DE2361811C2

DE2361811C2 - Verfahren zum Untersuchen von Erdformationen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2361811C2
Application number: DE2361811A
Authority: DE
Inventors: John C. Holden; Gary Q. Duncan Okla. Wray
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1983-03-10
Also published as: NO474673L; NO147280C; NL7316966A; IT1012533B; NO147280B; BR7309717D0; ES421426A1; GB1420485A; DK674573A; US3856085A; CA984287A; JPS5638757B2; ES426005A1; NL183310C; DE2361811A1; JPS5080201A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Untersuchen von Erdformationen mittels eines zu der Formation hin abgeteuften Bohrlochs, in dem ein Prüfrohrstrang, ein Packer und eine Prüfvorrichtung

angeordnet sind, die aus einem von über Tage aus betätigbaren, in Offenstellung einen zentralen, axial verlaufenden Kanal für große Durchflußmengen freigebenden Prüfventil besteht, wobei zum Abziehen des Formationsfluids zunächst die Prüfvorrichtung mit geschlossenem Prüfventil in das Bohrloch eingelassen, sodann oberhalb der Formation der Packer gesetzt und der Ringraum um den Prüfrohrstrang abgedichtet wird sowie abschließend das Prüfventil für das Einfließen des Formationsfluids in den Prüfrohrstrang geöffnet wird.

Es ist eine Vorrichtung zum Untersuchen von Erdformationen der vorgenannten Art bekannt (US-PS 34 99 487), bei welcher das große Durchflußmengen freigebende Prüfventil mechanisch über einen teleskopartigen Teil des Prüfrohrstranges von über Tage aus betätigt wird. Eine derartige Vorrichtung ist aufwendig und auch störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Untersuchen von Erdformationen der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die eine einfache und störunanfällige Betätigung des Prüfventils ermöglicht. Dies wird verfahrensmäßig erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für das Verschließen des Prüfventils in dessen Bereich eine vom Ringraumdruck abhängige erste Beaufschlagungskraft erzeugt wird, welche auf eine erste, die Schließstellung herbeiführende Kraftübertragungseinrichtung des Prüfventils übertragen wird, und daß zum Öffnen des

Prüfventils in dessen Bereich eine vom Ringraumdrock abhängige zweite Beaufsehlagungskraft erzeugt wird, welche auf eine zweite, die Offenstellung herbeiführende Kraftübertragungseinriehtung des Prüfventils übertragen wird.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen des Prüfventils an der Prüfvorrichtung eine vom Ringraumdruck abhängig? erste Krafterzeugungseinrichtung vorgesehen ist, deren Kraft auf eine erste, vom Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungseinrichtung übertragbar ist, und daß zum öffnen des Prüfventils an der Prüfvorrichtung eine vom Ringraumdruck abhängige zweite Krafterzeugungseinrichtung vorgesehen ist, deren Kraft auf eine zweite vom Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungseinrichtung übertragbar ist

Die Vorrichtung kann eine erste, vom Anheben und vom Aufholen des Prüfrohrstranges aus dem Bohrloch abhängige Hemmeinrichtung zur Beseitigung der ersten Kraft und eine zweite, vor. einer Steigerung des Drucks im Ringraum abhängige Hemmeinrichtung :ör die Entgegenwirkung gegen die zweite Kraft enthalten.

Das Prüfventil kann ein Drehkugelventil und ein das Drehkugelventil, welches in der Prüfvorrichtung in bezug auf die Längsrichtung eine im wesentlichen feste Stellung einnimmt,'tragendes Gehäuse enthalten, wobei die erste und die zweite kraftübertragende Einrichtung sich im wesentlichen längs des Prüfrohrstranges erstreckende und relativ dazu längs- und drehbewegliehe Arme, vom Drehkugelventil getragene und zu dessen Oberfläche radial verlaufende exzentrisch angeordnete Vertiefungen und von Armen getragene und von den Vertiefungen drehbar und gleitbar aufgenommene Nasenglieder vorgesehen sind, wobei ferner durch die Arme in Abhängigkeit von einer durch die erste und die zweite Kraft erzeugende Einrichtung auf sie ausgeübten Längskraft über die Nasenglieder und Vertiefungen eine Drehbewegung veranlassende Kraft auf das Drehkugelventil übertragbar ist und sie in der Längsrichtung und um den Umfang des Prüfrohrstranges frei beweglich sind, wenn sich die Lage der Vertiefungen während der Drehung des Drehkugelventils ändert.

Es können ferner eine wahlweise lösbare Verbindungseinrichtang für die Verbindung der ersten und der zweiten Kraft erzeugenden Einrichtung mit dem Prüfventil unterhalb des Prüfventils und oberhalb des Packers, in der Prüfvorrichtung enthaltene Wandungen zur Bildung einer im wesentlichen hindernisfreien Außenfläche der Prüfvorrichtung im Ringraum und ein im wesentlk-hen hindernisi'reier, in Längsrichtung verlaufender und im wesentlichen zentral angeordneter Axialkanal im Innern der Prüfvorrichtung für den freien Durchfluß großer Mengen Formationsfluid in Offenstellung des Prüfventils vorgesehen sein.

Die Erfindung wird anhand von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispielen dargelegt. Die Ausführung der Erfindung ist aber nicht auf die dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt. Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Querschnitt eines typischen ablandigen Aufbaus, der zur Prüfung von Schichten verwendet werden kann und einen Schicht-Prüfrohrstrang ucVr eine Gestängeanordnung in einem Unterwasserbohrloch zeigt, wobei der Schicht-Prflfrohrstrang nach oben zu einer schwimmenden Arbeit?- und Prüfstation verläuft,

Fig,2a und 2b einen entlang der Schnittlinie x-x anschließenden, vergrößerten, teilweise vertikalen Aufriß der Schicht-Prüfventilanordnung des in Pig.I gezeigten Schicht-Prüfrohrstranges, wobei sich die Prüfventilanordnung in einer geschlossenen Ventilstellung befindet,

Fig.3a und 3b einen entlang der Schnittlinie y-y anschließenden, vergrößerten, teilweise vertikalen Aufriß der Schicht-Prüfventilanordnung des in F i g. 1 gezeigten Schicht-Prüfrohrstranges, wobei sich die Prüfventilanordnung in einer offenen Ventilstellung befindet,

Fig.4a einen Querschnitt der zuvor genannten Schicht-Prüfanordnung entlang der Schnittlinie 4-4, wobei sich das Ventil in seiner normalen »Einführung«- oder vollständig geschlossenen Stellung befindet,

F i g. 4b noch einen Querschnitt der Prüfventilanordnung entlang der Schnittlinie 4-4, "'obei sich das Drehkugelventi! in einer teilweise gedrehten Stellung, während seiner Drehung in die offene Ventilstellung, befindet, und

Fig.4c einen Querschnitt der Prüfventilanordnung entlang der Schnittlinie 4-4, wobei sich das Drehkugelventil in einer vollständig geöffneten, wie in Fig.3a gezeigten Stellung befindet

Die Beschreibung der Erfindung beginnt als erstes mit einer Darstellung einer typischen Arbeiisumgebung und eines typischen Prüfrohrstranges und wird dann mit der Darstellung von Einzelheiten der verbesserten Merkmale des Prüfventils der vorliegenden Erfindung fortgesetzt zu weichen Merkmalen die Ringraumdruckabhängigkeit und die Fähigkeit des Prüfventils, sich ganz zu öffnen, gehören.

