で下方に移動される。'426特許に開示されているように、測定ポートカプラの位置までプローブが近づくと、プローブ内に収納されている位置アームが延出する。位置アームは、測定ポートカプラの内壁の周りに延出する一つあるいは二つの螺旋状肩部によって捕えられる。プローブが下降されると、位置アームは一つの螺旋状肩部を下方にスライドさせ、プローブが下降した時にサンプル採取プローブを回転させる。ヘリカル肩部の底部において、位置アームは、プローブの下方移動および周囲回転を停止させるストップに到達する。位置アームがプローブを停止させた時に、プローブは、プローブのポートが、測定ポートカプラに収納された測定ポートと直接隣接しかつ整列するような配向となる。
【０００５】
プローブが測定ポートに隣接すると、サンプル採取プローブからシューが延出して、ケーシング内においてプローブを横方向に押すようになっている。シューが完全に延出すると、プローブのポートは測定ポートカプラにおける測定ポートと接触するようになる。プローブが測定ポートに対して押圧されるのと同時に、測定ポート内においてバルブが開口する。したがって、プローブは測定ポートカプラの外側に位置するゾーンに含まれる気体あるいは液体を採取する。プローブ内に収納される特別な装置に依存して、プローブは、圧力、温度、あるいは化学組成のような、監視されているゾーンの外方の液体あるいは気体の異なる特徴を測定する。あるいは、また、プローブは、ケーシングの直ぐ外のゾーンから気体あるいは液体のサンプルを収納し、分析のため地表に戻し、あるいは地表にポンプする。
【０００６】
採取が完了すると、プローブの位置アームおよびシューレバーは引き込まれ、プローブはケーシングアセンブリから回収される。プローブのシューが引き込まれると測定ポートのバルブは閉鎖し、内部の気体あるいは液体から、測定ポートの外部のゾーンの気体あるいは液体を隔離する。プローブは、ケーシングアセンブリにおける数々の異なるゾーンに対して昇降させることができ、各ゾーンにおいてサンプルを採取できることは理解される。土地管理者は、プローブの型および試掘孔におけるゾーンの数や位置を選択し、特別なアプリケーションのために地下水監視システムを構成する。したがって、開示された地下水監視システムの拡張性および柔軟性は、複数のサンプリング井戸を掘ることに必要とされる先行技術に対して多大な利点を提供する。
【０００７】
'426特許に示された測定ポートカプラは試掘孔内における異なるレベルのサンプリングおよび監視を可能とするが、地下流体サンプルは特別な地下ゾーンから取り除いて、流体分析が行なわれる地表へとプローブ内を搬送する必要がある。オフサイト分析は多くの欠点を有する。第一に、オフサイト分析は労働集約的である。流体サンプルはプローブから取り除かれ、他の場所に搬送され、次いで試験される。さらに、オフサイト試験における各ステップは量的かつ質的な試験誤差の可能性を増加させる。さらに、地下流体サンプルをその土着環境から取り除くことは、例えば、圧力、ｐＨ、およびサンプルの搬送およびオフサイト試験では制御することのできない他の要因における変更によって、オフサイト試験の正確性を常に損なうことになる。最後に、ある特別なゾーンにおいて含まれている流体からの流体サンプルの除去は、未来の試験の正確性に影響をあたえる点において該ゾーンにおける残りの流体の物理的特徴を損なうことになり得る。流体圧力は、微細石の亀裂が閉鎖される範囲において損なわれ、未来における流体サンプルの収集を妨げるか、あるいは困難性を大きく増大させる。
【０００８】
したがって、ある特別なゾーンレベルの地中に降下させて、現場で流体サンプルを抽出しかつ分析することに適したプローブを備えた現場地下サンプル分析装置の存在が必要とされる。本発明は、この必要性を達成するためのものである。この必要性は、地質構造からの流体の透過性あるいは自然産出がきわめて低い場合、および／あるいは、自然環境が従来のサンプリング手法によるとかなり邪魔されるような場合に、特に明白である。
【０００９】
発明の概要
本発明によれば、マルチレベル試掘孔監視システムに用いられる現場地下サンプル分析装置が提供される。試掘孔内に同軸状に整列される管状ケーシングは、試掘孔から流体を収集するための第一開口部と、流体を試掘孔に戻すための第二開口部とを有する。現場分析プローブは該チューブケーイングの中で仕向け自在である。該現場サンプル分析プローブは、該チューブケーシングの第一開口部と一致する第一開口部と、該チューブケーシングの第二開口部と一致する第二開口部とを有する。該現場サンプル分析プローブには循環システムが設けてあり、該現場サンプル分析プローブの第一開口部と該管状ケーシングの第一開口部を通して収集した流体を分析装置へと仕向ける。現場分析の後において、循環システムは、該現場サンプル分析プローブの第二開口部と該管状ケーシングの第二開口部を通して該流体の少なくとも一部を該試掘孔へ放出する。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、現場サンプル分析プローブはまた、該現場サンプル分析プローブが地表へ戻された時に、非現場分析のため収集された流体の少なくとも一部を保有するサンプル保有部を有する。好ましくは、現場サンプル分析プローブはまた該循環システムに連通する補足流体源を有し、現場サンプル分析プローブあるいは地上のいずれからの追加の流体を試掘孔へ放出する。補足流体は試掘孔における地質学的構造を試験するのに、また、現場サンプル分析プローブを通して試掘孔へ生来の流体を循環させるのを助長するため、あるいは、該現場サンプル分析プローブによって取り除かれた生来の地質学的流体に取って変わるのに用いられる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、該現場サンプル分析プローブは、該管状ケーシングの内部表面上のトラックと嵌り合い自在な位置決め部材を有するガイド部と、該ガイド部に着脱自在に連結された現場サンプル分析装置を有する分析部とを有する。好ましくは、現場サンプル分析プローブの第一開口部および第二開口部はガイド部内に配設され、該分析部と流体連通している。また、好ましくは、ガイド部は、該管状ケーシングの内方表面に対して突っ張り可能(braceable)であり、現場サンプル分析プローブの第一開口部および第二開口部を管状ケーシングの第一開口部および第二開口部に向けて横方向に移動させるように位置された突出可能なシューを有する。
【００１２】
前述の本発明の態様や多くの効果は、添付の図面と共に、以下の詳細な記載を参照することでより良好に理解される。
【００１３】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明が用いられる典型的な井戸あるいは試掘孔２０の断面図が図１に示してある。ケーシングアセンブリ２２が井戸あるいは試掘孔２０の中へ下降される。ケーシングアセンブリは測定ポートカプラ２６によって連結された複数の長尺状のケーシングから構成されている。選択された複数のケーシング２４はパッカ要素２８に囲まれている。パッカ要素は、天然ゴム、合成ゴム、ウレタンのようなプラスチック、のような弾性あるいは伸長可能な膜あるいはバッグから形成されている。良好に成型され、高い強度および研磨特性を備えていることから、ウレタンが好ましい。パッカ要素は、円形ファスナーあるいはクランプ３０によって長尺ケーシング２４の両端部に堅締される。各ケーシングの両端部はパッカ要素２８の両端部を越えて突出しており、複数のケーシングが一緒に連結してケーシングアセンブリを形成するようになっている。
【００１４】
本発明の範囲を越えた手法を用いることによって、パッカ要素は２８は膨張して、長尺ケーシング２４と井戸あるいは試掘孔２０の内壁との間の環状空間に充填される。パッカ要素の膨張は試掘孔を、互いに孤立された複数のゾーン３２に分割する。試掘孔が分割されるゾーンの数は、所与のアプリケーションのための地下水監視システムを構成するために選択的に長尺ケーシング、パッカ−、カプラを追加するであろう使用者によって決定される。
