FR2601451A1

FR2601451A1 - Permeametre relatif gaz-liquide automatise

Info

Publication number: FR2601451A1
Application number: FR8709741A
Authority: FR
Inventors: Robert D Barree
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1988-01-15
Anticipated expiration: 2007-07-09
Also published as: WO1988000694A1; GB2200464A; MX163464B; CA1294153C; GB8803862D0; US4679421A; GB2200464B; NL8720172A; FR2601451B1

Abstract

SYSTEME AUTOMATISE QUI MESURE INSTANTANEMENT LES TAUX DE PRODUCTION DE GAZ ET DE LIQUIDE PRODUIT PAR UN ECHANTILLON DE CAROTTE SATURE DE LIQUIDE POUR DETERMINER AUTOMATIQUEMENT LA PERMEABILITE RELATIVE GAZ-LIQUIDE D'UN ECHANTILLON DE CAROTTE. UN SYSTEME 110 EST PREVU POUR LE RASSEMBLEMENT DES FLUIDES PRODUITS PAR L'ECHANTILLON DE CAROTTE 200 SATURE DE LIQUIDE SOUS PRESSION, INDIQUANT INSTANTANEMENT LE POIDS DU LIQUIDE 210 PRODUIT PAR UNE CELLULE DE CHARGE SENSIBLE ELECTRONIQUE ET LE VOLUME DU GAZ PRODUIT 220 PAR UN TRANSDUCTEUR DE PRESSION 258. LA DONNEE EST ENVOYEE A L'ORDINATEUR 60 QUI CALCULE LA PERMEABILITE RELATIVE GAZ-LIQUIDE DE L'ECHANTILLON DE CAROTTE.

Description

La présente invention concerne un système et un procédé pour déterminer

automatiquement la perméabilité relative gaz-liquide d'échantillons de carotte saturés de liquide. Un facteur important dans l'évaluation des caractéristiques de réservoir des champs de pétrole est la détermination de la perméabilité relative gaz-liquide d'échantillons de carotte provenant de tels réservoirs. La détermination de ces chiffres de perméabilité est importante dans 10 les champs de pétrole produisant par expansion de chapeaux de gaz, drainage par gravité, expansion de gaz en solution

ou de gaz injecté.

Jones et Roszelle, dans "Graphical Techniques for Determining Relative Permeability From Displacement Experi15 ments", mai 1978, Journal of Petroleum Technology, décrivent diverses techniques graphiques pour déterminer rapidement et pourtant avec précision la perméabilité relative gaz-liquide. Les appareils nécessaires à l'obtention de données brutes sont classiques et sont par exemple 20 décrits dans "Lefèbvre du Prey, E. ", "Mesure des Perméabilités Relatives par la Méthode de Welge", septembreoctobre 1973; Revue de l'Institut Français du Pétrole, pages 695 à 715 et dans Owens et coll., "An Evaluation of a Gas Drive Méthod for Determining Relative Permeability Relation25 ships", Petroleum Transactions (AIME), volume 207, 1956, pages 275 à 280. Dans l'article d'Owens, l'auteur reconnaît qu'un but principal dans les laboratoires de recherche sur la production du pétrole est la mise au point d'une solution simple et peu coftteuse et pourtant fiable pour mesurer 30 les caractéristiques d'écoulement gaz-pétrole d'échantillons de roche réservoir. L'article range les méthodes expérimentales dans les trois classes d'état constant, de méthode à

liquide stationnaire et de méthode d'état non constant.

L'invention concerne la méthode d'état non constant 35 dans laquelle on injecte un gaz tel que l'hélium dans l'échantillon de carotte, causant un déplacement du liquide au sein de l'échantillon de carotte, ce qui aboutit à un système de saturation moyenne et de gradient de saturation continuellement changeants. La méthode d'état non constant est aussi appelée, par Owens, la "méthode d'expansion de gaz". Owens décrit un appareil et un procédé pour exécuter les mesures de perméabilité relative par expansion de gaz. Owens décrit un moyen pour séparer et mesurer les volumes de pétrole et de gaz produits, dans 10 lequel on retient le pétrole dans une burette à pétrole

et on retient le gaz dans une burette à gaz.

La solution exposée par Owens et d'autres pour mesurer la perméabilité relative gaz-liquide par la méthode d'expansion de gaz est un processus long nécessitant une surveil15 lance constante. On lit manuellement le liquide produit d'après une burette comme indiqué dans la référence Owens

ou d'après une série de bouteilles collectrices.

Par conséquent, un problème, dans la mesure de la "perméabilité relative gaz-liquide" est de fournir un sys20 tème et une méthode qui permettent de recueillir les données automatiquement, sans la surveillance d'un opérateur. L'invention résout le problème ci-dessus en prévoyant un système automatisé pour la mesure instantanée des débits de production de gaz et de liquide tirés d'une carotte échantillon. 25 L'invention comprend un appareil pour recueillir les - fluides produits, dans lequel le poids du liquide produit est surveillé par une cellule de charge électronique sensible. Les volumes et les débits sont calculés automatiquement en partant de la masse volumique du liquide. Le gaz produit 30 est automatiquement dirigé vers des réservoirs collecteurs

fermés en passant par une valve de commutation automatique.

La pression dans les réservoirs est constamment surveillée et le débit de gaz est calculé d'après la vitesse de variation de pression en utilisant la loi des gaz parfaits. La 35 présente invention, étant automatisée, diminue notablement le temps nécessaire à la mesure d'un échantillon de carotte donné. Les méthodes antérieures nécessitaient de deux à six heures de surveillance continue pour achever une mesure. La présente méthode nécessite cinq à dix minutes d'intervention de l'opérateur tandis que toute la détermination nécessite 20 minutes à 2 heures. On acquiert des séries plus complètes de données dans le temps plus court grâce à la sensibilité accrue du système de mesure de

fluides produits.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au

dessin annexé.

La figure 1 est un schéma par blocs illustrant les divers composants du système de perméamètre automatisé de la présente invention; la figure 2 un schéma par. blocs montrant les divers composants du perméamètre automatisé 50 de l'invention, tel 20 qu'il est représenté à la figure 1; la figure 3 est une coupe de la valve d'entrée 70 qui se trouve dans le perméamètre automatisé 50 de la figure l; la figure 4 une coupe partielle de la valve d'entrée de la figure 3 dans la position fermée; la figure 5 une coupe partielle de la valve d'entrée de la figure 3 dans la position ouverte; la figure 6 une coupe de l'ensemble de cellule de charge 90 qui se trouve dans le perméamètre automatisé 50 de la figure 1; la figure 7 une perspective du-mécanisme de l'ensemble de cellule de charge 90 représenté à la figure 6; la figure 8 une vue en plan de côté du tube collecteur qui se trouve dans l'ensemble de cellule de charge 90 représenté à la figure 6; la figure 9 une vue en perspective de la broche de tube collecteur 800 fixée au tube collecteur 230 représenté à la figure 8; la figure 10 une perspective partiellement arrachée du support de tube 620 qui se trouve dans l'ensemble de cellule de charge 90 représenté à la figure 6; la figure 11 une perspective partiellement arrachée de la cuvette de cellule de charge 680 qui se trouve dans l'ensemble de cellule de charge 90 représenté à la figure 6; la figure 12 une perspective du bloc électronique 650 10 de la présente invention; la figure 13 est une coupe partielle de l'interaction du tube collecteur 230 et de la cellule de charge 240 de l'invention; la figure 14 une perspective de la sortie de porte15 carotte 610 telle qu'elle est représentée à la figure 6; la figure 15 est une vue en plan de dessous du portecarotte Hassler 80 tel qu'il est représenté à la figure 2, et la figure 15a est une coupe suivant la ligne 15a-15a de la figure 15; la figure 16 est une coupe du système collecteur de gaz 110 représenté à la figure 2; la figure 17 est une vue en plan de dessus du sommet régulateur 1700 du système collecteur de gaz 110 de la figure 16; la figure 18 est une vue en plan de face du sommet régulateur 1700 représenté à la figure 17; la figure 19 est une vue en plan latérale du sommet régulateur 1200 représenté à la figure 17; la figure 20 est une vue en plan par le haut du fond 30 du régulateur 2000 du système collecteur de gaz 110 de la figure 16; la figure 21 une coupe du fond du régulateur 2000 représenté à la figure 20; la figure 22 est une vue en plan latérale du fond du 35 régulateur 2000 représenté à la figure 20; la figure 23 montre en coupe partielle le fonctionnement du régulateur à dôme 250 de l'invention dans la position fermée; la figure 24 montre le fonctionnement du régulateur à dôme 250 de l'invention dans la position ouverte; la figure 25 est une perspective de l'obturateur de valve 2500 de l'invention; la figure 26 une perspective du tiroir 2600 de l'invention; la figure 27 une illustration en coupe partielle montrant le fonctionnement de la valve automatique de commutation 260 représentée à la figure 2; les figures 28 à 31 sont des organigrammes exposant le fonctionnement de l'invention et les figures 32 et 33 des représentations graphiques

de la sortie de l'ordinateur 60 de l'invention.