F i g. 1 zeigte eine typische ablandige Arbeitsumgebung.

Die in F i g. 1 dargestellte typische Umgebung, in der gearbeitet wird und der Proben entnommen werden, stimmt mit der in der US-PS 36 64 415 beschriebenen Umgebung überein. Um eine Beziehung leicht herstellen zu können, wurden für die diese Umgebung darstellenden Bezugszeichen in F i g. 1 der vorliegenden Zeichnungen dieselben Zahlen verwendet, wie für die gleichen Elemente dieser Umgebung in air Beschreibung der zuvor genannten US-Patentschrift 36 64 415.

In F i g. 1 der Zeichnungen bedeuten:

Nr. 1 eine schwimmende Bohrinsel oder Arbeitsstation,

Nr. 2 ein unter Wasser liegender Bohrplatz, Nr. 3 eine Bohrung,

Nr. 4 ein an der Bohrung 3 entlang führender Kohrstrang,

Nr. 5 die Schicht, deren Ergiebigkeit geprüft werden soll,

Nr. 6 das Innere der Bohrung 3,

Nr. 7 eine unter Wasser-Iiegende-Bohrlochkopfanordnung mit einem Ausbruchsventilmechanismus,

Nr. 8 eine sich zwischen dem Bohrlochkopf 7 Und der Arbeitsstation 1 erstreckende Unte'-wusserleitung,

Nr. 9 der Deckaufbau auf der Arbeilsstation I,

Nr. 10 ein Schicht-Prifrohrstrang (das heißt eine Anordnung von im allgemeinen rohrförmigen Bestandteilen, die zwischen der Schicht 5 und der Arbeitsstation 1 verlaufen und durch die

Unterwasserleitung 8 und die Bohrung hindurchführen),

Nr. 11 eine den Prüfrohrstrang 10 tragende Fördereinrichtung,

Nr. 12 ein die Fördereinrichtung 11 tragender Bohrturm,
Nr. 13 ein Bohrlochkopfverschluß am oberen Ende der Unterwasserleitung 8.

Nr. 14 eine Versorgungsleitung für eine Flüssigkeit zum Transport von Flüssigkeiten, wie etwa Schlamm in das Innere 6 des Bohrlochkopfes unterhalb des Ausbruchsventils der Anordnung 7.

Nr. 15 eine Pumpe, mit der ein Druck auf die Flüssigkeit

in der Leitung 14 ausgeübt wird, Nr. 16 ein den Prüfrohr- oder Leitungsstrang 10 umgebender Ringraum,

Nr. 17 ein zum Arbeitsplatz 1 verlaufender oberer Leitungsstrangabschnitt (gewöhnlich miteinander verschratibbare Leiiungsaöschniiie). Nr. 18 ein hydraulisch betätigter Leitungsstrang-wPrüfbaum«,

Nr. 19 ein Zwischenleitungsabschnitt, Nr. 20 eine ein Drehmoment übertragende Druck- und

Volumenausgleichs-Gleitverbindung, Nr. 21 ein Zwischenleitungsabschnitt, mit dem ein Packereinstellgewicht auf den unteren Abschnitt des Stranges ausgeübt wird, Nr. 22 ein Umlaufventil,
Nr. 23 ein Zwischenleitungsabschnitt, Nr. 24 ein oberes Druckregistriergerät und Gehäuse, Nr. 25 ein Ventil- und Probeneinschlußmechanismus, Nr. 26 ein unteres Druckregistriergerät und Gehäuse, Nr. 27 ein Packermechanismus,

Nr. 28 ein gelochtes Strahlrohr, durch das eine Flußverbindung zwischen dem Inneren des Prüfrohrstranges 10 und der Schicht 5 geschaffen wird.

Einzelheiten der Bestandteile 1 bis 28 und anderer möglicher Bestandteile sowie deren Einbau in der in F i g. 1 gezeigten Anordnung sind in den Spalten 3 bis 6 4n der US-PS 36 64 415 genau beschrieben; auf die gesamte Beschreibung dieser Patentschrift wird hier Bezug genommen, um eine Widerholung bei der Beschreibung dieser typischen Prüfumgebung zu vermeiden.

In den Spalten 3 bis 5 der zuvor genannten Patentschrift wird auf Patentschriften Bezug genommen, welche Einzelheiten verschiedener Bestandteile dieser typischen Anordnung der Erfindung zeigen, sowie auf US-Patentanmeldungen, welche solche bestimmte Bestandteile beschreiben. Auf die in Spalte 4 der obenerwähnten Patentschrift genannte Patentanmeldung 8 29 388 ist das US-Patent 35 84 684 erteilt worden. Auf die in den Spalten 3, 4, 5 und 6 erwähnte Patentanmeldung 8 82 856, die in Verbindung mit verschiedenen Bestandteilen erwähnt ist ist das US-Patent 36 46 995 erteilt worden.

Die Beschreibung einer typischen Umgebung sowie der geeigneten Informationsquellen hinsichtlich einer genauen Darlegung einer solchen Umgebung soll hier nicht in Einzelheiten ausgeführt werden, da dies nicht weiter zur Klärung der durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile beiträgt

In diesem Zusammenhang soll auch bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die in F i g. 1 gezeigte ablandige Umgebung und nicht auf die in F i g. 1 dargestellte typische Prüfrohrstrang-Anordnung beschränkt ist

Bei dieser Sachlage erweist es sich als geeignet, anhand einer typischen Arbeits- und Prüfumgebung, wie sie gezeigt ist, die den Aufbau und die Arbeitsweise betreffenden Einzelheiten des technischen Fortschrittes ■> zu betrachten, der durch die verbesserte Schicht-Prüfventil-Anordnung der vorliegenden Erfindung erzielt wird.

Das verbesserte Prüfventil der vorliegenden Anordnung ist in den F i g. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b und 4c in i'i verschiedenen Betriebszuständen gezeigt.

Die F i g. 2a und 2b, die entlang der Verbindungslinie x-x miteinander verbunden gehören, stellen die Prüfventil-Anordnung 100 der vorliegenden Erfindung im »Einführungs«- oder nicht aktivierten Zustand dar, ι > wobei das Ventil geschlossen ist. Die F i g. 3a und 3b zeigen die Prüfventil-Anordnung nach dem Einbau in einer Prüfstellung, wie z. B. in F i g. 1 gezeigt ist, wobei die Prüfpackeranordnung eingestellt und die Prüfventil-Änordnung in einem einem offenen Veniii enisprcchen-¹I) den Zustand gebracht worden sind.

Vor der Beschreibung der Arbeitsweise der Prüfventil-Anordr.ung 100 der vorliegenden Erfindung (entsprechend dem Mechanismus 25 im Prüfrohrstrang 10 der Fig. 1) werden zuerst die Bauteile der Anordnung "> beschrieben.