【００１５】
ケーシング２４及び測定ポートカプラ２６の内部はケーシングアセンブリ２２の長さ方向に延出する連続した通路３４を形成する。現場サンプル分析プローブ１２４はケーブル１３６によって地表から通路３４内のいかなる望ましいレベルにまで下降される。以下に詳細に述べるように、測定ポートカプラ２６は、各々が、試掘孔の関連するゾーン３２内に含まれた液体あるいは気体を、ケーシングアセンブリ２２の内部から採取できるようにする一対のバルブ付き測定ポートを含んでいる。現場サンプル分析プローブ１２４は望ましい測定ポートカプラ２６に隣接し接合するまで下降され、その時、測定ポートバルブが開口して、現場サンプル分析プローブ１２４がそのゾーン内の気体や液体の圧力を測定し、あるいは特徴を測定することを可能とする。図１に示すタイプのマルチレベル地下水監視システムの一般的操作のさらなる詳細は、米国特許番号4,192,181; 4,204,426; 4,230,180; 4,254,832; 4,258,788; 及び5,704,425、すべてウエストベイ  インスツルメンツ  リミテッドに譲渡されている、に見出すことができ、ここに参照文献として明示して組み込まれる。
【００１６】
測定ポートカプラ２６の好ましい実施の形態が図２乃至図４に示されている。図２乃至図３に示すように、カプラ２６は概ね形状において、内部通路５２を囲みかつ形成する外壁５０に囲まれた管状である。カプラ２６の両端は開口しており、典型的には、カプラの中間部位６０よりも大きい径を有している。該両端は長尺ケーシング２４の端部を受け入れるような寸法を有している。ケーシング２４はカプラ２６の端部に対して、ケーシングがより細い径を形成するように通路５２を狭めることで形成されるストップに当接するまで、カプラ２６の端部に挿入される。各カプラ２６を長尺ケーシング２４に結合するための適切な手段が設けられる。好ましくは、各カプラ２６の端部５４にＯリングガスケット５８が収納され、長尺ケーシング２４の外壁と測定ポートカプラ２６の内壁との間に防水シールが設けられる。溝部６２に位置されたフレキシブルロックリングあるいはワイヤ（図示せず）は測定ポートカプラ２６に対して長尺ケーシング２４をロックする。数々の他の形状もまた目的を達成するが、好ましくは、ロックリングの断面は正方形あるいは方形を有している。
【００１７】
組み立てられると、長尺ケーシング２４と測定ポートカプラ２６とは共通の軸に沿って整列するようになっている。長尺ケーシング２４の内部あるいは孔はカプラ２６の内部あるいは孔の径と略同じ径を有している。したがって、連続した通路がケーシングアセンブリ２２の長さ方向に沿って形成される。
【００１８】
測定ポートカプラ２６の中央部位６０は測定ポート７０ａおよび７０ｂを含んでいる。好ましくは、測定ポート７０ａおよび７０ｂは図４に最良に示すように共通の垂直軸に沿って並んでいる。測定ポート７０ａおよび７０ｂは夫々、測定ポートカプラ２６の壁面５０を貫通する孔７４ａと７４ｂ内にそれぞれ位置するバルブ７２ａおよび７２ｂを有している。バルブ７２ａおよび７２ｂは、それぞれ測定ポートカプラ２６の外方に面したより大きい後部８２ａ，８２ｂと、それぞれ測定ポートカプラ２６の内方に面したより小さく丸い首部８４ａ，８４ｂとを備えたコークボトルストッパー類似の形状を有している。バルブ７２ａおよび７２ｂの各中央部位の周りにそれぞれ配設されたＯリングガスケット７８ａ，７８ｂは、それぞれ、孔部７４ａ，７４ｂ内において、バルブ７２ａ，７２ｂを密封するようになっている。Ｏリングガスケット７８ａ，７８ｂはバルブの周りに気密シールを提供し、バルブ７２ａ，７２ｂが閉鎖された時に、測定ポートカプラ２６の外方から通路５２に流体や他の気体が入り込まないようにしている。
【００１９】
バルブ７２ａ，７２ｂは通常は、それぞれリーフスプリング８０ａ，８０ｂによって閉鎖方向に偏倚されており、バルブ７２ａ，７２ｂのそれぞれの後部８２ａ，８２ｂに対して押圧されている。バルブ７２ａ，７２ｂの後部８２ａ，８２ｂはそれぞれ孔部７４ａ，７４ｂの径よりも大きくなっており、バルブ７２ａ，７２ｂがそれぞれ測定ポートカプラ２６の内部へと押入されることを防止している。好ましくは、リーフスプリング８０ａ，８０ｂは二つのカバープレート８８ａ，８８ｂによってその位置に保持される。リーフスプリングは好適であるものの、望ましければ、他の型のスプリングも、バルブ７２ａ，７２ｂを偏倚させることに用いることができる。
【００２０】
カバープレート８８ａ，８８ｂは、それぞれの測定ポート７０ａ，７０ｂの外方に対して装着するワイヤメッシュ、孔を有する材料、あるいは、その他の型のフィルタ材料から構成される。図２に示すように、測定ポートカプラ２６の外方表面９８は、それぞれの測定ポート７０ａ，７０ｂを囲む二つのセットの平行する縁部保持アーム９０から構成されている。各保持アーム９０はベース９２と上方リップ９４とを有し、これらは協働してそれぞれのカバープレート８８ａ，８８ｂを受け入れる形状を有する溝９６ａ，９６ｂを形成している。図２において、一つは溝９６ａを形成し、もう一つは溝９６ｂを形成する二つの隣り合うアーム９０は、一体的に形成されているものが示してある。カバープレート８８ａ，８８ｂはスロット９６ａ，９６ｂの中でそれぞれスライドするようになっており、各保持アーム９０の上方リップ９４、カバープレート８８ａ，８８ｂ、測定ポートカプラ２６の外方表面９８の間の摩擦によってその場所に維持されている。納まって固定されると、カバープレート８８ａ，８８ｂは全体として、バルブ７２ａ，７２ｂをそれぞれ含む測定ポート７０ａ，７０ｂの両方を被覆する。したがって、測定ポートカプラ２６の外方から測定ポート７０ａ，７０ｂを通って通過するいかなる液体あるいは気体も最初にカバープレート８８ａ，８８ｂを通過することになる。カバープレート８８ａ，８８ｂには溝が示されているが、特有のアプリケーションにおいて必要なフィルタリングに依存して、孔や寸法および形状の異なる他の開口を選択してもよい。また、一つあるいは両方のカバープレート８８ａ，８８ｂはチューブ３０６に付着された柔軟な不浸透性のプレートに置き換えても良い（図１参照）。図１において、一つのチューブ３０６のみが示されている。チューブはテープで付けるか、あるいはカプラ２６の外方表面９８、あるいは隣接するケーシング２４の外方表面に装着され、複数のチューブの開口は互いに離間するようにする。このようにして、二つの測定ポート７０ａ，７０ｂに流入し、そして流出する流体の流れが監視ゾーン３２の中で物理的に分離される。
【００２１】
測定ポートカプラ２６の外方表面９８にカバープレート８８ａ，８８ｂを固定するために他の手法が用いられることは理解される。例えば、カバープレート８８ａ，８８ｂは、カバープレート８８ａ，８８ｂを通り、測定ポートカプラ２６の本体内へと及ぶスクリューによってその位置に維持される。あるいは、クリップや他のファスナがカバープレート８８ａ，８８ｂの縁部を固定するように形成される。測定ポートカプラ２６にカバープレート８８ａ，８８ｂを固定するいかなる手段も、カバープレート８８ａ，８８ｂを確実に保持する必要があるが、測定ポート７０ａ，７０ｂへのアクセスのためのカバープレート８８ａ，８８ｂの移動を可能とするものである。
【００２２】