Le schéma de système par blocs du perméamètre relatif gaz-liquide 10 de l'invention, tel qu'il est représenté par la figure 1, comprend une source d'azote 20, une source 20 d'hélium 30, une pompe à vide 40, un perméamètre automatisé et un ordinateur 60. La source d'azote 20 fournit de

l'azote sous pression, par les tuyaux 22, au perméamètre 50.

De préférence, la pression de la source d'azote est de 1,4 à 2,1 MPa. La source d'hélium 30 fournit de l'hélium sous 25 pression au perméamètre 50 par les tuyaux 32. Dans le mode d'exécution préférentiel, la source d'hélium 30 est sous une pression de 1,03 MPa. Enfin, la pompe à vide 40 assure un vide sélectif, par le tuyau 42, au perméamètre 50. L'ordinateur 60 assure l'acquisition de données, les fonctions 30 de commande et d'affichage du perméamètre 50 et est relié à celui-ci par les tuyaux 62. Dans le mode d'exécution préférentiel, l'ordinateur 60 peut être un ordinateur personnel classique tel que, par exemple, un IBM XT accessible chez IBM Corp., P.0. Box 1328-W, Boca Raton, Florida 33432. 35 ÀA l'intérieur du perméamètre 50 se trouve un certain nombre d'éléments qui sont généralement représentés à la figure 1 et comprennent un vérin hydraulique 120, une valve d'entrée 70, un porte-carotte 80, une cellule de charge 90, un élévateur 100 et un système collecteur de gaz 110. L'ensemble de cellule de charge 90 est relié au système collecteur de gaz 110 par les tuyaux 92. En fonctionnement, une carotte échantillon, non représentée à la figure 1, est retenue à l'intérieur du porte-carotte 80. La carotte échantillon est complètement 10 saturée de liquide tel que le décane, l'Isopar-L ou autre huile minérale, ou d'une saumure saline aqueuse. Quand

elle est saturée, elle est prête à l'essai de perméabilité.

Le porte-carotte 80 est un porte-carotte classique de type Hassler tel que celui qui est accessible commercialement chez Temco, Inc., P.O. Box 51297, Tulsa, OK 74151. Pendant l'installation de la carotte, la pompe à vide 40 fournit un vide, par les tuyaux 42, au porte-carotte 80 pour permettre l'insertion de l'échantillon de carotte. Une contrainte radiale est alors appliquée à la carotte par une pression 20 d'azote agissant sur un intensificateur de pression rempli d'huile, relié au porte-carotte. Le vérin hydraulique 120 applique la contrainte axiale nécessaire à l'échantillon de carotte pour l'essai. On obtient typiquement des pressions de 14 MPa. De l'hélium venant de la source 30 est amené par 25 les tuyaux 32 à la valve d'entrée 70 pour l'injection dans l'échantillon de carotte. L'ensemble de cellule de charge est retenu contre le fond du porte-carotte 80 par l'élévateur 100. A mesure que l'hélium est amené par la valve d'entrée 70, à travers l'échantillon de carotte et le porte 30 carotte 80, le liquide engendré par l'échantillon de carotte est recueilli dans l'ensemble de cellule de charge 90. Le poids du liquide est déterminé automatiquement par l'ordinateur 60 et l'hélium ainsi obtenu est recueilli dans le

système collecteur de gaz 110 en passant par les tuyaux 92. 35 Lapression du gaz recueilli est également mesurée automatiquement par l'ordinateur 60.

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Dans le fonctionnement général, le système de la présente invention surveille automatiquement le volume d'hélium obtenu à travers l'échantillon de carotte ainsi que le poids du liquide déplacé. D'après cette information, on peut déterminer la perméabilité de l'échantillon de carotte. A la figure 2 est représenté le schéma par blocs du perméamètre 50. Sur ce schéma, le vérin hydraulique 120

et l'élévateur 100 sont complètement activés. L'échantillon 10 de carotte 200 est mis sous pression et prêt à l'essai.

Comme indiqué à la figure 2, l'échantillon de carotte 200 est monté dans le porte-carotte classique Hassler 80 et est retenu en place par une pression appliquée depuis la source d'azote 20, en passant par les tuyaux 22, par un intensificateur de pression rempli d'huile minérale. L'intensificateur de pression classique (non représenté) est accessible commercialement chez High Pressure Equipment Co., Inc., 1222 Linden Avenue, Erie, PA 16505. Le vérin hydraulique 120 est relié au portecarotte 80 au moyen de boulons 20 d'assemblage 202. Entre eux est disposée la valve d'entrée qui contient un piston actionné pneumatiquement. La valve d'entrée 70 est activée par la libération de l'azote apparaissant dans le tuyau 22a. Lors de la libération du gaz dans le tuyau 22a, la valve 70 agit rapidement pour amener 25 l'hélium du tuyau 32, en passant par le régulateur de pression 34 et le tuyau 36, à la valve d'entrée 70. Entre les tuyaux 36 et 92 se trouve sur le tuyau 39 un transducteur de pression appelé Pd. Le transducteur de pression 38 est capable de mesurer la pression différentielle Pd dont on parlera plus loin. Par suite,lorsque la pression d'azote est libérée dans le tuyau 22b, la valve d'entrée 70 est activée pour amener de l'hélium venant du tuyau 32 dans le porte-carotte 80 et à l'échantillon de carotte 200. La pression d'azote sur le tuyau 22a est réglée à 1,03 MPa par un 35 régulateur de pression 35 préréglé manuellement. Un

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deuxième régulateur de pression 37 dirige de i'azote, de la source 20, par le tuyau 22b, vers l'intensificateur de pression qui active le bouchage du manchon dans le portecarotte. La pression d'hélium sur le tuyau 36 est typique5 ment de 0,7 MPa. Quand on active le distributeur 41 à trois voies pour l'aérer en le faisant tourner manuellement, la pression d'azote dans le tuyau 22c tombe à O MPa. Le distributeur à trois voies est un type classique accessible chez Whitey Co., 318 Bishop Rd., Highland Heights, OK 44143. 10 L'hélium sous pression s'écoulant à travers l'échantillon de carotte 200 déplace le liquide qui y est contenu et le fait s'écouler au dehors comme représenté graphiquement par des gouttes 210 à la figure 2. L'hélium s'écoule aussi au dehors comme indiqué par les flèches 220. Le li15 quide 210 est recueilli dans le tube 230 qui contient une broche 232 qui repose sur un levier 234 relié à une cellule de charge 240. La cellule de charge 240, à son tour, est

reliée par le tuyau 62a à l'ordinateur 60 qui surveille constamment le poids du fluide déplacé dans le tube 230.