Wie aus der folgenden Aufzählung ersichtlich ist, enthält die Prüfventil-Anordnung 100 eine Ventileinheit 101, eiiw Betätigungs- oder »Energiew-Einheit 121 und eine trennbare Verbindungsvorrichtung 139 für die o wahlweise Verbindung oder Trennung dieser beiden Bestandteile. Im foigenden werden nun die Bestandteile der gesamten Ventilanordnung IiA) beschrieben. Inder Ventileinheit 101 bec.euten:

"> Nr. 102 ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse, zusammengesetzt aus im wesentlichen rohrförmigen schraubbar miteinander verbundenen Bestandteilen und versehen mit einem sich in der Längsrichtung erstreckenden n zentralen Flußweg 102a,

Nr. 103 ein Kegelventil mit einem axial verlaufenden Mittelweg 103a,

Nr. 104a

und 1046 am Umfang 1036 des Kugelventils 103 exzentrisch angeordnete Einschnitte, die zwischen der Flußstrecke 103a und dem Außenumfang 1036 des Kugelventils radial verlaufen, wie in den F i g. 2a, 3a, 4a, 4b und 4c gezeigt ist und die in bezug auf die Längsachsen der F i g. 2a und 3a spiegelbildlich angeordnet sind,

Nr. 105 ein im allgemeinen zylindrisches Ventilgehäuse, das mit dem Gehäuse 102 verbunden ist,

Nr. 106 ein oberer Kugelventilsitz, der vom Gehäuse 105 getragen wird und mit dem oberen Teil des Kugelventils 103 zusammenpaßt

Nr. 107 ein im allgemeinen ringförmiger unterer Ventilsitz, der für die ineinanderschiebbare oder vertikal gleitbare Bewegung innerhalb des Gehäuses 105 angebracht ist

Nr. 108 eine Spiralfeder, die vom Gehäuse 102 getragen wird und den unteren Sitz 107 gegen die untere Seite des Kugeiventils 103 und das Kugelventil 103 gegen den oberen Sitz 106 drückt,

Nr. 109a

und 1096 sich in der Längsrichtung erstreckende Betätigungsarme, die mit dem Kugelventil

Nr. HOa
und 110t

Nr.

Nr. ill

Nr. 112

Nr. 113
Nr. 114
Nr. 115

Nr. 116

Nr. 117
Nr. 118

Nr.

103 betätigbar verbunden und zu den Längsachsen der Fig. 2a und 3a spiegelbildlich angeordnet sind,

Nasenglieder, die von den Betätigungsarmen 109a und 1096 getragen werden und mit diesen verbunden sind. Jedes Nasenglied ist im wesentlichen kugelförmig, wobei die Achsen der Nasenglieder im wesentlichen radial von der Längsachse des Priifrohrstranges wegführen. Das Nasenglieü HOa wird drehbar und gleitbar innerhalb der exzentrischen Vertiefung 104a aufgenommen und das Nasenglied 1106 wird innerhalb der exzentrischen Vertiefung 1046 drehbar und gleitbar aufgenommen. Die beiden Nasenglieder 110a, 1106 liegen hinsichtlich der Längsachse der F i g. 2a und 3a spiegelbildlich zueinander,
eine am oberen Ende einer ausziehbaren Mitnehmermuffe ausgebildete umfänglich verlaufende nach außen zeigende Nut. Im Inneren der umlaufenden Nut sind untere, radial nach innen verlaufende Flanschabschnitte 109c enthalten, die mit den entsprechenden Betätigungsarmen 109a und 1096 verbunden sind und um den Umfang gleiten können, so daß die Betätigungsarme 109a und 1096 in der Nut 111 eine umfänglich gleitende Bewegung um die Längsachse des Prüfrohrstranges ausführen können, während sie sich 30 Nr. in der Längsrichtung mit der Muffe 112 bewegen,

eine im allgemeinen rohrförmige und zylindrische Mitnehmermuffe, die mit dem unteren Ende des Gehäuses 105 ineinander verschieb- 35 Nr. bar verbunden ist Die Mitnehmermi ^rre 112 kann in sich verschoben werden und kann aus einer äußeren verschiebbaren Muffe 113 und einer inneren verschiebbaren Muffe 114 zusammengesetzt sein, welche durch zwei 40 Nr. zusammenwirkende Gliederlager 113a und 114a miteinander verbunden sind, so daß zwischen den Bestandteilen 113 und 114 eine einen toten Gang darstellende Verbindung 115 besteht, 45 Nr.

ein äußerer rohrförmiger Bestandteil der Muffe 112,

ein innerer verschiebbarer Bestandteil der Muffe 112,

eine tote Gang-Einrichtung mit gegenseitig zusammenwirkenden Widerlagern 113a und 114a, die eine begrenzte ineinanderschiebende Bewegung der Muffenglieder 113 und 114 Nr. J28 erlauben, jedoch eine gleichzeitige Abwärtsbewegung dieser Glieder veranlassen, wenn das Widerlager 114a nach unten in die Verbindung mit dem Widerlager 113a bewegt wird,

ein zeitweilig betätigtes Umgehungsventil, mit dem während des Auseinanderschiebens der Muffen 113 und 114 der Druck innerhalb der inneren zentralen Strecke 102a der Prüfventil-Anordnung über und unter dem Kugelventil 103 ausgeglichen wird,
radial nach außen verlaufende Umgehungsöffnungen, die in der Muffe 114 angeordnet sind,
Umgehungsöffnungen, die an einem radial

nach innen ungeordneten Muffenabschnitt 1026 des Gehäuses 102 angeordnet sind und mit den Öffnungen 117 derart zusammenwirken, daß sie ein verschiebbares Muffenventil 116 bilden, welches mit dem Umgehungsweg

119 verbunden ist,

ein Umgehungsweg, der zwischen den öffnungen 118, um den Umfang der Muffe 112, um das Ventil 103 und um das Ventilgehäuse 105 verläuft und mit einem Umgehungsweg

120 verbunden ist, welcher eine Verbindung mit dem Inneren oder zentralen Weg 102a des Prüfrohrstranges über dem Ventil 103 schafft, ein Weg 120 im Gehäuse 102, der eine Flußverbindung zwischen dem Umgehungsweg 119 und dem Inneren 10a der Prüfrohrstrang-Anordnung schafft.

in der uetätigungseinheic i2i bedeuten:

Nr. ein im allgemeinen rohrförmiges Gehäuse aus im allgemeinen rohrförmigen miteinander schraubbar verbundenen Bestandteilen und mit einem zentralen, im allgemeinen in der Längsrichtung verlaufenden Weg 122a,
ein im allgemeinen rohrörmiger kraftübertragender Stößel, der innerhalb des Gehäuses 122 in der Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist,

ein ringförmiger Kolben, der am äußeren Umfang des kraftübertragenden Stößels 123 sitzt und innerhalb des Zylinderabschnitts 125 des Gehäuses 122 verschiebbar aufgenommen wird.

ein im allgemeinen ringförmiger, radial nach innen geöffneter Zylinder, der am inneren Umfang des Gehäuses 122 ausgebildet ist und den ringförmigen Kolben 124 verschiebbar aufnimmt.