カバープレート８８ａ，８８ｂは、測定ポートカプラ２６において少なくとも三つの目的を担う。第一に、カバープレート８８ａ，８８ｂは、リーフスプリング８０ａ，８０ｂの位置を維持して、閉鎖状態において、リーフスプリング８０ａ，８０ｂがそれぞれバルブ７２ａ，７２ｂを偏倚するようになっている。第二に、カバープレート８８ａ，８８ｂは、測定ポート７０ａ，７０ｂを通過する流体を濾過する。カバープレート８８ａ，８８ｂは、開放状態あるいは閉鎖状態において、測定ポート７０ａ，７０ｂのバルブ７２ａ，７２ｂの一方あるいは双方に損傷を与える、あるいはブロックする可能性のある、大きな粒子が不本意に測定ポート７０ａ，７０ｂを通過しないことを確保する。カバープレート８８ａ，８８ｂは取り外し可能および交換可能であるので、使用者は、マルチレベルサンプリングシステムが用いられる特有の環境に適合した望ましいスクリーンあるいはフィルタサイズを選択することができる。最後に、カバープレート８８ａ，８８ｂはバルブ７２ａ，７２ｂ、および測定ポート７０ａ，７０ｂへのアクセスを可能とする。製造過程あるいは現場における使用後に、バルブ７２ａ，７２ｂは開放位置および閉鎖位置において正確に機能するかを確かめるためにテストされる。例えば、バルブ７２ａ，７２ｂが不良となった場合には、閉鎖位置において一つあるいは両方のポート７０ａ，７０ｂに水や気体を通過させることで、カバープレート８８ａ，８８ｂが移動され、バルブ７２ａ，７２ｂおよび測定ポート７０ａ，７０ｂ内の他の構成要素を修復することができる。このように、製造プロセスにおいて損傷したり、再使用するシステムにおいて修復が必要な場合には、バルブ７２ａ，７２ｂ、Ｏリングガスケット７８ａ，７８ｂ、あるいはスプリング８０ａ，８０ｂを取り外したり、交換することは簡単なことである。
【００２３】
図４に戻って、各バルブ７２ａ，７２ｂは、円錐形凹部７６ａ，７６ｂの頂部において測定ポートカプラ２６の壁に納まっている。円錐形凹部７６ａ，７６ｂは測定ポートカプラ２６の内方表面１００から孔部７４ａ，７４ｂの始点へと向かって内方にテーパ状となっている。バルブ軸部はステムが測定ポートカプラ２６の内面１００を越えて突出しないような寸法を有する。したがって、バルブは、内面１００のレベルあるいはそれより下において、円錐状凹部のそれぞれの中に据えられる。
【００２４】
円錐状凹部７６ａ，７６ｂは幾つかの機能を奏する。第一に、円錐状凹部７６ａ，７６ｂは内方表面１００のレベルより下に、バルブ７２ａ，７２ｂを引っ込め、測定ポートカプラ２６の通路５２を通過する現場サンプル分析プローブ１２４が不本意にバルブ７２ａ，７２ｂを開放しないようにしている。不測の開放防止に付け加えて、現場サンプル分析プローブ１２４が通路３４を通って上下動する時に、バルブ７２ａ，７２ｂは摩擦や他の損傷から防御される。また、円錐状凹部７６ａ，７６ｂは、サンプルが測定ポート７０ａ，７０ｂを通って流れる時に、それに対して現場サンプル分析プローブ１２４あるいは他の測定ツールがシールする防御面を提供する。円錐状凹部７６ａ，７６ｂは測定ポートカプラ２６の内方表面１００から引っ込んでいるので、円錐状凹部７６ａ，７６ｂは、プローブ１２４が通路を通過するときに生ずるであろう研磨あるいは他の傷から守られる。したがって、円錐状凹部７６ａ，７６ｂの表面は比較的スムースに維持され、測定ポート７０ａ，７０ｂを通って採取が行なわれるときに、正確でタイトなシールを保証する。
【００２５】
図２、図３に関連して、測定ポートカプラ２６の中央部位６０は螺旋インサート１１０の挿入が可能なように構成されている。螺旋インサート１１０は、円筒状に近似しており、螺旋肩部１１４における上方点から下方に向かって外方端１１６で終了する前まで傾斜する二つの対称状の半部を有している。溝１１８がインサートの外方端部の間で二つの半部を分離している。
【００２６】
螺旋インサート１１０は、通路５２をより小さい径に狭めることにより形成されるストップ１２０に螺旋インサート１１０が当接するまで通路５２に挿入することによって、中央部位６０の中で装着される。位置決めタブ１２２は測定ポートカプラ２６の内方表面から突出しており、測定ポートカプラ２６内の螺旋インサート１１０の適切な配向を確保する。適切に挿入された時には、位置決めタブ１２２は溝１１８内に装着され、各螺旋肩部１１４が位置決めタブ１２２に向かって下方に傾斜するようになっている。以下に詳細に示すように、位置決めタブ１２２は、測定ポート７０ａ，７０ｂに関連して現場サンプル分析プローブ１２４を正確に仕向けて、螺旋インサート１１０の径を拡大してインターフィアランス装着を提供するのに用いられる。螺旋インサート１１０は、螺旋インサート１１０が測定ポートカプラ２６よりも僅かに大きい径を有するように製造することによって、測定ポートカプラ２６内に固定される。螺旋インサート１１０の半部は、螺旋インサート１１０が測定ポートカプラ２６内に位置される時に、互いに撓むようになっている。挿入後、螺旋インサート１１０のリバウンド性向が測定ポートカプラ２６の壁面に対して螺旋インサート１１０を固定する。螺旋インサート１１０はさらに、下方への移動を規制するストップ１２０、回転移動を規制し挿入時に撓んだ半部に対して圧力を生成する位置決めタブ１２２、上方への移動を規制するカプラ２６の上方端部５４に固定されたケーシング（図示せず）によって、測定ポートカプラ２６内における移動が規制されている。
【００２７】
分離片として螺旋インサート１１０を形成することは、測定ポートカプラ２６の製造性を大きく向上させる。測定ポートカプラ２６は、金属およびプラスチックを含む数々の異なる材料から形成され得る。好ましくは、マルチレベル監視システムは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、安定プラスチック、ステンレススチール、あるいは他の防錆金属から構成され、システムが試掘孔に置かれた時に、汚染が持ち込まれないようになっている。プラスチックが用いられた時には、歪めることなく一体の螺旋インサート１１０を有するＰＶＣ測定ポートカプラ２６を構成することは非常に困難である。分離して螺旋インサート１１０を製造し、そして螺旋インサート１１０を測定ポートカプラの内部へ挿入することは、カプラを全体としてＰＶＣから構成することを可能とする。接着剤を用いずに螺旋インサート１１０を固定することは、試掘孔に導入されるであろう汚染を最小化する。測定ポート７０ａ，７０ｂは、液体あるいは気体のサンプルを、測定ポートカプラ２６の外部の試掘ゾーン３２から採取して現場で分析することを可能とする。
【００２８】
図５、図６、図８は、試掘孔における気体および液体を採取して現場で分析するため、および現場サンプル分析部分１８８がそれに付着した時に流体圧を測定するために、ケーシングアセンブリ２２内を下降するのに適した本発明に関連して形成された現場サンプル分析プローブ１２４の典型的なガイド部１８６を示している。現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６は、上方ケーシング１２６、中央ケーシング１２８、そして下方ケーシング１３０を有する概ね長尺円筒の形状を有している。三つのケーシングセクションはチューブ装着スクリュー１３２を収容することで一体的に連結されて一つのユニットを形成している。現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の頂部には、現場サンプル分析プローブ１２４を連結ケーブル１３６に接続させるカプラ１３４が装着されている。図８に示すように、ケーブル１３７は現場サンプル分析部位１８８を上下動させるのに、および、連結ケーブル１３６を介してケーシングアセンブリ内でプローブのガイド部１８６を上下動させるのに用いられる。連結ケーブル１３６，１３７はまた電力および他の電気信号を搬送し、試掘孔の外部に配設されたコンピュータ（図示せず）と、試掘孔ゾーン３２において吊持された現場サンプル分析プローブ１２４の分析部１８８におけるガイド部１８６および、ポンプおよびセンサモジュールとの間において情報が伝送され受信されることを可能とする。下方ケーシング１３０にはエンドキャップ１３８が設けてあり、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６に追加の部品を装着して特別な適用のための現場サンプル分析プローブ１２４を構成することを可能とする。
【００２９】