L'hélium 220 est amené par le tuyau 92 au système collecteur de gaz 110. Le tuyau 92 est en communication pour le fluide avec un régulateur à dôme 250. Un transducteur de pression 94 mesure la pression de l'hélium dans le tuyau 92. Cette pression est appelée P2. Le régulateur à dôme 250 est relié 25 par le tuyau 252 à un régulateur de pression 254 qui est reliépar le tuyau 22 à la source d'azote. Le régulateur de pression 254 assure une alimentation en azote de référence au régulateur à dôme 250 de sorte que, quand la pression dans le tuyau 92 dépasse une grandeur prédéterminée, le régula30 teur à dôme 250 est activé pour amener l'hélium du tuyau 92,

par le tuyau 256, à une valve automatique de commutation 260.

La valve automatique de commutation est commandée par le tuyau 62b venant de l'ordinateur 60. L'hélium amené par le

tuyau 256 est amené soit au réservoir 270 soit au réservoir 35 280, respectivement par les tuyaux 262 et 264.

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L'ordinateur surveille les transducteurs de pression Pd par le tuyau 62d et P2 par le tuyau 62e, ainsi que la cellule de charge 240 par le tuyau 62a. La valve automatique de commutation 260, par le tuyau 62b, est activée lorsque P1 atteint 95 %/ de sa valeur à l'échelle normale (typiquement 69 kPa). La pression dans le tuyau 256 est surveillée par un transducteur de pression 258 qui détermine la pression

d'hélium appelée P1. La valeur de la pression dans le translo ducteur 258 est amenée par le tuyau 62c à l'ordinateur.

Sur la base du fait que cette pression atteint une valeur prédéterminée telle que 66 kPa, l'ordinateur 60 active la valve automatique de commutation 260 pour amener l'hélium dans l'autre réservoir. Quand l'un des réservoirs se rem15 plit, l'autre réservoir s'aère vers l'atmosphère par l'évent 266. De cette manière, la quantité précise d'hélium est

recueillie, déterminée et ensuite évacuée.

Comme on peut le constater, les valeurs instantanées du fluide recueilli dans le tube 230 sont déterminées et 20 amenées à l'ordinateur 60 ainsi que les pressions instantanées existant dans les réservoirs 270 et 280. En outre, le rassemblement du liquide et du gaz, selon les enseignements de la présente invention, est automatisé et fortement

simplifié par rapport aux solutions de la technique anté25 rieure.

En résumé, le fonctionnement général de l'invention est représenté aux figures 1 et 2. Un échantillon de carotte est classiquement saturé de liquide et contenu dans un porte-carotte classique de type Hassler 80. Un vide est ap30 pliqué au porte-carotte 80 pour permettre l'insertion de l'échantillon. Une contrainte est appliquée par le vérin hydraulique 120 et par un intensificateur de pression au manchon du porte-carotte. Par suite, l'échantillon de carotte 200 est classiquement prêt à l'essai de perméabilité. 35 L'hélium s'écoule du réservoir à hélium 30, à travers le régulateur de pression 34 et la valve d'entrée 70 qui est formée d'un système actionné pneumatiquement. La valve d'entrée 70 est activée sous la commande de l'amenée d'azote par le tuyau 22. Cela permet à l'hélium de s'écouler à travers la carotte échantillon 200 et de déplacer le liquide 210. Selon l'invention, le liquide 210 tombe dans un tube collecteur 230 qui à son tour repose sur la poutre en porte-à-faux d'une cellule de charge 240. L'ordinateur de l'invention enregistre instantanément le poids du 10 fluide déplacé dans le tube 230. De même, l'hélium 220 obtenu à travers l'échantillon de carotte 200 est amené

autour du tube 230 et dans un système collecteur de gaz 110.

L'hélium obtenu est amené sélectivement à l'un desdeux réservoirs 270 ou 280 et la pression instantanée dans chaque 15 réservoir est surveillée. Quand un réservoir donné est rempli, la valve automatique de commutation 260 est activée pour aérer le réservoir rempli et pour remplir le réservoir restant. Etant donné que la pression du réservoir est surveillée par le capteur de pression 258, l'ordinateur 60 20 calcule le volume du gaz dans le système à tout moment donné. L'élévateur 100 élève et abaisse sélectivement l'ensemble de cellule de charge 90 en dessous de l'échantillon

de carotte 200 et du porte-carotte 80.

Par conséquent, selon l'invention, en surveillant tout 25 le temps la pression différentielle Pd de part et d'autre de la carotte, la pression d'aval P2, le poids de liquide venant de la cellule de charge 240 et la pression de rassemblement de gaz Pl, toutes les données nécessaires pour obtenir des courbes de perméabilité relative gaz-liquide sont 30 acquises par l'ordinateur 60. Par ces mesures, on peut connattre à tout moment les volumes de liquide et de gaz par application de la masse volumique du liquide et de la loi de Mariotte. La vitesse de variation de ces qualités donne les débits instantanés de pétrole et de gaz. En utilisant 35 les débits (et en corrigeant le débit volumétrique de gaz pour la pression moyenne dans la carotte), la pression différentielle et les dimensions de l'échantillon, on

obtient les courbes de perméabilité relative en appliquant un schéma de solution numérique basé sur la technique gra5 phique de Jones et Roszelle (déjà citée).

Ci-après, on exposera les détails de la valve d'entrée , de l'ensemble de cellule de charge 90 et du système

collecteur de gaz 110.

Valve d'entrée 70 Aux figures 3 à 5 sont représentés les détails de la valve d'entrée 70 de l'invention. La valve d'entrée 70, telle qu'elle est représentée à la figure 3, présente un chapeau 300, un corps 310 et un piston 320. Au chapeau 300 est relié le vérin hydraulique 120 qui est classiquement 15 accessible par exemple chez FABC0, Gainsville, Floride 32601. Le vérin 120 a un piston hydraulique 122 qui se visse au chapeau 300 au point 124. Le tuyau à azote 22 est aussi relié au chapeau 300 et communique avec un orifice façonné

302. Le chapeau 300 est de forme circulaire et présente une 20 cavité intérieure façonnée 304 qui est de forme cylindrique.

L'orifice 302 communique avec la face supérieure 306 de la cavité façonnée 304. Enfin, le chapeau 300 présente un deuxième orifice façonné 308 qui établit la communication entre la partie inférieure de la chambre 304 et l'atmosphère. 25 Au chapeau 300 est vissée l'extrémité extérieure du corps 310. L'extrémité supérieure 312 du corps 310 a un diamètre agrandi égal au diamètre du chapeau 300. Dans l'extrémité

supérieure 312 est formée une cavité 314 de forme cylindri30 que et de moindre diamètre que la cavité cylindrique 304.

En dessous de l'extrémité inférieure de la cavité 314 est disposé un orifice façonné 316 qui est en communication avec le tuyau à hélium 36 au moyen d'un assemblage vissé à l'extrémité supérieure 312 du corps 310. La cavité supérieure 35 façonnée 314 se termine, à son extrémité inférieure par une deuxième cavité cylindrique allongée façonnée 318 de moindre diamètre que la cavité façonnée 314. La cavité 318 s'étend vers le bas et vers le fond du corps 310, dans une région 301 à conicité dirigée vers l'intérieur. La région de conicité 301 se termine alors par un orifice dirigé vers le bas 303, à l'extérieur du corps 310. Comme indiqué à la figure 3, le piston 320 est disposé dans les cavités 304, 314 et 318. Le piston 320 présente une tige 322 à laquelle sont reliées, à l'extrémité supé10 rieure, une première tête 324 et par dessus la tête 324, une deuxième tête 326. Le diamètre de la tête de piston 326 est légèrement inférieur au diamètre de la cavité cylindrique 314. Le diamètre de la tige 322 est très inférieur au diamètre de la cavité 318. A l'extrémité inférieure 15 de la tige 322 est formée une région à conicité dirigée

vers l'intérieur 328 qui se termine par un obturateur cylindrique 329 dirigé vers le bas. Autour de la tête supérieure 326 est disposé un premier anneau torique 330.

Autour de la deuxième tête de piston 324 est disposé un deuxième anneau torique 340 et autour de la région conique

328 est disposé un troisième anneau torique 350.

