DE2840014A1

DE2840014A1 - Bohrlochtestwerkzeug

Info

Publication number: DE2840014A1
Application number: DE19782840014
Authority: DE
Inventors: George Frederick Kingelin
Original assignee: Gulf Research and Development Co
Current assignee: Gulf Research and Development Co
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1979-03-22
Also published as: US4134452A; NO150812B; DE2840014C2; FR2423627B1; FR2423627A1; CA1088413A; NO150812C; GB2004314B; GB2004314A; NO783101L

Description

DR. JOACHl.V. STEhFENS

DIPLOM-CHEMIKER UND PATENTANWALT

D-8032 LOCHHAM/MONCHEN MOZARTSTRASSE 24 TELEFONi (089) 87 25 51 TELEXt (05) 29830 staff d

MEIN ZEICHENi Kelly-115

13. September 1978

GULF RESEARCH & DEVELOPMENT COMPANY, Pittsburgh, Pennsylvania 15230, U.S.A.

Bohrlochtestwerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von öl, Gas oder Wasser aus Bohrlöchern oder -schachten bzw. Brunnen. Im besonderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die sich zur Messung der in einer bestimmten Tiefe des Bohrlochs herrschenden Bedingungen eignet und die mit Hilfe eines Drahtseils bzw. -zuges in ein Bohrloch od.dgl. eingeführt, dort verankert und wieder heraufgeholt werden kann.

Es ist zuweilen notwendig, ein Werkzeug in ein Bohrloch einzuführen und darin zu verankern, um den Teil des Bohrlochs unterhalb des Werkzeugs von dem Teil des Bohrlochs

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oberhalb des Werkzeugs zu isolieren. Es kann beispielsweise nützlich sein, die Temperatur oder den Druck von Bohrlochfluiden in einer bestimmten Tiefe des Bohrlochs zu messen. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den gesamten Aufwärtsstrom durch ein Bohrloch in einer ausgewählten Tiefe durch einen Durchflußmesser zu leiten, um sich Informationen zu verschaffen, die für die Fluidgewinnung aus dem Bohrloch von Bedeutung sind. Wenn die Prüfung des Bohrlochs abgeschlossen ist₉ entfernt man die beim Test verwendeten Werkzeuge oder Instrumente, um Strömungshindernisse zu beseitigen oder um das Einfahren anderer Werkzeuge in das Bohrloch zu gestatten. Die zur Prüfung verwendeten Werkzeuge oder Instrumente sind zweckmäßig so beschaffen, daß sie mit Hilfe eines Drahtzuges in das Bohrloch eingeführt, dort verankert und betätigt und wiederum mit dem Drahtzug hochgezogen werden können, damit das Bohrloch in dem vor dem Test vorhandenen, vollständig offenen Zustand hinterlassen wird.

Die Isolierung eines tieferen Bereichs eines Bohrlochs von einem höheren Bereich wird gewöhnlich durch Verankerung eines DichtungsStücks (packer) im Bohrloch vorgenommen. Zahlreiche Dichtungsstücke werden mechanisch verankert bzw. eingesetzt, indem man einen Teil des DichtungsStücks in Rotation versetzt, um zu bewirken, daß sich eine Buchse längs eines Gewindes bewegt und dadurch Kräfte gegenüber den Enden eines Dichtungselements ausübt₉ welche das Dichtungselement derart verformen, daß es in die Innenwand des Futterrohres (Casing) oder sonstigen Rohres im Bohrloch oder dergleichen eingreift. Um dis relative Umdrehung der Teile des Dichtungsstücks zu erzielen, werden solche Dichtungsstücke gewöhnlich an der Verrohrung in das Bohrloch eingeführt und umfassen ein Reibungselement_s welches in die Wand des Futterrohres oder sonstigen Rohres eingreift, in welchem es verankert wird, damit die Rotation des DichtungsStücks bei der Rotation der