現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の中央ケーシング１２８は、測定ポートカプラ２６のポート７０ａ，７０ｂと適合するように設計されたインターフェイスを含んでいる。インターフェイスは、中央ケーシング１２８の側部に横方向に設けたフェイスプレート１４０を含んでいる。フェイスプレート１４０は半円筒状の形状を有し、測定ポートカプラ２６の内方表面と適合する。フェイスプレートは円筒状中央ケーシング１２８の外方表面に関連して僅かに持ち上げられる。フェイスプレート１４０は、位置決めアーム１４６が現場サンプル分析プローブ１２４から延出するのを可能とする溝１４４を有している。図５において、位置決めアーム１４６は、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の中央ケーシング１２８から突出した伸長位置にあるものが示されている。位置決めアーム１４６は常時は、図６に示すように、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の表面と面一に近い、引っ込んだ位置にある。引き込まれた位置において、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６はケーシングアセンブリ内において自由に昇降できる。
【００３０】
計測のために一つの測定ポートカプラ２６で現場サンプル分析プローブ１２４を停止させたい場合には、現場サンプルプローブ１２４は、ガイド部１８６が測定ポートカプラの既知の位置の僅か上方に位置されるまで、下降あるいは上昇される。そして、位置決めアーム１４６は伸長され、現場サンプル分析プローブ１２４がゆっくりと下降され、ガイド部１８６が測定ポートカプラ２６を通り抜け始める。現場サンプル分析プローブ１２４がさらに下降されると、位置決めアーム１４６は螺旋肩部１１４と接触し、そして位置決めアーム１４６が螺旋肩部１１４の底部の切り欠き１１８の中に引っかかるまで、螺旋肩部１１４に沿って下方に移動する。螺旋肩部１１４上の位置決めアーム１４６の下降移動は現場サンプル分析プローブ１２４の本体を回転させ、現場サンプルプローブ１２４のガイド部１８６を望ましい配列位置へと持っていく。位置決めアーム１４６が切り欠き１１８の底部に達すると、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６が位置決めタブ１２２の上方表面によって停止される。位置決めアーム１４６が位置決めタブ１２２に位置する時、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６は、一対のプローブポート１４８ａ，１４８ｂが夫々測定ポート７０ａ，７０ｂの一つと整列するように、測定ポートカプラ２６の中で仕向けられる。プローブポート１４８ａ，１４８ｂは、測定ポート７０ａ，７０ｂと嵌り合うよな関係で整列する。
【００３１】
プローブポート１４８ａ，１４８ｂは液体あるいは気体が現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６に入出することを可能としている。図６の断面に示すように、プローブポート１４８ａ，１４８ｂは共通のフェイスプレート１４０に形成された開口部１４９ａ，１４９ｂを含んでいる。各プローブポート１４８ａ，１４８ｂはまたプランジャ１７０ａ，１７０ｂ、および弾性フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂを含んでいる。プランジャ１７０ａ，１７０ｂは概して円筒形を有しており、典型的には円錐状の外方突出部１７２ａ，１７２ｂを備えている。円錐突出部１７２ａ，１７２ｂの形状は測定ポートカプラプローブ２６の壁面５０の円錐状凹部７６ａ，７６ｂの形状に対応している。プランジャ１７０ａ，１７０ｂはまた、プランジャ１７０ａ，１７０ｂの本体の径よりも大きい径を有するベース部１７４ａ，１７４ｂを有している。プランジャ１７０ａ，１７０ｂに形成された孔部１７５ａ，１７５ｂはそれぞれプランジャ１７０ａ，１７０ｂを通り、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の内部へと延出している。一つの孔部１７５ｂは流体が現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６に流入することを可能とし、他の孔部１７５ａは流体が現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６から流出することを可能としている。第一の孔部１７５ｂからの流体は以下に述べるように現場サンプル分析プローブ１２４の現場流体分析部１８８へと運ばれる。
【００３２】
フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂはプランジャ１７０ａ，１７０ｂを囲むように形成され、フェイスプレート１４０の外方表面を越えて突出する。各フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂは、関連するプランジャ１７０ａ，１７０ｂの外方部位を囲む寸法の内径を有する外方部位１８０ａ，１８０ｂと、プランジャ１７０ａ，１７０ｂのベース部１７４ａ，１７４ｂを囲む寸法の内径を備えた内方部位１７８ａ，１７８ｂとを有する。各外方部位１８０ａ，１８０ｂはそれぞれ円錐状凹部７６ａ，７６ｂの一つに当接するのに最適化された丸みを帯びた周縁表面を備えている。円錐状凹部７６ａ，７６ｂがフェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂの嵌り合い形態を単純化していることは理解される。二つの軸に沿って湾曲されるガスケットを必要とする円筒状表面との嵌り合いではなく、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０は一つの軸に沿った円錐状表面と嵌まり合うように形成されるべきである。この単純化されたガスケット設計は従来用いられていた複雑なガスケット形態に比べてより高い圧力シールを提供する。
【００３３】
各フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂは、フェイスシールガスケットの周りに存在する二つの膨張空洞１８２ａ，１８２ｂ，および１８４ａ，１８４ｂが存在するように形成される。第一の膨張空洞はフェイスシールガスケットとプランジャとの間に位置している。第二の膨張空洞１８２ａ，１８２ｂは、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂとフェイスプレート１４０との間に位置している。以下に述べるように、膨張空洞は、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６のプローブインターフェイス１４８ａ，１４８ｂが測定ポート７０ａ，７０ｂと接触された時に、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂが完全に圧縮されるのを可能としている。好ましくは、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂは、天然あるいは合成ゴム、あるいはタイトシールを生成するような他の圧縮可能材料から構成される。
【００３４】