L'extrémité inférieure du corps 301 s'adapte avec possibilité de glissement au porte-carotte Hassler 80. Les anneaux toriques 360 et 370 assurent l'étanchéité du fluide 25 entre le chapeau 380 du corps 80 du porte-carotte Hassler et le corps 310. Une série de deux boulons 202 retient

fermement assemblés le vérin hydraulique 120 et le portecarotte Hassler 80.

Comme indiqué aux figures 4 et 5, la valve d'entrée 70 30 de l'invention fonctionne de manière à injecter rapidement de l'hélium dans la surface supérieure de l'échantillon de carotte 200. Cela se produit comme suit. A la figure 4, la pression d'azote PN est plus élevée que la pression d'hélium PHe' Par suite, le piston 320 se déplace vers le bas dans 35 le sens de la flèche 400 pour boucher l'orifice 303 avec l'obturateur 329. L'anneau torique 350 constitue un joint solide du fluide. Lorsque la pression d'azote se relche à un niveau inférieur à la pression d'hélium, comme indiqué à la figure 5, la pression d'hélium amène le piston 5 320 à se déplacer vers le haut dans le sens de la flèche 500 pour ouvrir l'orifice 303 et pour laisser l'hélium, indiqué par les flèches 510, traverser la surface supérieure de l'échantillon de carotte 200. Le piston 320 se

déplace rapidement, ouvrant le canal d'écoulement d'hélium 10 en quelques millisecondes.

On se réfère à nouveau à la figure 3, l'orifice 308 amène la pression atmosphérique à la région située autour du piston 324 entre les anneaux toriques 330 et 340 pour permettre un mouvement libre du piston 320. Les anneaux 15 toriques 330 et 340 constituent des joints de sorte que

l'azote et l'hélium ne s'échappent pas dans l'atmosphère.

Ce qui précède constitue un mode d'exécution préférentiel de la valve d'entrée 70 selon ltinvention, mais il doit être expressément entendu que l'on pourrait utiliser, 20 selon les enseignements de l'invention, d'autres configurations de cette valve, qu'elles soient mécaniques comme

représenté ou électriques.

Mécanisme d'ensemble de cellule de charge 90 A la figure 6, le mécanisme d'ensemble de cellule de 25 charge 90 s'applique au porte-carotte Hassler 80 par son extrémité supérieure et à l'élévateur 100 par son extrémité inférieure. Le mécanisme d'ensemble de cellule de charge 90 comprend un tube de sortie de fluide 600, un tube collecteur 30 230 et une sortie de porte-carotte 610 qui s'applique au

porte-carotte Hassler. A l'intérieur de la sortie 610 sont disposés le tube collecteur 230 et le support de tube 620.

A l'extrémité inférieure de la sortie de porte-carotte 610 est reliée la cuvette de cellule de charge 680. La cuvette 35 680 est reliée au tuyau de sortie d'hélium 92 qui, comme représenté à la figure 2, est relié au régulateur à dôme 250 et présente une sortie, non représenté, pour des fils 62a qui sont amenés à l'ordinateur, comme indiqué à la figure 2. La cellule de charge 240 est placée au centre de 5 la cuvette de cellule de charge 680 et en dessous du fond du tube collecteur 230. D'un côté, dans une cavité cylindrique façonnée 640, se trouve le bloc électronique 650

adjoint à la cellule de charge 240.

En fonctionnement, l'hélium qui est amené à travers 10 la carotte 200 et à travers le tube de sortie de fluide 600 est amené dans le sens des flèches 660 autour de la périphérie extérieure du tube collecteur 230, vers le bas comme l'indiquent les flèches 662 et dans une cavité façonnée 670 comme indiqué par la flèche 664. Il est alors 15 amené du mécanisme d'ensemble de cellule de charge 90 aux

tuyaux 92.

Dans la configuration représentée à la figure 6, l'élévateur 100 retient le mécanisme d'ensemble de cellule de charge vers le haut pour qu'il s'applique au porte-carotte 20 80 de sorte que le système peut recueillir les fluides et

l'hélium obtenu. A mesure que le gaz est obtenu, du fluide210 est déplacé et déversé dans le tube-collecteur 230.

Le tube collecteur 230 repose sur la cellule de charge 240 et son poids est surveillé instantanément et automatiquement 25 pendant la durée de la période d'essai, par l'ordinateur 60, en passant par les lignes 62a. A l'achèvement de l'essai, l'élévateur 100 s'abaisse et la cuvette de cellule de charge 680, y compris le support de tube 620 et le tube collecteur 210, sont retirés de la sortie 610 du porte-carotte. 30 Cela est représenté plus clairement à la figure 7 o l'élévateur 100 est dans la position abaissée, la cuvette de cellule de charge 680, étant vissée au point 622, est aussi abaissée. Le tuyau à hélium 92 est flexible et comme indiqué à la figure 7, il est abaissé aussi. Le support de 35 tube 620 s'applique avec ajustement à pression à la cuvette

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de cellule de charge 680 et est aussi abaissé. Dans la position abaissée, le tube collecteur 230 peut être retiré du support de tube 620 et nettoyé du fluide recueilli. Les fils 62a, qui communiquent avec l'ordinateur 60, sont aussi représentés à la figure 7. Les détails du tube collecteur 230 sont représentés aux figures 8 et 9 et comprennent un tube en polypropylène 230 à travers l'extrémité inférieure duquel est insérée une broche 800. La figure 9 montre que la broche 800 a une ex10 trémité

d'ancrage 810 et une extrémité de tourillon 820.

Un collier 830 est disposé approximativement autour de la partie moyenne de la broche. La broche 800 est enfoncée dans l'extrémité inférieure du tube en polypropylène jusqu'à ce que le collier 830 bute contre le fond du tube 230. 15 Le tourillon 820 s'applique à la cellule de charge 240 comme on l'expliquera par la suite. La fuite de fluide recueilli hors du tube 230 est empêchée par une colle à la

résine dtépoxyde collant la broche 800 à la base du tube.

A la figure 10 sont indiqués les détails du support de 20 tube 620. Le support de tube 620 est de forme pratiquement cylindrique, une lèvre extérieure 1000 étant formée à sa périphérie. La lèvre 1000 a une région de conicité 1010 qui se termine par un collier horizontal 1020. En dessous de la lèvre 1000, aussi à la périphérie extérieure, près du bas du support 620, est prévue une gorge pour anneau torique 1030. Au centre du support 620 se trouve une région annulaire 1040 à travers laquelle passe le tube 230. A l'extrémité supérieure du support 620 se trouve une région de conicité dirigée vers l'intérieur 1050 qui rétrécit prati30 quement jusqu'à un diamètre égal au diamètre extérieur du tube collecteur 230. Cette région assure le centrage du tube 230 quand il est monté en place. Autour de la région annulaire 1040 sont disposés plusieurs passages cylindriques

1060 qui assurent le passage de l'hélium comme indiqué par 35 la flèche 662 à la figure 6.

Les détails de la cuvette de cellule de charge 680 sont indiqués à la figure 11. La cuvette 680 a une base inférieure cylindrique 1100 se terminant à l'extrémité supérieure par un rebord circulaire 1110. Une deuxième région cylindrique 1120 s'étend vers le haut en partant du rebord 1110 et rétrécit alors, en passant par la région 1130, vers la région cylindrique portant une gorge pour anneau torique 1140. Une cavité cylindrique 1150 est formée dans le centre et en haut de la cuvette de cellule de charge 680. Comme expliqué plus haut, le passage 670 est disposé sur la face intérieure inférieure 1152 de la cavité 1150 et est excentré d'un côté. La ligne 92 n'est pas représentée à cette figure. A l'opposé du passage façonné 670 se trouve la cavité façonnée 640 ayant une première région 1160 de plus grand diamètre et une deuxième région 1162 de diamètre notablement inférieur s'étendant vers le bas. La région 1160 est conçue pour porter le bloc électronique 650 destiné à la cellule de charge 240. Les fils partant du bloc électronique 650 pénètrent vers le bas dans 20 la cavité 1162 et sont alors amenés, par le passage 1170, hors du chapeau de cellule de charge 680. Au centre de la face inférieure 1152 de la cavité 1150 est prévu un creux de forme ovale 1180 dont une extrémité est située au centre de la cavité 1150 et la deuxième extrémité s'étend vers un 25 c8té de la cavité 1150. Le creux 1180 est conçu pour mettre

en place et centrer la cellule de charge 650.