Öffnungen, die am Umfang des Gehäuses 122 ausgebildet sind und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Bohrlochringraum 16 und dem Inneren des Zylinders 125 über dem ringförmigen Kolben 124 bilden,
eine Spiralfeder, die unterhalb des Kolbens 124 angeordnet ist und im Zylinder 125 getragen wird, so daß eine Vorspannung zwischen dem Gehäuse 122 und der Unterseite des Kolbens 124 erzeugt und der kraftübertragende Stößel 123 in die obere oder ventilschließende Stellung, wie in F i g. 2a ist gedrückt wird,
Gas enthaltende Kammern, die mit dem unteren Ende des Zylinders 125 verbunden sind und sich vom Zylinder 125 aus nach unten innerhalb des Gehäuses 122 erstrecken. Die Kammer 128 kann z. B. mit Stickstoffgas gefüllt sein, das an der Oberflächenstation 1 vor dem Einbau des Gerätes Atmosphärendruck oder einen relativ niedrigen Druck haben könnte,

ein vertikal gleitender, im allgemeinen ringförmiger »Schwimm«-Kolben, der innerhalb der Gaskammer 128 in einem ringförmigen zyünderartigen Bereich, der durch die radial getrennten Gehäuseabschnitte 1226 und 122c gebildet wird, verschiebbar aufgenommen wird,

Nr. 130 eine vom Ringraumdruck abhängige Vorkammer, die innerhalb des Gehäuses 122 liegt und mit dem unteren Ende des Schwimmkolbens

129 verbunden ist,

Nr. 131 ein verschiebbarer Kolbenschieber, der wahlweise die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Vorkammer 130 und dsm Bohrloch-Ringrauni 16 herstellen oder unterbrechen kann,

Nr. 132 ein äußerer Muffenabschnitt 132 des Kolbenschiebers 131,

Nr. 133 ein innerer Muffenabschnitt des verschiebbaren Schiebers 131 mit einem Widerlager 133a, mit dem die Schiebbewegung der Bestandteile 132 und 133 durch das Eingreifen in die Widerlager 132a und 132b begrenzt wird, welche wie der Muffenabschnitt 132 vom unteren Abschnitt des die Muffe 1226 enthaltenden Gehäuses 122 getragen werden iinA ς·*^ς fcstS ^*"!!""" !·■ bfiZU™ ^a"f ^*Ή untern Abschnitt des Gehäuses 122 einnehmen,

Nr. 134 eine Ventilöffnung in der Muffe 132,
Nr. 135 Ventilöffnungen an der Muffe 133, die mit den Öffnungen 134 in Verbindung gebracht werden, wenn sich das Prüfventil 100 im »Einführungs«-Zustand befindet, so daß zwischen dem Ringraum 16 und der Vorkammer

130 eine Flüssigkeitsverbindung besteht,

Nr. 136 eine Vorspannungs-Spiralfeder, die zwischen dem Flansch 133a und dem Widerlager 1326 angeordnet ist und die Muffe 133 in die in F i g. 2b gezeigte obere Stellung drückt, wo die Öffnungen 135 und 134 miteinander verbunden sind und der Flansch 133a an das Widerlager 132a anstößt,

Nr. 137 ein Keilnutverbindungsstück, das die Muffe 133a und den Gehäuseteil 1226 verbindet. Durch diese Anordnung kann im Kolbenschieber 131 ein Drehmoment übertragen werden, wobei das Drehmoment durch die Prüfventil-Anordnung übertragen werden kann, um, wem es erforderlich ist, solche Tätigkeiten wie die Handhabung der Packeranordnung zu bewirken,

Nr. 138 ein schematisch gezeigter, wahlweise betätigbarer Hemmechanismus, der in Abhängigkeit von einem außergewöhnlichen Druck im Ringraum 16 dem Einfluß des durch die Öffnung 126 am Kopf des Kolbens 124 wirkenden Ringraumdruckes entgegenwirkt oder diesen ausgleicht Dieser Hemmechanismus kann eine zerbrechbare öffnung oder ein zu öffnendes Ventil enthalten, weiche in Abhängigkeit von einem ausreichenden Obermaß des Ringraumdruckes wahlweise betätigt werden können, um eine Flußverbindung zwischen dem Ringraum 16 und der Gaskammer 128 herzustellen. Durch dieses ausreichende Übermaß des Ringraumdruckes kann z. B. am zerbrechbaren Wandabschnitt oder zu öffnenden Ventilteil des die Kammer 128 umgebenden Gehäuses 122 ein Druckunterschied entstehen, so daß diese Wandabschnitte geöffnet werden und über dem Weg 128 eine Flußverbindung zwischen dem Ringraum 16 und der Unterseite des Kolbens 124 hergestellt werden.

In der lösbaren Verbindung 139 bedeuten:

Nr. 140

Nr. 141

eine lösbare Gewindeverbindung, welche die Gehäuse 102 und 122 abnehmbar verbindet,
eine lösbare und wahlweise betätigbare Gewindeverbindung, welche den Mitnehmermuffenteil 114 mit dem kraftübertragenden Stößel 123 verbindet. Die Ganghöhen der Gewindeverbindungen 141 und 140 würden gleich sein, so daß gleichzeitig auch eine Trennung der Ventileinheit 101 und der Betätigungseinheit 121 durch Auseinanderschrauben möglich ist.

Wie man bei der Betrachtung der herkömmlichen Methoden, die bei der Herstellung und Benützung einet Bohrgestänges eine Rolle spielen, erkennt, kann es sich bei den bisher beschriebenen Bestandteilen um Segmsntstück? har>d?ln_; rlas heißt um Stücke, die aus Vielfachbestandteilen hergestellt werden. Üblicherweise sind solche Bestandteile im allgemeinen rohrförmig und durch ein Gewinde oder auf andere Weise miteinander verbunden, damit der gesamte Zusammenbau, die Zerlegung und die Bedienung des Bohrgerätes erleichtert wird.

Es wird insbesondere festgestellt, daß das Drehkugelventilgehäuse 105 ein Segmentstück sein kann und aus dem in der Längsrichtung verbundenen Bestandteilen, welche mit dem Gehäuse 102 abnehmbar verbunden sind, hergestellt werden kann. Wie in der Zeichnung (z. B. F i g. 2a und 4a) schematisch gezeigt ist, enthält das Drehkugelventilgehäuse 105 umfänglich verlaufende Seitenwandöffnungen 105a, damit die Arme 109a und 1096 mit ihren in den Kugeleinschnitt eingreifenden Nasengliedern HOa und 1106 um den Umfang herum gleiten können.

In den F i g. 4a bis 4c ist die umlaufende öffnung 105a so dargestellt, daß sie sich vollständig zwischen den Arbeitsstellungen der Arme 109a und 1096 erstreckt und diese Arbeitsstellungen umschließt. Es ist jedoch beabsichtigt, in der Längsrichtung verlaufende Zwischenträger im Gehäuse 105 an einer zwischen den in Fig.4b gezeigten Armpositionen liegenden Stelle vorzusehen. Ein solcher Zwischenträger ist nicht dargestellt, damit die Darstellung der in den F i g. 4a bis 4c gezeigten Armbewegungen nicht unübersichtlich wird.