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Verrohrung, an welcher es in das Bohrloch eingeführt wird, verhindert wird. Ein anderer Typ eines Dichtungsstücks wird in das Bohrloch an der Verrohrung eingefahren, und"ein Stopfen oder Bolzen wird in das Dichtungsstück versenkt, damit keine Strömung durch dessen unteres Ende erfolgen kann. Anschließend pumpt man Flüssigkeit durch die Verrohrung hinunter, um einen hydraulischen Druck aufzubauen, welcher kolbenartige Elemente in Bewegung versetzt, die die Dichtungselemente zur Verankerung des Dichtungsstücks zusammendrücken. Sowohl die mechanisch verankerten als auch die hydraulisch verankerten Dichtungsstücke erfordern eine Bohrausrüstung bzw. einen Bohrturm, mit deren (dessen) Hilfe die Verrohrung, an welcher das Dichtungsstück angebracht ist, in das Bohrloch eingeführt und nach Abschluß des Tests wieder aus dem Bohrloch entfernt wird. Wenn sich die Prüfung über einen ausgedehnten Zeitraum erstrecken soll, muß der Bohrturm entweder während des Tests am Bohrloch verbleiben oder nach Abschluß des Tests ein zweites Mal zur Beseitigung des DichtungsStücks herbeigefahren werden. Wenn das Dichtungsstück im Bohrloch zurückgelassen wird, führt es zu einer^:einschneidenden Verengung der Bohrlochöffnung und kann die anschließende Förderung aus dem Bohrloch stören. Ein mechanisch verankertes Dichtungsstück, welches zur Isolierung des unteren Teils des Bohrlochs für eine Prüfvorrichtung dient, ist in der US-PS 2 702 474 beschrieben.

Um die Kosten eines Bohrturms zum Einführen und bedarfsmäßigen Wiederherausziehen von Dichtungsstücken einzusparen, wurden bereits mit Drahtseilen gehandhabte Dichtungsstücke entwickelt. Solche Dichtungsstücke weisen eine beträchtliche Länge auf, welche Gleitelemente (slips) und die Dichtungselemente umfaßt, über welchen ein sehr geringer Spielraum zwischen der Innenwand der Verrohrung und dem Dichtungsstück freibleibt. Wegen der Länge der drahtseilbetätigten Dichtungsstücke, über welcher ein sehr klei-

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ner Spielraum zur Verrohrung vorhanden ist, ist die Einführung der Dichtungsstücke in die Verrohrung schwierig und das Zurückholen häufig unmöglich,, Eine Verbiegung, Verdrehung oder Abflachung der Verrohrung verhindert häufig den Einsatz von drahtzugbetätigten Dichtungsstücken. Aus= serdem verhindert eine Lochfraßkorrosion, Rillenbildung bzw. Anfressung oder sonstige Schädigung der Verrohrung während des Gebrauchs oft die Erzielung einer Dichtung, welche die für genaue Prüfungen des Bohrlochs erforderliche Kontrolle gestattet.

Zum Gebrauch für empfindliche elektrische Elemente, welche eine Stromleitung erfordern, wurden elektrisch angetriebene Dichtungsstücke entwickelte Solche Dichtungsstücke sind in den US-PSen 3 503 444 und 3 542 126 beschriebene Diese Dichtungsstücke werden an einer elektrischen Drahtleitung bis zur gewünschten Tiefe eingeführte Mit Hilfe eines im Dichtungsstück angebrachten Elektromotors werden dann Dich= tungselemente zusammengedrückt und nach außen gegen die Wand der Verrohrung oder des Casing bewegt, in der (dem) das Dichjtungsstück verankert wirdo Zuweilen wird ein flexibles, beutelartiges Dichtungsstück mit Hilfe einer motorgetriebenen Pumpe aufgeblasene Die US~PSen 3 503 444 und 3 542 126 beschreiben Testwerkzeuge zur Messung von Bedingungen in einer bestimmten Tiefe eines Bohrlochs, bei denen das Dichtungsstück mit Hilfe eines Elektromotors ver~ ankert wird« Diese Dichtungsstücke sind ebenfalls ziemlich lang j haben einen sehr geringen Spielraum und erfordern außerdem für ihren Betrieb Stromenergie„ Der nach der Verankerung des Dichtungsstücks auftretend© Inergieverlust kam schwerwiegende Folgen haben_o

In der US-PS 4 051 897 ist ein Werkzeug beschrieben, das in ©in Bohrloeh eingeführt₉ verankert bsw₀ abgesetzt und aus

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dem Bohrloch nach Beendigung des im Bohrloch durchgeführten Tests zurückgeholt werden kann. Das Werkzeug wird in einem herkömmlichen, handelsüblichen Halte- bzw. Befestigungsdorn (locking mandrel) verankert, welcher ebenfalls an einem Drahtseil in das Bohrloch eingefahren und in einem Verankerungsnippel verankert werden kann. Für jede verschiedene Größe des Befestigungsdorns wird ein eine andere Größe aufweisendes Werkzeug des aus der US-PS 4 051 897 bekannten Typs benötigt. Auf dem einschlägigen Gebiet liegen auch die US-PSen 3 198 257 lind 3 633.670.