Les détails du bloc électronique 650 sont représentés à la figure 12. Le bloc électronique 650 comprend un chariot 1200 et le bottier 1210 destiné au système électronique. Le 30 boltier 1210 est disposé intérieurement dans une région annulaire façonnée 1220 du chariot 1200 et présente une connexion électrique 62a à une extrémité et une connexion électrique 12o2 à l'extrémité opposée pour la liaison avec la cellule de charge 240. Le boîtier 1210 s'adapte avec ajustement à pression à la région annulaire 1220 à laquelle

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il est collé par de l'époxyde. Le chariot 1200 est une pièce cylindrique façonnée ayant une gorge pour anneau torique 1240 à une extrémité et une lèvre 1250 à l'extrémité opposée. La lèvre 1250 permet d'extraire le bloc électronique 650 de la cavité 640 dans laquelle il est enfoncé pendant le fonctionnement. A la figure 13 sont représentés les détails du chapeau de guidage 1300. Le chapeau de guidage 1300 stajuste de façon serrée dans le bas du support de tube 620 de sorte 10 que lorsque le tube 230 est en place, le tourillon 830 passe à travers le fond du chapeau de guidage 1300 et bute contre la poutre en porte-à-faux 1310 de la cellule de chargo 240 qui est une jauge de contrainte classique à semi-conducteur. Le chapeau de guidage 1300 est de forme 15 circulaire et s'adapte dans la cavité circulaire 1040 du support de tube 620. Le chapeau de guidage 1300 a des côtés de forme conique inversée 1330 qui ont la forme voulue pour correspondre à l'extrémité inférieure du tube 230. Au

centre du chapeau de guidage 1300 se trouve un trou annu20 laire 1340 à travers lequel le tourillon 830 peut passer.

Selon l'invention, le fond du tube 230 est guidé par les bords des c8tés de forme conique 1330 de sorte que le tourillon est amené à reposer dans un trou 1331 de l'extrémité de la poutre en porte-à-faux 1310 de la cellule de charge 630. A mesure que le tube se remplit de liquide 210, la poutre 1310 se déplace vers le bas et la cellule de

charge pèse instantanément le fluide 210.

La cellule de charge 240, qui a une gamme préférentielle de 0 à 10 g, est classiquement accessible chez Kulite Semiconductor Products, Inc., 1039 Hoyt Avenue, Ridgefield,

NJ 07657, modèle nO BG-10.

Il est important de noter ici que le tube collecteur 230 peut facilement être retiré de l'ensemble de cellule de charge 90 quand l'élévateur 100 est dans la position basse. 35 Le mode d'exécution particulier permettant cela est

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représenté aux figures 7 à 13 et constitue une solution préférentielle selon l'invention pour atteindre ce but.

Toutefois, il doit être entendu expressément que l'invention n'est pas limitée à cela et que l'on peut utiliser 5 d'autres solutions structurales pour assurer que le tube collecteur 230 soit sélectivement retiré du porte-carotte

et de la cuvette de cellule de charge 680.

En outre, quand l'élévateur 100 est dans la position chargée comme représenté à la figure 6, la structure de 10 la présente invention permet de recueillir séparément le liquide et l'hélium et assure une mesure précise du fluide recueilli sur une base instantanée et automatique. A nouveau, il doit être expressément entendu que le mode d'exécution représenté aux figures 6 à 13 constitue le mode d'exécution préférentiel et que l'on peut utiliser d'autres

conceptions structurales pour obtenir le même effet désiré.

La figure 14 est une perspective de la sortie de portecarotte 610. A l'extrémité supérieure de la sortie 610 est soudé le tube de sortie de fluide 600. Le tube de sortie de 20 fluide 600 est formé d'un disque circulaire supérieur 1400 ayant plusieurs gorges façonnées 1410 pour accélérer l'écoulement du liquide et de l'hélium de la surface inférieure de la carotte 200. La surface supérieure 1420 du disque 1400 bute contre l'extrémité inférieure de l'échantillon de 25 carotte 200. Un passage façonné 1430 permet à l'hélium et

au liquide de s'écouler vers le bas à travers le tube 1440.

Comme indiqué à la figure 6, la position de la sortie du tube 1440 est dirigée vers l'intérieur du tube collecteur et c'est là que se produit la séparation entre l'hélium 660 et le liquide 210. Sur la surface 1450 de la sortie 610 sont disposés deux rebords opposés 1460. Ces rebords 1460

s'adaptent à des rebords complémentaires 1500 du portecarotte Hassler 80 afin d'assurer un blocage de celui-ci.

Dans celui des deux rebords 1460 qui se trouve en haut sont 35 découpées des cavités 1470 qui s'adaptent par dessus des oreilles 1510 indiquées sur la vue en plan de dessous du porte-carotte Hassler classique 80 représenté aux figures et 15a. A la figure 15, le porte-carotte 80 a des rebords inférieurs 1500 de sorte que, quand les rebords 1460 de la sortie 610 sont soulevés au dessus des oreilles 1510 et alors tordus dans le sens de la flèche 1520, la sortie 610 s'adapte fermement au porte-carotte Hassler 80. De cette manière, la sortie 610 peut être facilement retirée du

porte-carotte Hassler 80.

Système collecteur de gaz 110 - Les détails du système

collecteur de gaz 110 sont représentés à la figure 16.

Le tuyau à azote 252 venant du régulateur de pression 254, comme indiqué à la figure 2, accède au régulateur à d8me 250 par un orifice fileté façonné 1600. De l'azote est amené du tuyau 22 à travers un régulateur de pression 254 préréglé manuellement de sorte qu'une pression d'azote d'environ 0,7 MPa est amenée à un ensemble de deux électrovalves 1602. Les électrovalves 1602 sont classiques comme celles qui sont accessibles chez Skinner Valve Div., Honeywell, Inc., New Britain, Connecticut. Les électrovalves 1602 amènent l'azote du tuyau 22 dans l'un des tuyaux 1604 et 1606 sous la commande de l'ordinateur en passant par les lignes 62b. Le tuyau 1604 accède à la valve automatique de

commutation 260 à travers un orifice fileté façonné 1608.

Le tuyau 1606 accède au c8té opposé de la valve automatique

de commutation 260 à travers un orifice fileté façonné 1610.

Les électrovalves 1602 sont sous commande électrique en passant par la ligne 62b qui arrive à l'ordinateur. Le signal approprié passant par la ligne 62b a pour effet que la pres30 sion d'azote se trouve soit dans le tuyau 1604 soit dans le tuyau 1606 pour activer la valve automatique de commutation

260 d'une façon qui sera décrite plus loin.

La pression d'azote dans le tuyau 252 fournit aussi une pression de référence au régulateur à dôme 250. Quand la pression d'hélium dans le régulateur à dôme 250 dépasse la pression d'azote de référence, le régulateur à dôme 250 est activé et fournit un passage pour l'hélium soit vers le réservoir 270 soit vers le réservoir 280, selon la position de la valve 260 automatique de commutation. Quand l'hélium afflue à un réservoir, par exemple le réservoir 270, le réservoir restant, par exemple 280, est aéré vers

l'atmosphère. Les détails du système collecteur de gaz 110 représenté aux figures 2 et 16 seront maintenant expliqués.