ポート１４８ａ，１４８ｂは現場サンプル分析プローブ１２４を測定ポートカプラ２６内で横方向に移動させることによって、それぞれの測定ポート７０ａ，７０ｂと気密接触するようになっている。この移動はフェイスプレート１４０と対向する中央ケーシング１２８の側部に位置し、かつポート１４８ａ，１４８ｂの間の略中間地点にあるシュープレート１６０に配設されたシュー１６４によって達成される。シュープレート１６０は中央ケーシング１２８の外方円筒表面から僅かに突出している。シュープレート１６０は現場分析プローブ１２４のガイド部１８６の中へシュー１６４が引き込まれるのを可能とする開口１６２に配設されている。伸長した状態において、シュー１６４は、ポート１４８ａ，１４８ｂの間の中間地点で、測定ポートカプラ２６の内方表面１００に接触するようになっており、測定ポートカプラ２６の内部において現場サンプル分析プローブ１２４を横方向に押すようになっている。このように、適用される力はプローブポート１４８ａ，１４８ｂを測定ポート７０ａ，７０ｂの円錐状表面７６ａ，７６ｂと接触させる。
【００３５】
位置決めアーム１４６とシュー１６４を延出する機構は図６に示してある。上方プローブケーシング１２６のモータ（図示せず）は中央ケーシング１２８におけるアクチュエータスクリュー１５２を回転させる。前方に回転させると、アクチュエータスクリュー１５２は、螺子を有するアクチュエータナット１５４をシューレバー１５８の方向へとアクチュエータスクリュー１５２に沿って移動させる。アクチュエータスクリュー１５２の初期の回転は、アクチュエータナット１５４を、現場サンプル分析プローブ１２４の本体において下方に十分な距離移動させ、位置決めアーム１４６がピボットピン１５３の周りを回動するのを可能とする。ピボットピン１５３の周りに巻回され、位置決めアーム１４６の孔部１５６に装着されたコイルスプリング１５５は位置決めアーム１４６を伸長位置へと偏倚させる。アクチュエータスクリュー１５２のさらなる回転は、アクチュエータスクリュー１５２がシューレバー１５８に当接するまで、アクチュエータスクリュー１５２を現場サンプル分析プローブ１２４の本体内を下方にさらに移動させる。アクチュエータナット１５４が継続して前進すると、シューレバー１５８がピボットピン１５９の回りを回転し、シュー１６４を現場サンプルプローブ１２４のガイド部１８６の本体から外方へと揺動させるようになっている。アクチュエータナット１５４が完全に前進した位置に到達すると、図６に点線で示すようにシュー１６４は伸長した状態となる。アクチュエータナット１５４の引き込みは伸長プロセスを逆に行なえばよい。アクチュエータスクリュー１５２が反対方向に回転すると、アクチュエータナット１５４は、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の本体内を上方に移動する。アクチュエータナット１５４が上方に移動すると、シュー１６４はシューレバー１５８およびピボットピン１５９に装着されたコイルスプリングによって引き込まれる。アクチュエータナット１５４の継続した動作はアクチュエータナット１５４を位置決めアーム１４６に対して当接するようにし、アームを引き込み位置へと回動させる。
【００３６】
現場サンプル分析プローブ１２４の測定ポートカプラ２６とガイド部１８６の間の相互作用は図７Ａ乃至７Ｄの一連によってより良好に理解されるであろう。図７Ａは、ガイド部１８６のプローブインターフェイス１４８ａ，１４８ｂがポート７０ａ，７０ｂと揃う位置まで下降された現場サンプル分析プローブ１２４を示している。前述したように、この位置は、位置決めアーム１４６を延出し、位置決めアーム１４６が位置決めタブ１２２の上方表面１２３と当接するまで現場サンプル分析プローブ１２４を下降させることによって達成される。
【００３７】
図７Ｂは、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の本体から部分的に延出したシュー１６４を示している。シュー１６４は測定ポートカプラ２６の内部表面１００と接触している。シュー１６４が現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の本体から継続して延出すると、現場サンプル分析プローブ１２４は測定ポート７０ａ，７０ｂの方へ押される。シューの力は、現場サンプル分析プローブ１２４が測定ポートカプラ２６の壁面５０に近づいた時に、コイルスプリング１５５の力に打ち勝ち、位置決めアーム１４６を内方へと揺動させるのに適切である。測定ポート７０ａ，７０ｂが開放されるのに先立ち、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂの外方部位１８０ａ，１８０ｂが測定ポート７０ａ，７０ｂの円錐状凹部７６ａ，７６ｂに当接する。これによって、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６とそれぞれの測定ポート７０ａ，７０ｂとの間に二つのシールを作り出す。この時点において、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂによって境界される容量１６８ａ，１６８ｂ、円錐状凹部７６ａ，７６ｂ、バルブ７０ａ，７０ｂ、及びプランジャ１７０ａ，１７０ｂは測定ポートカプラ２６の外部および測定ポートカプラ２６の内部からシールされる。測定ポートカプラ２６に収容されているいかなる流体も、これらのシールによって、現場サンプル分析プローブ１２４内に進入することが防止される。これらのシールはまた、測定ポートカプラ２６の外部からいかなる流体が、測定ポートカプラ２６の内部へと放出されること、および測定ポート７０ａ，７０ｂの外部に位置するゾーン３２において測定された存在する圧力を変更させることを防止する。
【００３８】
図７Ｃに示すように、シュー１６４の連続した延出は、プランジャ１７０ａ，１７０ｂをバルブ７２ａ，７２ｂに当接させ、測定ポート７０ａ，７０ｂを開口させる。プランジャ１７０ａ，１７０ｂが測定ポート７０ａ，７０ｂを開口させると、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂおよび測定ポート７０ａ，７０ｂの円錐状凹部７６ａ，７６ｂによって境界された容量１６８ａ，１６８ｂが減量される。測定された圧力を略一定に維持するために、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂは、ガスケットの取り囲む膨張空洞１８２ａ，１８２ｂを充填するように、放射方向に延出している。フェイスシールガスケットの変形は、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６が測定ポート７０ａ，７０ｂに対して圧縮されることによるいかなる圧力の増加を補償する。補償は、測定ポートバルブが開放された時に、繊細な現場サンプル分析プローブを高圧力のスパイクから保護する。膨張空洞１８２ａ，１８２ｂへと伸長するフェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂによって提供される補償によって、現場サンプル分析プローブ１２４が測定ポート７０ａ，７０ｂに対して偏倚された時に、圧力が比較的一定に維持される。
【００３９】
プランジャ１７０ａ，１７０ｂがそれぞれポートバルブ７２ａ，７２ｂに当接して開口させた時に、流体通路は、測定ポートカプラ２６の外部から、測定ポート７０ａ，７０ｂを通って、さらに孔部１７５ａ，１７５ｂを通って、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の中へと延出する。フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂと円錐状凹部７６ａ，７６ｂの間のシールはそれぞれ、測定ポートカプラ２６の内部からの流体が、これらの通路を通過する採取された材料を汚染することを防止する。円錐状凹部７６ａ，７６ｂは、測定ポートカプラ２６内における現場サンプル分析プローブ１２４の移動によって生じる引っかき、へこみ、および他の磨耗から保護されているので、これらのシールはマルチレベルシステムの寿命において信頼性を保っている。
【００４０】