Nachdem die Grundbestandteile eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Prüfventil-Anordnung 100

so zusammen mit dem Aufbau beschrieben worden ist, soll nun die Betriebsweise dieses Bohrgerätes betrachtet werden.

Als erstes wird die »Einführungs«- oder »Ruhe«-Stellung der Prüfventil-Anordnung beschrieben.

Die Fig.2a und 2b zeigen die Anordnung der Bestandteile der Prüfventil-Anordnung 100 während der »Einführung« des Prüfrohrstranges 10 (d. h. wenn der Prüfrohrstrang 10 in das Bohrloch 3 gesenkt wird) und vor jenem Zeitabschnitt, in dem der Druck der

Bohrflüssigkeit im Raungraum 16 erhöht wird, um die Anordnung 100 zu veranlassen, das Ventil zu öffnen.

Wie in F i g. 2a gezeigt ist, übt die Spiralfeder 127 eine nach oben wirkende Kraft auf die miteinander verbundenen Stößel 123 und 114 aus, wobei durch Anstoßen des Widerlagers 114a der Muffe 114 an dem ringförmigen Widerlager 1136 der Muffe 113 είπε Hubkraft auf die Muffe 113 ausgeübt wird. Die auf die Muffe 113 ausgeübte Hubkraft hebt die Arm? lOSa und

1096 in die in den F i g. 2a und 4a gezeigte obere Stellung, wobei die Kugelventilveriiefungen 104a und 1046 mit den Nasengliedern 110a bzw. 1106 zusammenwirken, so daß das Kugelventil in der in Fig. 2a geschlossenen Stellung gehalten wird. Dieses Ventil befindet sich dann in einer geschlossenen Stellung, wenn das Widerlager 123a des Stößels 123 an das Widerlager 122a des Gehäuses 122 anstößt. In dieser geschlossenen Stellung ist die Kugel gedreht, so daß die Längs- oder Mittelflußstrecke 103a quer oder senkrecht zur Ventilanordnungs-Strecke 102a verläuft und diese Strecke sperrt.

Während des »Einführungs«-Zustandes der Ventilbestandteile sind die Umgehungsöffnungen 117 und 118 versetzt, so dt;D die den Umgehungsweg steuernden Ventile 116 geschlossen sind.

Die Betätigungseinheit 121 ist, wie in Fig.2b gezeigt ist, während ihrer »Einführung« derart angeordnet, daß sich der Schwimmkolben 129 am Boden der Gaskammer 128 befindet und der Kolbenschieber 131 sich in einem offene-; Zustand befindet, d. h. daß die Öffnungen

134 und 135 eine Flußverbindung zwischen dem Bohrringraum und der Flüssigkeits-Vorkammer gewähren. Dieser geöffnete Zustand des Kolbenschieber 131 wird durch die vorspannende Wirkung der Spiralfeder 136 beibehalten, welche das Bestreben hat, die Muffen in dem in F i g. 2b gezeigten Zustand, in dem die öffnungen aneinanderliegen, zu halten, während der Gerätestrang 10 in dem Bohrloch frei herabhängt.

Im folgenden wird der »Einführ«-Vorgang beschrieben.

Wenn der Gerätestrang 10 in das Bohrloch gesenkt wird, wird der Ringraumdruck über die Öffnungen 126 zum Zylinder 125 am Kopf des Kolbens 124 und durch die öffnungen 134 und 135 auch auf die Unterseite des Schwimmkolbens 129 übertragen. Durch die Übertragung des Ringraumdruckes auf die Unterseite des Kolbens 129 wird der Ringraumdruck durch das Gas in der Kammer 128 auf die Unterseite des Kolbens 124 weitergeleitet.

Auf diese Weise wird während des »Einführungs«-Zustandes der Prüfrohrstranges 10 der Kolben 124 in einem fließenden Druckgleichgewicht gehalten, während der Druck des Gases in den Kammern 130 und 128 ununterbrochen zunimmt sowie der hydrostatische Ringraumdruck mit größer werdender Tiefe der Ventilanordnung 100 wächst. Diese Zunahme des Gasdruckes in der Kammer 128 hat eine Aufwärtsbewegung des Schwimmkolbens 129 zu einem mittler η Abschnitt des zylinderförmigen Bereichs 128a zur Folge, wie im wesentlichen in F i g. 3b gezeigt ist.

Wenn das Gerät in eine geeignete Tiefe gesenkt ist, kann der Packer 27 betätigt und eingestellt werden, nach der Einstellurg des Packers bewirkt eine Verminderung der durch die Fördereinrichtung 11 ausgeübten Hubkraft eine nach unten schiebende Bewegung des Kolbenschiebers 131, so daß das Ventil geschlossen wird, das heißt, daß die öffnungen 134 und

135 gegeneinander versetzt werden, wie in Fig.3b gezeigt Durch dieses Schließen des Ventils 131 wird der Ringraumdruck in der Kammer 130 aufgefangen und auf diese Weise innerhalb der Gaskammer 128 festgehalten, so daß der auf die Unterseite des Kolbens 124 wirkende statische Ringraumdruck (d. h, der an den Öffnungen 135 und 134 auftretende hydrostatische Höhendruck) verwendet werden kann. Auf diese Weise wird, wenn der Prüfrohrstrang 10 eingebaut Ist, durch die Zusammenwirkung des hydrostatische;· Rmgraumdrukkes und der Vorspannung der Spiralfeder 127 der Kolben 124 nach oben in die ventilschließende Stellung gedrückt.

Im rodenden wird die Tätigkeit des Prüfventils besrh^r'5ben.

Um das Ventil 3 zu öffnen und in die in Fig. 3b gezeigte Stellung zu bringen, muß der Flüssigkeitsdruck im Ringraum 16 in der Nachbarschaft der öffnungen 126 vergrößert werden. Dies wird durch die Betätigung

ίο der Pumpe 15 erreicht, die den Ringraum 16 über die Leitung 14 unter Druck setzt, wie in der US-PS 36 64 415 im wesentlichen beschrieben ist: dies kann aber auch durch andere, den Ringraum unter Druck setzende Vorrichtungen erreicht werden.

Nachdem das Muffenventil 131 geschlossen worden ist, wird eine Vergrößerung des Druckes im Ringraum 16 durch die Öffnungen 126 nur zur oberen Seite des Kolbens 124 übertragen, wobei die Druckvergrößerung x. B. durch die Tätigkeit der Pumpe 15 erreicht wird, welche von der Oberflächenstation 1 aus über die Leitung 14 den Ringraum 16 unter Druck setzt.

Eine solche geeignete Vergrößerung des Ringraumdruckes wird, wobei der Pumpdruck von der Oberflächenstation 1 aus gesteuert wird, auf diese Weise übei die Öffnung 126 eine ventilöffnende, nach unten gerichtete Kraft auf den Kolben 124 ausüben.