Le sommet 1700 du régulateur à dame 250 est représenté 10 en détail aux figures 17 à 19. Le sommet est usiné, de préférence en aluminium et comprend un certain nombre de trous de boulon 1702. Un seul des trous 1702 est représenté à la figure 18 et aucun n'est représenté à la figure 19 pour plus de clarté. Deux cavités cylindriques 1710 et 15 1720 sont aussi usinées. La cavité 1710 est de plus petit diamètre que la cavité 1720. Celles-ci font partie des espaces de dôme 1620 et 1240 comme représenté à la figure 16. Les deux cavités 1710 et 1720 sont reliées entre elles par un parcours de fluide 1730. L'entrée filetée 1600 des20 tinée au tuyau à azote 252 est aussi formée pour communiquer avec la cavité 1710. Comme indiqué aux figures 17 à 19, le parcours de fluide 1730 est approximativement au

centre du sommet de régulateur 1700 et est aligné sur l'entrée d'azote façonnée 1600.

Une cavité peu profonde 1740 est formée sur la surface inférieure 1750 du sommet de régulateur 1700. Cette cavité peu profonde 1740 est de forme circulaire et par dessus celle-ci est fixé un mince diaphragme 1760 reposant convenablement sur un joint torique au point 1772 de la face inférieure 1750. Un petit orifice 1770 est percé en partant de la surface inférieure 1750 et du centre du sommet de régulateur 1700, vers le haut et vers l'intérieur du parcours de fluide 1730. Par suite, comme indiqué aux figures 17 à 19, l'azote entrant par l'entrée 1600 et les cavités 1710 et 1720 met sous pression le passage de fluide 1730 et et amène une grandeur déterminée de pression, à travers l'orifice 1770, dans la cavité 1740 en dessous du diaphragme 1760, de sorte que le diaphragme s'étend vers le bas

contre la surface supérieure du fond 2000 du régulateur.

La partie filetée 1780 reliée au trou 1790 est un raccordement pour un détendeur sollicité par ressort, non représenté à la figure 2, du type accessible chez NUPRO Company, 4800 E. 345th Street, Willoughby, OH 44094. Ce détendeur, qui est relié à l'orifice de transducteur de pression 258 du fond 2000 du régulateur, agit de manière-à protéger le transducteur de pression P1, 258 contre les dommages en cas de défaillance de la valve automatique de commutation. Le fond 2000 du régulateur est représenté aux figures 15 20 à 22. Le fond 2000 a la même forme que le sommet du régulateur et présente des trous de boulon 2002 qui sont seulement représentés à la figure 20. Il doit être entendu expressément que des boulons classiques passent à travers les trous façonnés 2002 et 1702 pour retenir fermement le sommet 1700 et le fond 2000 du régulateur sur les réservoirs collecteurs de gaz 270 et 280. Le fond 2000 présente aussi des cavités cylindriques 2010 et 2020 qui coopèrent avec les cavités cylindriques 1710 et 1720 pour former les espaces de d8me 1620 et 1630 comme indiqué à la figure 16. Ces cavités cylindriques façonnées 2010 et 2020 sont formées

dans la surface supérieure 2030 du fond 2000 du régulateur.

Dans la surface supérieure 2030 sont aussi formées de multiples fentes pour anneaux toriques 2032, 2034, 2036, 2038 et 2039. Des anneaux toriques classiques s'adaptent à l'in30 térieur de ces fentes et quand le sommet 1700 du régulateur est monté sur le fond 2000, on obtient effectivement de multiples joints. Dans la surface supérieure 2030 est aussi formée une cavité peu profonde 2040. Dans la cavité 2040 se trouvent de multiples fentes radiales 2042 et de multi35 ples gorges circulaires 2044 (dont certaines seulement sont représentées à la figure 20). Au centre de la cavité 2040

se trouve un orifice façonné qui comprend le tuyau 256.

Le tuyau 256, comme représenté à la figure 2, est le tuyau qui relie le régulateur à dôme 250 à la valve automatique de commutation 260. Dans la partie inférieure du fond 2000 du régulateur se trouve un passage cylindrique façonné 2050. Les entrées filetées 1604 et 1610 se trouvent à des extrémités opposées du passage 2050. Avec le passage 2050 communiquent des ori10 fices 262 et 264 qui correspondent aux tuyaux 262 et 264 indiqués à la figure 2, donnant accès respectivement aux réservoirs 270 et 280 comme indiqué à la figure 16. En outre, dans le passage 2050 sont prévus des orifices 226

qui servent à l'aération vers l'atmosphère.

Comme indiqué aussi aux figures 20 à 22, le tuyau d'entrée d'hélium 92 est relié à une entrée façonnée 2090 pour l'amenée de l'hélium à un passage façonné 2092, puis vers le haut par le passage 2094 et dans la cavité 2040, comme on le voit mieux à la figure 22. Le transducteur de 20 pression P1 s'applique à l'orifice 258 qui est à son tour

en communication de fluide avec les passages 2050 et 1790.

On présentera maintenant le fonctionnement du régulateur à d8me 250 avec référence aux figures 23 et 24. A la figure 23, le sommet 1700 du régulateur est représenté s'appliquant fermement au fond 2000. Des joints toriques

2300 sont représentés dans les fentes 1772, 2034 et 2036.

Les cavités peu profondes 1740 et 2040 sont représentées aussi. Dans la position représentée à la figure 23, l'azote entrant 2310 (venant des chambres 1620 et 1240 de la figure 30 16) applique au diaphragme 1760 une pression suffisante pour le retenir fermement contre le joint torique 2300 de la fente 2036 pour boucher l'orifice 256. Dans ce mode de fonctionnement, l'hélium présent dans le tuyau 2094, comme indiqué par la flèche 2320, est contenu à l'intérieur de la cavité 2040. 35 Il n'est pas amené d'hélium au passage 256 par suite du joint assuré par le diaphragme 1760, touchant l'anneau torique 2300 autour de l'orifice 256. Toutefois, quand la pression développée par l'échantillon de carotte 200 dépasse la valeur prédéterminée de la pression d'azote 2310 dans le tuyau 1770, le diaphragme 1760, comme indiqué à la figure 24, est soulevé dans le sens de la flèche 2400, permettant ainsi à l'hélium, comme indiqué par la flèche 2320, d'affluer au passage 256, puis aux réservoirs 270 ou 280. L'existence des gorges circulaires 2044 et des fentes radiales 2042 dans la cavité inférieure 2040 facilite la distribution de l'hélium présent dans le tuyau 2094

contre le diaphragme 1760.

De cette manière, quand l'hélium acquiert une pression prédéterminée telle que 552 kPa, le régulateur à d8me de la 15 figure 2 est activé et amène l'hélium, retiré de l'échantillon de carotte 200, à l'un des réservoirs 270 et 280 qui est sous la commande de la valve automatique de commutation 260. En service, un espacement est maintenu entre le diaphragme 1760 et l'anneau torique 2300 de la fente 2036 de sorte que la résistance à l'écoulement de l'hélium à travers l'interstice étroit ainsi formé a pour effet que la pression de gaz dans la cavité 2094 reste constante à

la valeur désirée de 552 kPa.

Les détails de la valve automatique de commutation 260 25 sont indiqués aux figures 21, 25 et 26. Deux obturateurs 2500 sont insérés dans les entrées 1604 et 1610 du fond 2000 du régulateur. Chaque obturateur 2500 présente une extrémité filetée 2502 avec une entrée 2504 pour recevoir l'azote venant soit du tuyau 1604 soit du tuyau 1606. L'ob30 turateur 2500 comprend une partie cylindrique principale 2510 ayant un passage de fluide 2520 disposé au centre, se terminant dans une extrémité ayant une fente pour anneau torique 2530 à laquelle est fixé un anneau torique classique

pour assurer un joint comme indiqué à la figure 16.

Au centre du passage 2050 est disposé un tiroir 2600.