現場における分析、採取あるいは測定が完了すると、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６は解放され、異なる測定ポートカプラ２６へと移動する。解放は、シュー１６４を現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６へとゆっくりと引き込むことで行なわれる。これが起きると、現場サンプル分析プローブ１２４は、図７Ｂに示しかつ上述したように、中間位置を通って移動する。現場サンプルプローブ１２４のガイド部１８６が測定ポート２６から離隔するように移動すると、バルブ７２ａ、７２ｂに対する圧力が取り除かれ、スプリング８０ａ、８０ｂがバルブ７２ａ、７２ｂを閉鎖位置へと復帰させるのを可能とする。測定ポート７０ａ，７０ｂの閉鎖は、測定ポートカプラ２６外部からの流体が、測定ポートカプラ２６の内部へと流入することを防止する。同時に、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６と測定ポート７０ａ，７０ｂとの間のシールはフェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂによって維持され、流体が測定ポートカプラ２６の内部へと流入することを防止する。
【００４１】
図７Ｄに示すように、シュー１６４およびアクチュエータアーム１４６が完全に引き込まれると、フェイスシールガスケット１５０ａ，１５０ｂは測定ポート７０ａ，７０ｂから自由に離隔するように移動する。こうして、現場サンプル分析プローブ１２４は、異なる測定ポートカプラ２６へと上動あるいは下動できるようになる。上述したように、測定ポートバルブ７２ａ，７２ｂは引っ込んでいるので、ケーシングアセンブリ内における現場サンプル分析プローブ１２４の移動は不本意に測定ポート７０ａ，７０ｂを開放させることがない。
【００４２】
図８に示すように、図５乃至７に示すガイド部１８６に加えて、現場サンプル分析プローブ１２４はまた、分析部１８８および、望ましければ貯蔵部１８９を有している。
【００４３】
図９、図１０、図１１を参照して、現場サンプル分析プローブ１２４の典型的な分析部１８８およびそのガイド部１８６への連結が説明される。図５乃至図７に示されかつ上述されたガイド部１８６は、図８に示すように、分析部１８８の底部に配設された螺子付きコネクタ１９４，１９６にガイド部１８６の頂部に配設した螺子付きコネクタ１９０，１９２を連結させることによって、着脱自在に図１１に示す分析部１８８に装着される。ガイド部１８６と分析部１８８の螺合連結は異なるガイド部１８６を異なる分析部に用いることを可能とする。現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の底部に配置された螺子付きコネクタ１９１，１９３は、貯蔵チューブやキャニスタを含む貯蔵部１８９にガイド部を連結することに用いられる。あるいは、貯蔵部１８９が含まれない場合には、底部螺子付きコネクタ１９１，１９３はジャンパーコネクション（図示せず）によって一体に連結されている。
【００４４】
図９、図１０において、ガイド部１８６のプローブポート１４８ａ，１４８ｂの一方はインレットポートとして、他方はアウトレットポートとして機能する。インレットプローブポート１４８ｂの孔部１７５ｂはインレットライン１９８の一端に、アウトレットプローブポート１４８ａの孔部１７５ａはアウトレットライン２０２の一端に連結されている。インレットライン１９８の他端は、インレットラインバルブ２１２を通って現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６の底部に配置したコネクタ１９１の一つに連結される。アウトレットライン２０２の他端はガイド部１８６の頂部に配置されたコネクタ１９０の一つに連結される。クロスコネクタライン１９９はガイド部１８６の頂部に配置された他のコネクタ１９２を底部に配設した他のコネクタ１９３に連結する。アウトプットラインバルブ２１４はクロスコネクタライン１９９に配設されている。
【００４５】
既述から理解されるように、地下ゾーン３２から抽出された流体はインレットプローブポート１４８ｂの孔部１７５ｂを通って、ガイド部１８６の流体インプットライン１９８へと送られる。インレットラインバルブ２１２が開放されているときには、流体は貯蔵部１８９（含まれている場合には）に流入するか、あるいはコネクタ１９３に導かれ、そして（ジャンパーが用いられている場合には）クロスコネクタライン１９９へと導かれる。貯蔵部から出る、あるいはクロスコネクタライン１９９へと交差接続される流体は、アウトレットラインバルブ２１４（開放されている場合には）を通り、サンプル分析部１８８に適用される。サンプル分析部１８８から出てくる流体はアウトレットライン２０２に入り、アウトレットプローブポート１４８ａの孔部１７５ａを介して現場サンプル分析プローブ１２４から排出される。
【００４６】
現場分析を行なうのに先立ち、地下ゾーン３２からの流体は、以下に詳細に説明するように、貯蔵チューブ、あるいは、貯蔵部の一部を形成するキャニスタに収納される。貯蔵チューブあるいはキャニスタはガイド部の流体インプットライン１９８とクロスコネクタライン１９９の間のインターフェイスを形成する。
【００４７】
インプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４は両方とも、現場サンプル分析プローブ１２４のガイド部１８６に収納されたバルブモータ２１６によって駆動される。結果として、貯蔵チューブ１８９、あるいは、貯蔵部の一部を形成するキャニスタは、流体インプットライン１９８あるいはクロスコネクタライン１９９から完全にシールされる。両方のバルブが開放している時には、流体は、その分析が行なわれる分析部１８８へと送られる。インプットラインバルブ２１２が開放しており、アウトプットラインバルブ２１４が閉鎖している場合には、ゾーン３２からの流体サンプルは、非現場分析オフサイトのため地表への搬送のため、貯蔵キャニスタに貯蔵される。サンプルが採取された後には、インプットラインバルブ２１２は、もちろん閉鎖され、試掘孔から取り除く間に、貯蔵キャニスタから流体がリークするのを防止することを助ける。バルブモータ２１６の上方にはガイド部制御モジュール２１７が配設されており、該モジュールは、データ伝送、遠隔測定で得たデータ、および／あるいはガイド部１８６と地表配設オペレータとの間のガイダンス制御コマンドを提供する。
【００４８】
図１１において、現場分析プローブ１２４の分析部１８８は流体センサ２０６を有している。流体センサ２０６の入力はコネクタ１９６に連結されている。図８に示すように、コネクタ１９６は、分析部１８８を、ガイド部１８６のクロスコネクタライン１９９のコネクタ１９２に連結する。流体センサ２０６の出力はライン２００を介して再循環ポンプ２１８のインレットに連結されている。再循環ポンプ２１８のアウトレットはライン２０４を介してコネクタ１９４に連結される。コネクタ１９４は分析部１８８をガイド部１８６のアウトレットライン２０２のコネクタ１９０に連結する。流体センサ２０６は、流体センサ電子モジュール２０８によって制御されており、該モジュールは、コネクタ２２０に連結されたケーブル１３７を介して地表配設オペレーションにデータを供給したり、あるいは、後の読み出しのためデータを格納する。
【００４９】
流体センサ２０６は、地下ゾーン３２から抽出した流体の物理的および／あるいは化学的特性を現場で分析する。流体センサ２０６は例えば地下ゾーン３２における流体の圧力、温度、ｐＨ、ｅＨ、ＤＯ、および導電性を測定する。当業者にとって明白なように、流体センサ２０６および対応する電子部品に含まれる特有の流体センサの、および流体センサ電子モジュール２０８に含まれる回路の性質に依存して、地下ゾーン３２からの流体の他の物理的および／あるいは化学的パラメータおよび特性が測定され得る。
【００５０】