Unter der Wirkung dieser nach unten gerichteten Kraft wird sich die Muffe 114 nach unten bewegen. Während eines Abscnnittes dieser Abwärtsbewegung bringt die Muffe 114 die Umgehungs- oder Ausgleichsöffnungen 117 und 118 in Verbindung. Während sich die öffnungen in Verbindung befinden, wird der Druck innerhalb des Weges 102a über und unter dem Kugelventil 103 durch die Umgehungswege 119 und 120 ausgeglichen. Durch diesen Druckausgleich kann das Kugelventil relatix leicht die Arbeitsbewegung ausführen, das heißt, daß dadurch eine außergewöhnliche Reibung zwischen dem Kugelventil und den entsprechend verbundenen Ventilsitzen 106 und 107 verhindert wird.

Die fortgesetzte Abwärtsbewegung der Muffe 114, die in Abhängigkeit von der Abwärtsbewegung des Kolbens 124 und der damit verbundenen Muffe 123 stattfindet, veranlaßt, daß das Widerlager 1 ί -> a das Widerlager 113a berührt, so daß auf die Arme 109a und 1096 eine nach unten ziehende Kraft ausgeübt wird, wodurch diese relativ zur Kugel 103 in der Längsrichtung nach unten bewegt werden.
Die Abwärtsbewegung der Arme 109a und 1096 relativ zur Kugel 103 (weiche in bezug auf das Gehäuse 102 in der Längsrichtung eine feste Stellung beibehält) veranlaßt, daß die vom Arm getragenen Nasenglieder HOa und 1106 und die exzentrisch angeordneten Vertiefungen 104a und 1046 des Kugelventils 103 zusammenwiken und das Ventil öffnen.

Wenn diese Kugel öffnende Bewegung beginnt, scheint sich die Stellung der Vertiefungen 104a und 1046 in bezug auf den Umfang zu verschieben, wenn das Gerät im Querschnitt, das heißt in der Längsrichtung, betrachtet wird, wie in Fig.4b gezeigt ist Diese Verschiebung der Umfangsstellung der Vertiefungen 104a und 1046 verursacht eine um den Umfang führende Gleitbewegung oder Konvergenz der Arme 109a, 1096 und der damit verbundenen Nasenglieder, wie hauptsächlich in F i g. 4b gezeigt ist, und zwar so lange, bis die Vertiefungen iO4a und 1046 auf einer quer verlaufenden Mittelebene des Kugelventils zu liegen kommen. Während dieser Bewegung führen die Nasenglieder

13 14

llOa und 1106 relativ zu den dazugehörigen Vertiefun- Schichtprüfventil 3 und drückt das Ventil 3 in die in

gen 104a und 1046 eine Dreh-, Gleit- und Schiebbewe- F i g, 2a gezeigte geschlossene Stellung,

gung aus, wobei diese Bewegungen durch eine im Es ist auch zu erkennen, daß die verbesserte ^j

wesentlichen kugelförmige Segmentform der Nasenglie- Prüfventilanordnung 100 eine vom Rjngraumdruck Jj

der llOaundllOfrerleichtertwird. 5 abhängige, das sich ganz öffnende Schicht-Prüfventil ~^!i.

Durch eine fortgesetzte Abwärtsbewegung des öffnende Einrichtung umfaßt, die durch die Bestandteile ■' Kolbens 124 werden die Bestandteile der Ventileinheit 126,125,124,123,112,109a und 1096 gebijdet wird.

101 in die in den Fig.3a und 4c gezeigte Stellung In dieser ventflöffnenden Einrichtung ist eine zweite, gebracht Da sich die Vertiefungen 104a und 1046 nach vom Ringraumdrück abhängige kraftefzeugende Ein- -vj unten unter die quer verlaufende Mittelebene des io richtung enthalten, die durch die Bestandteile 126,125 Kt Kugelventfls bewegen, verschieben sich die Vertiefun- und 124 gebildet wird. Diese zweite krafterzeugende 8 gen 104a und 1046 nach rückwärts zu den ursprüngli- Einrichtung arbeitet in Abhängigkeit vom Flüssigkeits- Ij chen in F i g. 4a gezeigten Stellungen, so daß die Arme druck im Ringraum 16 des Bohrloches 3 in der Nähe des p 109a und 1096 veranlaßt werden, eine um den Umfang Schichtprüfventils 3 und erzeugt in dem Bohrloch 3 eine f| gleitende Trennbewegung auszuführen. 15 zweite, über die öffnungen 126 nach unten auf den %

Während der um den Umfang führenden Gleitbewe- Kolben 124 wirkende Kraft Die ventilöffnende

gung der Arme 109a und 1096 wird dann durch ein Einrichtung enthält zusätzlich eine zweite, vom

entsprechendes Zusammenwirken der zylindrischen Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungseinrich- ^?t

Außenflächen' 109c/ und 109e der Arme 109a und 1096 tung, die in diesem Fall mit der ersten Kraftübertra- ⁿ

mit den zylindrischen Innenflächen 142 des Gehäuses 20 gungseinrichtung übereinstimmt und von den Bestand- (

102 eine aufrechte oder längsgerichtete Ausrichtung teilen 124,123,112,109a und 1096 gebildet wird. Diese -, festgelegt Kraftübertragungseinrichtung überträgt die zweite, >~

Wenn sich das Kugelventil in der in Π g. 3a vom Ringraumdruck erzeugte Kraft auf das vollständig *

gezeigten, voll geöffneten Stellung befindet, das heißt, geöffnete Schichtprüfventil 3 und drückt dieses Ventil in J

wenn das Muffen widerlager 113a das obere Ende der 25 die in F ig. 3a gezeigte vollständig geschlossene *■

Gehäusemuffe 1026 berührt, wird die Bewegung der Stellung. Ventilteile angehalten, wobei das Kugelventil in die voll Die zusammengesetzten Bestandteile, die

do PfllfrohÄlranges 10 anil übereinstiimm. Durch » °''^nende Sdndtt-Pniftaitil scMieOsnde Bnnch.

diese Überstimmung wird ein im wesentlichen hinder- . .. **" _. , , ., _ . , . ,

η sfreier, einen relaüv großen Fluß zulassender Mittel- ²> *« ^vom *™^S*J"* ΐ^"⁸'^ £* ?'? ^ga"^Z

weg geschaffen, der durch die Ventilanordnung 101 und „ °^ffnende Sch'cht-Pmfvent.l öffnende Emnchtung.

die Kraftübertragungseinheit 121 in der zentralen- und ³^ das vollstand.g öffnende Sch.cht-Prüfvent.1 selbst

Längsrichtung des Prüfrohrstranges 10 verläuft 35 umfassen, arbeiten zusammen und schließen und öffnen Ein solcher Mittelweg ist nicht nur der Übertragung das Ventil 3 in Abhängigkeit von den Änderungen des

von großen und gleichmäßigen Flußgeschwindigkeiten Flüssigkeitsdruckes im Ringraum 16, während sie einen

der Schichtflüssigkeiten, sondern auch der Durchleitung relativ ungehinderten Fluß der Schichlflüssigkeit zentral

von Prüfgeräten, Arbeitsgeräten usw. durch den in und längs des Schicht-Prüfrohrstrangs 10 durch die

gesamten Prüfrohrstrang dienlich. Überdies kann ein an 40 Schicht-Prüfventilanordnung 100 erlauben, wenn sich

den in der F i g. 1 mit 26 bezeichneten Ort angeordnetes das Ventil 3 in der in Fig. 3a gezeigten vollständig