Le tiroir, comme indiqué à la figure 26, comporte quatre gorges pour anneaux toriques 2602, 2604, 2608 et 2610 auxquelles sont fixés des anneaux toriques classiques comme indiqué à la figure 16. Entre les gorges 2602 à 2610 sont formées trois cavités 2612, 2614 et 2616. Le fonctionnement de la valve automatique de commutation 260 est indiqué à la figure 27. Quand la pression d'azote est amenée par le tuyau 16049 comme indiqué à la figure 16, l'azote, comme indiqué par la flèche 2700 à la 10 figure 27, pousse le tiroir 2600 contre l'obturateur 2500 de l'extrémité opposée. Dans cette orientation, l'hélium du réservoir 270 est amené, comme l'indique la flèche 2710, à travers l'orifice 262, autour de la région 2612 du tiroir 2600 et sort par l'orifice 226a vers l'atmosphère. En 15 même temps, l'hélium amené par l'orifice 256 comme indiqué par la flèche 2720 est amené autour de la région 2614, à travers l'orifice 264, au réservoir 280. Dans ce mode de fonctionnement, la troisième région 2616 bouche l'orifice 26b qui s'aère vers l'atmosphère. De la même façon, le tiroir 2600 fonctionne dans le sens opposé pour remplir le

réservoir 270.

Comme indiqué aux figures 20 et 22, le transducteur

de pression Pl est relié à l'orifice 258 et au passage 259.

Le passage 259 donne accès de façon continue à la région

2614 quelle que soit la position du tiroir 2600, pour mesurer la pression instantanée du réservoir en cours de remplissage.

Fonctionnement du système de perméamètre automatique Le fonctionnement de l'invention est indiqué aux figu30 res 28 à 33. A la figure 28, l'opérateur introduit manuellement les variables d'essai dans l'ordinateur 60. Les variables introduites comprennent les propriétés du fluide de carotte, les propriétés atmosphériques et d'autres paramètres

de la carotte tels que sa longueur, son diamètre, sa poro35 sité et sa perméabilité absolue.

L'ordinateur 60 calcule alors les constantes expérimentales, trace un axe de coordonnées sur le contrôleur et affiche les instructions de fonctionnement. Il attend alors une entrée supplémentaire de l'opérateur. Tout en 5 l'attendant, il lit et affiche les données pour tous les canaux, telles que la pression P1 dans les réservoirs, la pression d'aval P2, la lecture de la cellule de charge et la pression différentielle Pd de part et d'autre de l'échantillon de carotte. Il attend alors un signal de début de fonctionnement. S'il n'y en a pas, il décrit simplement un cycle et affiche les lectures de données. Si l'opérateur met en route le fonctionnement, il décrit un cycle par les deux réservoirs collecteurs de gaz 270 et 280 afin d'aérer les deux réservoirs à la pression atmosphérique comme ex15 pliqué à propos de la figure 27. Autrement dit, l'ordinateur, en passant par la ligne 62b, active sélectivement la valve automatique de commutation 260 pour aérer les réservoirs 270 et 280 à la pression atmosphérique. L'ordinateur prend

les lectures initiales de temps et de données et alerte 20 alors l'opérateur pour commencer l'injection de gaz.

A la figure 29, l'ordinateur 60 lit alors les canaux de temps et de données 62a à 62e. Le temps est obtenu de

l'horloge interne du système, alimentée par l'ordinateur 60.

Les canaux de données sont lus dans un ordre fixé: pres25 sion dans les réservoirs, P1; indication de la cellule de

charge, pression d'aval P2 et pression différentielle Pd.

Les données sont converties de signaux analogiques (tension) en signaux numériques par une carte d'interface accessible commercialement, contenue dans l'ordinateur 60, telle que le 30 modèle SGO4 fabriqué par ICS, 8601 Aero Drive, San Diego, CA 92123. L'ordinateur 60 calcule alors les incréments de temps écoulés, les volumes incrémentiels de fluides obtenus et les débits instantanés et la résistance à l'écoulement dans l'échantillon de carotte. Le système 60 vérifie les données acquises visà-vis de nécessités internes, pour voir si les conditions sont appropriées ou non pour utiliser les données acquises. Sinon, il vérifie pour voir si un commandement de fin de fonctiohnement a été reçu et si aucun commandement de fin de fonctionnement n'a été reçu,

il décrit à nouveau un cycle vers le début de l'organigramme de la figure 29. Autrement, le programme se termine.

Toutefois, si les conditions sont appropriées et si elles remplissent les conditions incrémentielles de temps et de volume, le système fait sur l'écran un graphique cumulatif 10 du pétrole obtenu et de la résistance et enregistre les données sur un disque mémoire. Ce cycle comprend l'acquisition d'un seul point de données. Le système 60 met alors à jour les conditions de temps et de volume cumulatif de sorte que l'acquisition de données est basée sur une dis15 tribution logarithmique de volume cumulatif. Le système décrit alors à. nouveau un cycle jusqu'au début de l'organigramme de la figure 29 pour attendre le prochain point de données. A la figure 30, le système 60 lit les propriétés d'identification de fonctionnement et de carotte dans le fichier de données qui a été mémorisé dans l'organigramme de la figure 29. Le système calcule alors les constantes de fonctionnement et la résistance de base. Les constantes de fonctionnement sont des valeurs telles que l'aire en section et le volume de pores de l'échantillon de carotte, et les temps de viscosité multipliés par la longueur de la cacotte et divisés par le produit de la perméabilité de la carotte et de l'aire. Il passe alors à la lecture du fichier de données pour obtenir les volumes de gaz et de pétrole 30 obtenus. Le système 60 détermine alors s'il s'est produit ou non une percée de gaz. Si ce n'est pas le cas, il rejette les données présentes et décrit un cycle. La percée de gaz est le point o du gaz injecté atteint pour la première fois la face de sortie de la carotte. A la suite de 35 la percée, il existe des conditions d'écoulement à deux phases. Par contre, si une percée de gaz s'est produite, le système lit le fichier de données en l'introduisant dans des séries de variables primaires: T, Q, Sg, delta P et PD, chacune de ces variables étant définie comme suit: T est le temps écoulé, en secondes, depuis le point choisi comme percée ou depuis le début de l'injection. Q est le volume cumulatif de gaz injecté à chaque orifice,

converti en pression moyenne dans la carotte.

Sg est la saturation moyenne de gaz dans la carotte. Elle 10 est numériquement égale au volume de pétrole tiré de la

carotte, multiplié par le volume de pores de l'échantillon.

Pd est la pression différentielle de part et d'autre de

l'échantillon en chaque point de données, en kPa.

Le système prend alors jusqu'à quinze lectures de Q 1 en fonction de T dans des séries de travail et régresse alors sur Q en fonction de T. Dans ce processus, une équation polynomiale du 3eme ordre est fixée au moindre carré, aux données recueillies pour

quinze points.

En partant de la régression des moindres carrés polynomiaux, on trouve les constantes définissant l'équation de la ligne. En chevauchant les séries de données en groupes de 5 points, on réalise une certaine régularisation, en même temps qu'une meilleure constance de résultats. En uti25 lisant l'équation de la ligne, formée pendant la régression, on applique la différentiation numérique pour trouver des

dérivés en chaque point de mesure.

Le système calcule alors le q en partant de dQ/dT, puis détermine si la série de données est complète ou non. Sinon, 30 le système décrit un cycle et si oui, le système calcule et mémorise R en chaque point, R étant déterminé comme suit: R = À p/ (q x (A P/q)base) A la figure 31, le système continue à lire au moins quinze valeurs de Sg et Q dans des séries de travail. Le système régresse alors sur Sg fonction de Q. Ce processus est similaire A celui qui est décrit plus haut, par lequel une équation polynomiale du 3ème ordre est adaptée à la série de données de Sg fonction de Q. Des dérivés de

l'équation obtenue sont alors calculées en chaque point.