Durch die Erfindung wird ein Werkzeug zur Prüfung von Bohrlöchern oder -schachten oder dergleichen geschaffen, welches mit einen weiten Größenbereich aufweisenden Haltebzw. Befestigungsdornen verwendet werden kann. Das Werkzeug umfaßt eine Halte- bzw. Befestigungseinrichtung, welche am unteren Ende eines Halte- bzw. Befestigungsdorns angebracht ist. Die Befestigungseinrichtung weist eine in der Längsrichtung durch ihre volle Länge verlaufende, zentrale Bohrung auf. Durch die Befestigungseinrichtung verläuft ein Schaft bzw. Stiel, der dafür ausgebildet ist, an einem Drahtseil geführt zu werden, und der Dichtungsringe aufweist, welche in die Wand der zentralen Bohrung der Befestigungseinrichtung eingreifen, um eine Strömung zwischen dem. Schaft bzw. Stiel und der Befestigungseinrichtung zu verhindern. Ein als Teil der Befestigungseinrichtung ausgebildetes Halteorgan weist Nasen oder Mitnehmer (dogs) auf, welche sich beim Anheben des Schaftes aus einer Sperrstellung, in welcher sie die Befestigungseinrichtung mit dem Schaft in Eingriff bringen, in eine nichtsperrende Stellung, welche das Herausziehen des Werkzeugs aus dem Befestigungsdorn gestattet, radial bewegen. Ein Druckentlastungskanal gestattet beim Emporheben des Werkzeugs einen Ausgleich des Drucks oberhalb und unterhalb des Befestigungsdorns, wodurch das Strömen um die Dichtungsein-

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richtungen und durch den Kanal ermöglicht wird. Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung an ihrem oberen Ende ein Zwischenbzw. Übergangsstück auf, welches mit dem unteren Ende des Befestigungsdorns verbunden ist. Das Zwischenstück am unteren Ende des Befestigungsdorns gestattet die Verwendung ■ eines Schaftes mit einer einzigen Größe mit Befestigungsdornen beliebiger Größe, welche mit den üblicherweise in Öl- oder Gasbohrlöchern verwendeten Verrohrungen beliebiger Größe eingesetzt werden.

Es folgt eine kurze Erläuterung der beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein schematischer Vertikalschnitt durch ein in einem Bohrloch angeordnetes erfindungsgemäßes Werkzeug;

Fig. 2 ist ein schematischer Teil-Vertikalschnitt durch die Befestigungs- und Druckentspannungseinrichtungen des Werkzeugs in der Stellung, welche die Druckminderung zur Vorbereitung des Herausziehens des Werkzeuges aus dem Bohrloch gestattet; und

Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Druckentspannungskanals.

Es folgt eine Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform.

Figur 1 veranschaulicht einen Teil eines Bohrschachts mit einem in die Bohrung eingesetzten Futterrohr (Casing) 10 und einem in das Futterrohr eingeführten Rohrstrang (tubing string) 12. Der Rohrstrang weist einen Verankerungsnippel auf. Nach der herkömmlichen Praxis zur Fertigstellung von Bohrlöchern bringt man im Rohrstrang einen oder mehrere Verankerungsnippel an, um die bedarfsmäßige Montage von Werk-

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zeugen für den Betrieb oder die Prüfung des Bohrlochs zu erleichtern. Der Verankerungsnippel 14 weist eine zentrale Öffnung auf, welche in der Längsrichtung durch den Nippel und eine sorgfältig bearbeitete oder polierte Innenwand verläuft, um eine Abdichtung gegenüber der Innenwand zu gewährleisten, welche das Strömen durch den Verankerungsnippel verhindert. Verankerungsnippel bestehen gewöhnlich aus einem korrosionsbeständigen Legierungsstahl, damit während der Gebrauchszeit des Rohrstranges eine glatte innere Oberfläche beibehalten wird. Eine Befestigungsnut bzw. -tasche 16 in der inneren Oberfläche des Verankerungsnippels erlaubt das Festmachen eines Befestigungsdorns im Verankerungsnippel.