Druckmeßgerät durch das offene Ventil 100 herausge- offenen Stellung befindet

holt werden, wenn der Prüfvorgang beendet ist Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß mit

Wie zu sehen ist, läßt sich das Kugelventil 103 einem vom Ringraumdruck abhängigen und betätigten

dadurch zyklisch schließen und offenen, indem einfach 45 Prüfventil eine vollständige Öffnung und ein hoher und

der Druck der Bohrflüssigkeit im Ringraum 16 in der ununterbrochener Fluß in einem Prüfgestänge ermög-

Nähe der Ventilanordnung 100 zyklisch erhöht oder licht wird,

gesenkt wird. Die durch den auf die Oberfläche der Gaskammer 128 fcj

An dieser Stelle läßt sich erkennen, daß die ausgeübten Druck auftretenden Gefahren werden durch ΐ Bestandteile 131,130,129,128,124,123,112,109a und so die Erzeugung eines eine Wirkung ausübenden Vor- ?j

1096 eine vom Ringraumdruck abhängige, das sich ganz druckes in dieser Kammer beseitigt, wenn das Gestänge ρ

öffnende Schicht-Prüfventil schließende Einrichtung in das Bohrloch hinabgesenkt wird. μ

bilden. In dieser Schließeinrichtung ist eine erste vom Zu dem Zeitpunkt, wenn das Gestänge aus dem "Jj

Ringraumdruck abhängige krafterzeugende Einrichtung Bohrloch zurückgeholt wird, das heißt, wenn es f

enthalten, die durch die Bestandteile 131,130,129,128 55 angehoben wird, öffnet sich automatisch das Muffen- SJ

und 124 gebildet wird. Diese erste vom Ringraumdruck ventil 131 (was ein Ergebnis des durch die Hubvorrich- gj

abhängige krafterzeugende Einrichtung arbeitet in tung 11 bewirkten Hebvorganges ist, der durch die f

Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck im Ringraum 16 Federkraft 136 verstärkt wird). Durch diese Öffnung des ^

und im Bohrloch 3 in der Nähe der Schichtprüfventilan- Muffenventils 131 kann der Druck in der Kammer 128 |

Ordnung und erzeugt im Bohrloch 3 eine erste Kraft, die ao sich automatisch auflösen oder verbraucht werden, da i

durch die Kammer 130 und die Gaskammer 128 nach das Gestinge angehoben wird.

oben auf die Unterseite des Kolbens 124 wirkt. Diese Wenn das Gestänge an die Oberflächenstation 1

Ventilschließvorrichtung enthält zusätzlich eine erste gebracht worden ist, sind daher die Arbeiter nicht mehr

vom Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungsein- gefährlich hohen Druckwerten in der Gaskammer 128 richtung, die von den Bestandteilen 124, 123, 112, 109a 65 ausgesetzt, wenn das Gestänge auseinandergenommen

und 1096 gebildet wird. Diese Kraftübertragungsein- oder mit dem Gestänge umgegangen wird,

richtung überträgt die zuvor genannte erste, vom Ist die Betätigungseinheit 121 von der die Probe

Ringraumdruck erzeugte Kraft auf das ganz geöffnete aufnehmenden Ventilanordnung 101 abgetrennt und

unterhalb dieser angeordnet (die Anordnung tOl enthält eine Probe der Sehichtflüssigkeit im Inneren des Innenwegs 100a und über dem geschlossenen Ventil 103), so ist es möglich, einen Teil des die Probe der Schichtflüssigkeit enthaltenden Gestänges von der Betätigungseinheit abzutrennen und die Probe unversehrt an einen geeigneten Analyseort zu bringen.

Die hindernisfreie äußere Beschaffenheit des Gestänges erleichtert die Bewegung in das und aus dem Bohrloch und verbürgt eine wirksame äetätigung des Gestänges in Abhängigkeit von den Ringraumdruckänderungen. In ähnlicher Weise erleichtert der relativ ungehinderte, zentral und in der Längsrichtung verlaufende Flußweg der Prüfventilanordnung relativ hohe und ununterbrochene Flußgeschwindigkeiten der Schichtflüssigkeiten während des Bohrprüfvorganges. Solch ein »vollständig offener« Flußweg erlaubt zusätzlich den Transport von zusätzlichen Arbeits-, Prüf- oder Untersuchungsgeräten durch die gesamte Länge des Prüfrohrstranges während der Bohrungsprüf- und Ergänzungs- oder Auswertungsarbeiten.

Durch den besonderen Aufbau der das Drehkugelventil haltenden und betätigenden Bauteile, so wie diese beschrieben wurden, wird ein besonders stabiler und zuverlässiger Drehkugelventilmechanismus geschaffen, der in besonderer Weise einen entweder unter oder oberhalb dem Ventil wirkenden Flüssigkeitsdruck aufnehmen und diesem widerstehen und Aufwärts- oder Abwärtsströmungen einschränken kann.

Zusätzlich zur Hemmwirkung des Muffenventils 31, das eine erste Hemmvorrichtung zum Unschädlichmachen des Einflusses der auf die Unterseite des Kolbens 124 wirkenden Ringraumdruckänderungen und zum Unschädlichmachen des Ringraumdruckes in der Kammer 128 beim Emporheben des Gestängestranges und bei dessen Herausnahme aus dem Bohrloch, kann die Prüfventilanordnung 100 mit einer zweiten Hemmvorrichtung 138 versehen werden, wie zuvor bemerkt wurde. Eine solche zweite Hemmvorrichtung 138 kann verschiedene Formen besitzen, die zerreißbare Einrichtungen, Einrichtungen die geöffnet werden können, oder Verriegelungseinrichtungen, die wahlweise geöffnet werden können, enthalten, welche in Abhängigkeit von einem außergewöhnlichen Ringraumdruck das Ventil schließen und in dieser geschlossenen Stellung halten.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung natürlich in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann, weiche von dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel abweichen.

Zum Beispiel kann ein Paar gleichzeitig betätigbarer, in der Längsrichtung angeordneter Ventilanordnungen 100 verwendet werden, um eine Probe einer Schichtflüs

sigkeit nicht nur innerhalb des Prüfrohrstranges, sondern zwischen in der Längsrichtung voneinander getrennte DrehkugeJventileinriehtungen oder vollständig öffnende Schichtprüfventileinrichtungen einzuschließen. Dies könnte, wenn es gewünscht wird, durch eine zylindrische, Schichtflüssigkeit aufnehmende Probekammer bewirkt werden, die zwischen einer am unteren Ende der zylindrischen Kammer angeordneten Einrichtung 100, wie in den Zeichnungen gezeigt, und einer weiteren Anordnung 100 liegt, welche über der die Probe aufnehmenden rohrförmigen Kammer, jedoch umgekehrt in bezug auf die in den vorliegenden Zeichnungen gezeigte Stellung angeordnet ist

Mit dieser Anordnung wäre es möglich, die Betätigungseinheiten von jedem Ende der Probenkammer abzutrennen, wobei die Ventileinheiten an ihrem Platz gelassen werden, so daß eine Probe einer eingeschlossenen Schichtflüssigkeit abgesondcr* wird.