Le système calcule alors Sg2 et fg2 en partant de dSg/dQ. Le système décrit un cycle Jusqu'à ce que la série 10 soit complète et alors il engendre au maximum quinze points de R et Q dans des séries de travail. Le système régresse sur R fonction Q comme ci-dessus de sorte qu'une équation est engendrée, adaptant les données dans le sens des moindres carrés, puis calcule R2 en partant de dR/dQ et conti15 nue Jusqu'à ce que la fin de ce fichier soit obtenue. Si c'est le cas, le système calcule le Kro, Krg en chaque point de données. Il passe alors à-la mémorisation des points de données choisis dans des séries et l'affiche sur l'écran. Quand il est complet, il trace les graphiques et imprime le rapport. Un exemple des graphiques est représenté aux figures 32 et 33 et un exemple des données imprimées sur le rapport est indiqué ci-dessous: Ka = 71410 md L 71698 cm Phi - 0 172 D - 2=525 cm Swc - 01000 ps - 4,15 MPa SF Krg Xro FF PVi

0,0494 0,0070 0,6293 0,3344 0,2

0,0804 0,0119 0,5461 0,4953 0,2

0,1324 0,0216 0,4174 0,6999 0,3

0,1773 0,0328 0,3124 0,8253 0,4

0,2125 0,0457 0,2248 0,9015 0,6

0,2467 0,0669 0,1721 0,9459 1,0

0,2794 0,0949 0,1408 0,9681 2,0

0,3110 0,1180 0,1063 0,9804 3,2

0,3430 0,1439 0,0768 0,9883 5,2

0,3763 0,4073 0,4437

0,4857

0,5198 0, 5585 0,5941 0,6309 10 0,6668

Les d Krg Kro Fg PVi

0,1715 0,0517 0,9933 8,8

0,2027 0,0363 0,9960 15,6 0,2379 0,0237 0,9978 27,8 0,2783 0,0136 0,9989 49,9

0,3164 0,0080 0,9994 88,3

0,3729 0,00oo43 0,9997 187,1 0,4391 0,0024 0,9999 393,3

0,5111 0,0013 0,9999 823,8

0,5862 0,000ooo6 1,0000 1718,1 tonnées imprimées sur le rapport comprennent des d'identification d'échantillon tels que la paramètresperméabilité absolue de la carotte, Ka; la porosité, Phi; la saturation d'eau présente dans la carotte, SWc! la lon15 - gueur de la carotte, L; le diamètre, D; et la pression appliquée au manchon du porte-carotte Hassler, Ps. Les données résultant des calculs sont présentées sous forme de tableau comme suit:

Sg = valeur de saturation de gaz correspondant aux perm6a20 bilités relatives indiquées.

Kg = perméabilité relative au gaz à chaque saturation, rapportée au Ka indiqué plus haut.

Kro= perméabilité relative au pétrole.

Fg = écoulement fractionnel de gaz, défini comme le débit 25 de gaz divisé par le débit instantané total à chaque saturation. PVi = volume de pores de gaz inJecté pour atteindre chaque

saturation. La valeur est liée à la pression moyenne d'écoulement dans la carotte de sorte qu'il est tenu 30 compte de la compression du volume de gaz.

La description ci-dessus de l'invention a été présentée

aux fins d'illustration et de description. La description

n'est pas prévue pour être exhaustive ni pour limiter l'invention à la forme précise décrite et d'autres modifications 35 et variations peuvent être possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. On a choisi et décrit le mode d'exécution afin de décrire le mieux possible les principes de l'invention et son application pratique, et de permettre ainsi à d'autres personnes qualifiées dans la branche d'utiliser au mieux l'invention sous divers modes d'exécution et diverses variantes qui sont appropriées à l'utilisation particulière envisagée.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Perméamètre relatif gaz-liquide automatisé pour déterminer la perméabilité relative gaz-liquide d'un échan5 tillon de carotte, caractérisé en ce qu'il comprend: une source de gaz; un porte-carotte enfermant l'échantillon de carotte à une pression prédéterminée; un organe d'amenée de gaz s'appliquant au sommet de 10 l'échantillon de carotte pour amener sélectivement le gaz de la source au sommet de l'échantillon de carotte; un système collecteur de liquide s'appliquant au bas de l'échantillon de carotte pour recueillir le liquide tiré de l'échantillon de carotte quand le gaz est amené au som15 met de l'échantillon de carotte; un organe de mesure de poids relié au système collecteur de liquide pour peser instantanément le liquide recueilli; un système collecteur de liquide s'appliquant au bas 20 de l'échantillon de carotte pour recueillir le gaz tiré de celui-ci quand ce gaz est amené au sommet de l'échantillon de carotte; un organe de mesure de pression relié au système collecteur de gaz pour mesurer instantanément la pression du 25 gaz recueilli; et un ordinateur relié aux organes de mesure de poids et de pression pour déterminer automatiquement la perméabilité relative gaz-liquide de l'échantillon de carotte sur la

base du poids instantané du liquide recueilli et de la 30 pression instantané du gaz recueilli.

2 - Perméamètre selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un applicateur de pression relié au porte-carotte et s'appliquant au sommet de la

carotte pour y appliquer la pression prédéterminée.

3 - Perméamètre selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'applicateur de pression est un vérin hydraulique. 4 - Perméamètre selon la revendication 2, caractérise en ce qu'il comprend en outre une pompe à vide et une

source d'azote reliée à l'applicateur de pression.

- Perméamètre selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le gaz de la source de gaz est l'hélium.

6 - Perméamètre selon la revendication 4, caractérisé 10 en ce que l'organe d'amenée de gaz est une valve d'entrée pouvant coopérer avec l'applicateur de pression, la valve d'entrée étant reliée à la source de gaz et à la source d'azote pour amener le gaz au sommet de la carotte sous

la commande de l'azote.

7 - Perméamètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valve d'entrée comprend: un piston; une tige ayant une extrémité supérieure reliée au bas du piston; un obturateur relié à l'extrémité inférieure de la tige, à l'opposé du piston, cet obturateur bouchant le sommet de ltéchantillon de carotte quand de l'azote est amené au sommet du piston et l'obturateur découvrant le sommet de l'échantillon de carotte pour permettre l'amenée de l'hé25 lium au sommet de l'échantillon de carotte en dessous du

piston quand l'azote est retiré du sommet du piston.

8 - Perméamètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élévateur s'appliquant au bas de l'échantillon de carotte et relié de façon amovible 30 au porte-carotte pour appliquer la pression prédéterminée

au bas de l'échantillon de carotte.

9 - Perméamètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système collecteur de liquide comprend: un tube de sortie en dessous du porte-carotte pour 35 diriger le gaz obtenu et le liquide obtenu, du bas de

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l'échantillon de carotte vers un tube collecteur; le tube collecteur pour recevoir le liquide obtenu; et un passage pour détourner le gaz obtenu dans le tube de sortie, du tube collecteur à un tuyau menant au système collecteur de gaz. - Perméamètre selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de mesure de poids est une cellule

de charge.

11 - Perméamètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tube collecteur présente une broche se dirigeant vers le bas en partant du centre du fond de ce

tube et qui s'applique à la cellule de charge.

12 - Perméamètre selon la revendication 1, caractéri15 sé en ce que le système collecteur de gaz comprend: un régulateur; un tuyau pour amener le-gaz obtenu du bas de l'échantillon de carotte au régulateur; et au moins un réservoir relié au régulateur pour stocker 20 le gaz obtenu venant du tuyau quand ce gaz dépasse une

quantité prédéterminée dans le régulateur.

13 - Perméamètre selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de mesure de pression comprend un transducteur de pression relié au(x) réservoir(s) pour 25 transmettre à l'ordinateur un signal proportionnel à la

pression instantanée du gaz obtenu dans le ou les réservoirs.

14 - Perméamètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ordinateur est capable de déterminer automatiquement la perméabilité relative gaz-liquide de l'échan30 tillon de carotte sur la base du poids instantané du liquide recueilli, de la pression instantanée du gaz recueilli et en outre de la pression différentielle instantanée du gaz de part et d'autre de l'échantillon de carotte et de la pression instantanée d'aval du gaz obtenu, le perméamètre 35 comprenant en outre:

260145!

un organe de mesure de pression différentielle placé de part et d'autre de l'échantillon de carotte et relié à l'ordinateur pour mesurer instantanément la pression différentielle du gaz de part et d'autre de l'échantillon de carotte; et un organe de mesure de pression d'aval s'appliquant au bas de l'échantillon de carotte et relié à l'ordinateur pour mesurer instantanément la pression d'aval du gaz obtenu.