再循環ポンプ２１８は必要とされる流体圧を、地下ゾーン３２から、あるいは地下ゾーンへ、現場サンプル分析プローブ１２４を通して循環させる。随意に、再循環ポンプ２１８はまた、現場サンプル分析プローブ１２４の部位の一つに貯蔵された、あるいは地表から送られた補足流体を、そこから流体が取り除かれるであろう地下ゾーン３２にポンプし、地下ゾーン３２における流体圧を該ゾーンを適切な採取層として維持するのに必要なレベルに維持する。
【００５１】
ガイド部１８６の頂部に装着されたコネクタ１３４（図５参照）は、図１１に示す現場サンプル分析部１８８に装着されたコネクタ２２０と寸法において同一である。この類似性はモジュール１８６，１８８のいずれかが独立して地表に連結されることを可能とする。
【００５２】
図１２，１３，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび１５は、現場サンプル分析プローブ１２４に適切に用いられる三つの貯蔵部を示している。図１２における貯蔵部２２２は貯蔵キャニスタ２２４を含み、キャニスタは好適には両端を備えた中空管状部材である。貯蔵キャニスタ２２４の各端部はエンドピース２２６ａ，２２６ｂによって閉鎖されている。エンドピース２２６ａ，２２６ｂは螺子を備えたカラー２２８ａ，２２８ｂに囲まれており、該カラーはエンドピース２２６ａ，２２６ｂを貯蔵キャニスタ２２４の両端部に対して固定する。各エンドピース２２６ａ，２２６ｂはバルブ２３０ａ，２３０ｂを有している。バルブ２３０ａ，２３０ｂは、現場サンプル分析プローブ１２４がケーシングアセンブリ２２および試掘孔２０から取り出された後に、非現場分析オフサイトのために貯蔵キャニスタ２２４に貯蔵された流体の格納および取り出しを制御する。
【００５３】
より詳しくは、試掘孔２０への挿入に先立ち、貯蔵部２２２が以下に記載するような様式においてガイド部１８６に連結された後に、バルブ２３０ａ，２３０ｂが開放される。現場サンプル分析プローブ１２４が試掘孔から取り除かれた後に、バルブ２３０ａ，２３０ｂが閉鎖され、貯蔵キャニスタ２２４にサンプルを捕える。ついで貯蔵部２２２はガイド部１８６から取り外され、サンプル分析ラボラトリに搬送される。貯蔵部が適切な分析装備に連結されると、バルブ２３０ａ，２３０ｂが開放されて、貯蔵キャニスタ２２４からサンプルを引き出すことを可能とする。
【００５４】
コネクタ２３２ａ，２３２ｂはエンドピース２２６ａ，２２６ｂの外方端部に配設されている。一つのコネクタ２３２ａは貯蔵キャニスタをガイド部のインレットラインに装着させる。他のコネクタ２３２ｂは貯蔵キャニスタ２２４をリターンライン２３４の一つの端部に装着させる。リターンライン２３４の他端はガイド部１８６のクロスコネクタライン１９９に連結している。
【００５５】
非現場オフサイト分析のために流体サンプルを収集するには、既述の様式で現場サンプル分析プローブが試掘孔に挿入されて測定ポートカプラ２６と整列された後に、ガイド部１８６のバルブモータ２１６が駆動されてインプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４を開放する。ゾーン３２からの流体サンプルはガイド部１８６のインプットライン１９８を通過し、貯蔵キャニスタ２２４へと流入する。望ましい量の流体が貯蔵キャニスタに流入すると、バルブモータ２１６が駆動されてインプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４を閉鎖する。その後、上述したように、現場サンプル分析プローブ１２４が試掘孔から取り外され、貯蔵部２２２はガイド部１８６から分離され、非現場分析オフサイトのラボラトリへと送られる。インプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４の両方を開放することの代替は、使用前に貯蔵キャニスタを真空にすることである。この場合、貯蔵キャニスタ２２４にサンプルを流入するためにはインプットラインのみを開放させればよい。
【００５６】
明らかに、現場分析とサンプル格納は同時に実行することができる。この場合、インプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４はガイド部１８６に配設されたバルブモータ２１６によって開放される。ゾーン３２からの流体はインプットライン１９８を通り貯蔵キャニスタ２２４へと流入し、そして、貯蔵キャニスタ２２４からリターンライン２３４へと通る。そして流体はクロスコネクタライン１９９を通過し上述した現場分析のための分析部１８８に流入する。十分な流体が分析された後は、インプットラインバルブ２１２およびアウトプットラインバルブ２１４はバルブモータ２１６によって閉鎖され、ゾーン３２からの流体が貯蔵キャニスタ２２４内に貯蔵される。
【００５７】
図１３、１４Ａ，１４Ｂおよび１４Ｃは、現場サンプル分析プローブ１２４に用いるのに適切な第二の貯蔵部２３８を示している。この貯蔵部２３８は、複数の間隔を存した、好ましくは４つの、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄを備えている。貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄは互いに平行に配設されており、仮想ボックスの四つのエッジを決定している。貯蔵チューブは好ましくは、例えば銅のような、不活性、可鍛性の金属から構成される。
【００５８】
貯蔵チューブに平行に延びるタイロッド２４２は、四つの貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄによって決定される仮想ボックスの中心に位置している。タイロッド２４２はトップマニホルド２４４をボトムマニホルド２４６に連結する。より詳しくは、タイロッド２４２の上端はトップマニホルド２４４の中央開口部２４３の中へ螺合している。タイロッド２４２の下端はボトムマニホルド２４６の中央開口部２４５を摺動自在に貫通する。
【００５９】
貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの上端は、トップマニホルド２４４の中央開口部２４３から外方に間隔を存して配設されているトップマニホルド２４４の複数の開口部２４７に嵌まっている。貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの下端は、タイロッド２４２が摺動自在に通過するボトムマニホルド２４６の中央開口部２４５から外方に間隔を存しているボトムマニホルド２４６の複数の開口部に嵌まっている。ブッシング２４８が各貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの各端部を囲んでいる。ブッシング２４８は好ましくはテトラフルオロエチレン（TEFLON商標）から構成され、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄをトップおよびボトムマニホルド２４４，２４６に対して、取り外しを妨げることのない、嵌着をもたらす。好ましくは、貯蔵部２３８が以下に述べる様式で組み立てられた時に、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの端部が位置するトップおよびボトムマニホルド２４４，２４６の複数の開口部の底部の間には僅かな空間が存在している。該空間は、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄが、以下に述べるように、両端においてクランプされ、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ内の流体サンプルをシールする時に起こるであろう貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの伸長を補償する。ブッシング２４８は、キャップスクリュー２５２によってマニホルドに固定されたホールディングプレート２５０によって、トップおよびボトムマニホルド２４４，２４６に固定されている。エンドキャップ２５４が、ボトムマニホルド２４６の下端を越えて延出するタイロッド２４２の端部に螺合自在に固定されている。インレットおよびアウトレットバルブ２５６ａ，２５６ｂは、トップマニホルド２４４の上端に配設された孔部２５７へと螺合されている。図１３に示すように、各孔部２５７は、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｄの一つを受け入れるトップマニホルド２４７の一つと流体連通している。以下に述べる議論からより理解されるように、インレットバルブ２５６ａはインレット貯蔵チューブ２４０ａに、アウトレットバルブ２５６ｂはアウトレット貯蔵チューブ２４０ｄに連結されている。他の二つの貯蔵チューブ２４０ｂ，２４０ｃは中間貯蔵チューブを形成している。