Die Erfindung kann in Verbindung mit dem hier beschriebenen Prüfrohrstrang mit einem Umlaufventil und einer lösbar verbundenen, ringraumdruckabhängigen Betätigungs- oder kraftübertragenden Einheit ausgeführt werden, wie in der US-Patentschrift 38 50 250 beschrieben ist Ein solches Umlaufvendl könnte unter der Ventilanordnung und über dem Packer 27 angeordnet oder als Ventileinrichtung 22 an einem Ort über dem Prüfventil 100 (das heißt der Ventileinrichtung 25 in Fig. 1) benützt werden. Auf die Beschreibung dieser US-Patentschrift wird hier verwiesen.

Was die Ringraumdruckbetätigung der Vorkammer 128 anbelangt, so läßt sich ein größeres Verständnis der Einzelheiten dieses Grundgedankens aus der US-Patentschrift 38 58 649 gewinnen. Auf die Beschreibung dieser US-Patentschrift sei hier ebenfalls verwiesen.

Es soll auch bemerkt werden, daß die Steuerung der Relativgeschwindigkeiten der Bewegung der verschiebbaren Bauteile der Prüfventilanordnung durch die Verwendung einer bewegungshemmenden Vorrichtung durchgeführt werden kann, von der typische Ausführungsbeispiele in den US-Patentschriften 36 64 415 und 34 99 487 dargelegt sind.

Es soll außerdem zur Kenntnis genommen werden, daß andere vollständig öffnende Ventilglieder als die beschriebenen Drehkugelventile unter bestimmten Umständen verwendet und daß Drehkugelventil betätigende Mechanismen, die von den hier beschriebenen abweichen, benützt werden können. So können z. B. unter bestimmten Umständen solche Beiäiigungsmechanismen für das Drehkugelventil benutzt werden, die in den US-Patentschriften 34 99 487, 34 35 897 oder 33 47 318 beschrieben sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Untersuchen von Erdformationen mittels eines zu der Formation hin abgeteuften Bohrlochs, in dem ein Prüfrobrstrang, ein Packer und eine Prüfvorrichtung angeordnet sind, die aus einem von über Tage aus betätigbaren, in Offenstellung einen zentralen, axial verlaufenden Kanal für große Durchflußmengen freigenden Prüfventfl besteht, wobei zum Abziehen des Formationsfluids zunächst die Prüfvorrichtung mit geschlossenem Prüfventil in das Bohrloch eingelassen, sodann oberhalb der Formation der Packer gesetzt und der Ringraum um den Prüf rohrstrang abgedichtet wird sowie abschließend das Prüfventil für das Einfließen des Formationsfluids in den Prüfrohrstrang geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verschließen des Prüfventils in dessen Bereich eine vom Ringra^nidruck abhängige erste Beaufschlagungskraft erzeugt wird, welche auf eine erste, die Schließstellung herbeiführende Kraftübertragungseinrichtung des Prüfventils übertragen wird, und daß zum öffnen des Prüfventils m dessen Bereich eine vom Ringraumdruck abhängige zweite Beaufschlagungskraft erzeugt wird, welche auf eine zweite, die Offenstellung herbeiführende Kraftübertragungseinrichtung des Prüfventils übertragen wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Prüfrohrstrang, einem Packer und einer Prüfvorrichtung, die aus einem von über Tage aus betätigbaren, in Offenstellung einen zentralen, axial verlaufenden Kanal für große Durchflußmengen freigebenden Prüfventil besteht, das Einrichtungen zum öffnen t.id Schließen des Ventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen des Prüfventils (101) an der Prüfvorrichtung (100) eine vom Ringraumdruck abhängige erste Krafterzeugungseinrichtung (128 bis 131, 124) vorgesehen ist, deren Kraft auf eine erste vom Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungseinrichtung (124,123, 112, 109a, iO9b) übertragbar ist, und daß zum Öffnen des Prüfventils (101) an der Prüfvorrichtung (100) eine vom Ringraumdruck abhängige zweite Krafterzeugungseinrichtung (124 bis 126) vorgesehen ist, deren Kraft auf eine zweite vom Ringraumdruck abhängige Kraftübertragungseinrichtung (124, 123, 112, 109a, 1096; übertragbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine erste, vom Anheben und vom Aufholen des Prüfrohrstranges (10) aus dem Bohrloch (3) abhängige Hemmeinrichtung (131) zur Beseitigung der ersten Kraft und durch eine zweite, von einer Steigerung des Drucks im Ringraum (16) abhängige Hemmeinrichtung (138) für die Entgegenwirkung gegen die zweite Kraft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfventil (101) ein Drehkugelventil (103) und ein das Drehkugelventil (103), welches in der Prüfvorrichtung (löö) in bezug auf die Längsrichtung eine im wesentlichen feste Stellung einnimmt, tragendes Gehäuse (105) enthält, und daß die erste und die zweite kraftübertragende Einrichtung sich im wesentlichen längs des Prüfrohrstranges (10) erstreckende und relativ dazu längs- und drehbewegliche Arme (109a, 109b), vom Drehkugelventil (103) getragene und zu dessen Oberfläche (lO3ibJ radial verlaufende exzentrisch angeordnete Vertiefungen (104s, 1046; und von den Armen (lÖ9a, 1096J getragene und von den Vertiefungen (Wa, 104Z>; drehbar und gleitbar aufgenommene Nasenglieder (110a, 11 Ob) enthalten, wobei durch die Arme (109a, 1096; in Abhängigkeit von einer durch die erste und die zweite Kraft erzeugenden Einrichtung auf sie ausgeübten Längskraft über die Nasenglieder (110a, HOtyund Vertiefungen (104s, 1046;ehU eine

ίο Drehbewegung veranlassende Kraft auf das Drehkugelventil (103) übertragbar ist und sie in der Längsrichtung und um den Umfang des Prüfrohrstranges (10) frei beweglich sind, wenn sich die Lage der Vertiefungen (104a, 1Mb) während der Drehung des Drehkugelventils (103) ändert

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine wahlweise lösbare Verbindungseinrichtung (139) für die Verbindung der ersten uad der zweiten Kraft erzeugenden Einrichtung mit dem Prüfventil (101) unterhalb des Prüfventils (101) und oberhalb des Packers (27), durch in der Prüfvorrichtung (100} enthaltene Wandungen (102, 122, 122c) zur Bildung einer im wesentlichen hindernisfreien Außenfläche der Prüfvorrichtung im Ringraum (16) und durch einen im wesentlichen hindernisfreien, in Längsrichtung verlaufenden und im wesentlichen zentral angeordneten Axialkanal (103a, 102a) im Inneren der Prüfvorrichtung (100) für den freien Durchfluß großer Mengen Formationsfluid in Offenstellung des Prüfventils (101).