【００６０】
バルブ２５６ａ，２５６ｂの外方端部にはコネクタ２５８ａ，２５８ｂが配設されている。コネクタ２５８ａの一つはインレットバルブ２５６ａをガイド部１８６のインレットライン１９８に連結している。他のコネクタ２５８ｂはアウトレットバルブ２５６ｂをガイド部１８６のクロスコネクタライン１９９に連結している。
【００６１】
図１４Ａにおいて、トップマニホルド２４４は中間貯蔵チューブ２４０ｂ，２４０ｃの上端に流体連通する長手溝２６０を有している。図１４Ｃにおいて、ボトムマニホルド２４６は二つの長手溝２６２，２６４を有している。一方の長手溝２６２はインレット貯蔵チューブ２４０ａの端部および中間貯蔵チューブ２４０ｂの一つと流体連通している。他方の長手溝２６４は他の中間貯蔵チューブ２４０ｃ及びアウトレット貯蔵チューブ２４０ｄの下方端部と流体連通している。
【００６２】
上述した説明から理解されるように、ガイド部１８６のインレットライン１９８から貯蔵部２３８に入る流体は最初にインレットバルブ２５６ａを通過する。上方マニホルド２４４は流体をインレット貯蔵チューブ２４０ａの頂部へと仕向ける。インレットチューブ２４０ａの底部から排出される流体はボトムマニホルド２４６に配設された長溝２６２の一つに入る。長溝２６２は流体を中間貯蔵チューブ２４０ｂの底部へと仕向ける。中間貯蔵チューブ２４０ｂの頂部から排出される流体はトップマニホルドの長溝２６０に入る。長溝２６０は流体の他の中間貯蔵チューブ２４０ｃの頂部へと仕向ける。中間貯蔵チューブ２４０ｃの底部から排出される流体はボトムマニホルド２４６に配設された他の長溝２６４の一つに入る。長溝２６４から排出される流体はアウトレット貯蔵チューブ２４０ｄの底部に入る。アウトレット貯蔵チューブ２４０ｄの頂部から流出される流体は上方マニホルド２４４によってアウトレットバルブ２５６ｂへと導かれる。
【００６３】
非現場オフサイト分析のための流体サンプルは、ガイド部１８６のインレットライン１９８に連結されたアウトレット連結部１９１にコネクタ２５８ａを固定することで収集される。アウトレットコネクタ２５８ａは、ガイド部１８６のクロスコネクタライン１９９に連結されたインレットコネクタ１９３に対して固定されている。試掘孔への挿入および測定ポートカプラ２６とガイド部１８６を整列させた後に、バルブモータ２１６が駆動されてガイド部１８６のインプットおよびアウトプットバルブ２１２，２１４を開放する。ゾーン３２からの流体サンプルはガイド部１８６のインプットライン１９８を通過して、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄに順次流入する。現場分析が実行されると、流体が分析部１８８へと流れる。現場分析が実行されるとされないとに限らず、貯蔵チューブ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄが満たされた後には、バルブモータ２１６が駆動してインプットおよびアウトプットラインバルブ２１２，２１４を閉鎖する。現場サンプル分析プローブ１２４が試掘孔から取り出されると、貯蔵チューブは両端において圧着される。そして貯蔵部２３８は解体され、貯蔵チューブは取り外されて、流体コンテンツの分析のためにラボラトリに送られる。
【００６４】
図１５は、シンプルなＵチューブサンプルボトルを含む第３の貯蔵部３００を示している。好ましくは、チューブは銅から構成される。チューブ３０２，３０４の両端は、後の分析のために内部にサンプルをシールするため、圧着される。
【００６５】
既に、本発明のバルブシステムのカプラへの適用を説明したが、同じバルブシステムを、長尺ケーシング、パッカ要素のような、他のいかなる管状要素に容易に適用できることは当業者にとって理解される。
【００６６】
本発明の現在の好ましい実施の形態について図示し説明したが、本発明の精神を逸脱しないで、特許請求の範囲のスコープ内において、数々の変更がなされることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、試掘孔の図であって、その中で、地質学的ケーシングが測定ポートカプラによって連結されてケーシングアセンブリを形成している。
【図２】図２は、本発明と共に用いられる、二つの取り外し自在のカバープレートと一つの螺旋インサートを有する測定ポートカプラの側方立面図である。
【図３】図３は、図２における３−３線に沿って示す測定ポートカプラの長手断面図である。
【図４】図４は、測定ポートカプラに含まれる測定ポートの拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明にしたがって形成された現場サンプル分析プローブのガイド部の概略立面図である。
【図６】図６は、図５に示した現場サンプル分析プローブの長手断面図であり、測定ポートカプラにおける測定ポートと嵌り合うインターフェースを示している。
【図７Ａ−７Ｄ】図７Ａ−７Ｄは、図５に示す測定ポートと現場サンプル分析プローブの拡大断面図であり、プローブが測定ポートに押し込まれて当接し、圧力測定が行なわれ、あるいはサンプルが採取されるようにすることの一連の事象を示している。
【図８】図８は、連結されることで本発明の現場分析プローブを形成する現場分析部、ガイド部、サンプル収容部を示す絵図である。
【図９】図９は図５に示す現場サンプル分析プローブのガイド部の概略図である。
【図１０】図１０は、図５に示す現場サンプル分析プローブのガイド部の絵図である。
【図１１】図１１は、本発明にしたがって形成された現場サンプル分析プローブの現場サンプル分析部の絵図である。
【図１２】図１２は、本発明の現場サンプル分析部のサンプル収容部の第一実施例を示す絵図である。
【図１３】図１３は、本発明の現場サンプル分析部のサンプル収容部の第二実施例を示す絵図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、図１３における１４Ａ−１４Ａ線横断面図であり、図１３におけるサンプル収納部の上方マニホルドを示している。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１３における１４Ｂ−１４Ｂ線横断面図であり、図１３におけるサンプル収納部のサンプルチューブを示している。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１３における１４Ｃ−１４Ｃ線横断面図であり、図１３におけるサンプル収納部の下方マニホルドを示している。
【図１５】図１５は、本発明の現場サンプル分析プローブのサンプル収容部の第三実施例を示す絵図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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