Der allgemein mit "18" bezeichnete Befestigungs- bzw. Haltedorn weist an seinem oberen Ende einen innenseitigen Fangbzw. Laschenansatz (fishing neck) 20 auf, welcher benützt wird, wenn der Befestigungsdorn an einem Drahtseil in die Verrohrung eingeführt oder nach beendetem Gebrauch des Befestigungsdorns aus der Verrohrung entfernt wird. Andere Arten von Befestigungsdornen können eine unterschiedliche Anordnung zur Einführung und zum Herausziehen, wie einen äußeren Fang- bzw. Laschenansatz, aufweisen. Der Befestigungsdorn weist Sperrklinken (locking dogs) 22 auf, welche durch Federn nach außen in die im Verankerungsnippel befindliche Befestigungsnut 16 zum Festmachen des Befestigungsdorns im Verankerungsnippel gedrückt werden. Die äußere Oberfläche des Befestigungsdorns umgebende Dichtungselemente 24 ergreifen die polierte Innenwand des Verankerungsnippels, um das Strömen zwischen der äußeren Oberfläche des Befestigungsdorns und dem Verankerungsnippel zu verhindern. Befestigungsdorne stellen handelsübliche Vorrichtungen dar, welche verbreitet in Bohrlöchern eingesetzt werden. Ein typischer Befestigungsdorn ist der auf Seite 4524 des Composite Catalog 1976-1977 dargestellte Dorn vom Typ X Otis.

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Die Befestigungsdorne werden in den verschiedensten Größen für den Gebrauch mit Verrohrungen erzeugt, welche Innendurchmesser im Bereich von z.B«, etwa 2,54 bis 17,78 cm (etwa 1 bis 7 in.) aufweisen. Die Befestigungsdorne werden an einem Drahtseil in die Bohrlöcher oder dergleichen eingeführt, darin verankert und wieder mit dem Drahtseil hochgezogen.

Am unteren Ende des Befestigungsdorns ist eine allgemein mit "26" bezeichnete Befestigungseinrichtung angebracht= Die Befestigungseinrichtung weist an ihrem oberen Ende ein Zwischen- bzw. Übergangsstück 28 auf, das über eine Gewindeverbindung 30 mit dem unteren Ende des Befestigungsdorns· verbunden ist. Das Zwischenstück weist eine in der Längsrichtung hindurch verlaufende zentrale Öffnung auf, welche sich praktisch von der Öffnung durch den Befestigungsdorn bis zu einem gewünschten, zur Aufnahme des Schaftes des erfindungsgemäßen Werkzeugs vorgesehenen Durchmesser verjüngt (vgl_o die nachstehenden Erläuterungen),, Die durch das Verbindungsstück verlaufendes sich verjüngende bzw. konische zentrale Öffnung ist Vorzugs= weise sorgfältig bearbeitet oder geschliffen, damit ein Sitz bzw« Auflager 32 geschaffen wird, der bzw_o das zur Aufnahme einer Kugel oder eines Bolzens für den bedarfsmäßigen Verschluß des unteren Endes des Befestigungsdorns ausgebildet ist«,

Mit dem unteren Ende des Verbindungsstücks 28 ist ein Hai·= teorgan 34 verbundene Das Halteorgan 34 ist ein rohr= förmiges Element₅ dessen äußere Oberfläche an ihrem unteren Ende verjüngt ist (wie bei 36 angezeigt), damit die Führung des Werkzeugs durch die Verrohrung erleichtert wirdo In der Xnnemirand des Halteorgans 34 befinden sich mehrere Hülsen bzw» Buchsen 38„ die in Abständen rings um·.

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das Halteorgan angeordnet sind. Jede Hülse bzw. Buchse 38 ist zur Aufnahme einer Sperrnase bzw. -nocke (locking dog) 40 ausgebildet. Die Sperrnocken werden durch zusammengedrückte Federn 39 einwärts gegen die zentrale Öffnung gepreßt. Die inneren Enden der Spermocken 40 sind verjüngt (wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht), so daß eine geneigte untere bzw. obere Schulter 44 bzw. 46 für die Bewegung der Sperrnocken geschaffen werden (vgl. die nachstehenden Erläuterungen).

Oberhalb der Hülsen bzw. Buchsen 38 befindet sich ein Druckausgleichkanal 48, welcher sich durch die innere Oberfläche des Halteorgans 34 an im vertikalen Abotand voneinander befindlichen Stellen öffnet. Der Druckausgleich- bzw. -entspannungskanal 48 kann unterhalb der Hülse bzw. des Hohlraums 38 oder im Verbindungsstück 28 angeordnet sein, wie Fig. 3 zeigt. Vorzugsweise ist der Druckausgleichkanal im Halteorgan 34 anstatt im Verbindungsstück angeordnet, damit die Bauweise des Verbindungsstücks einfach und billig bleiben kann, da Verbindungsstücke mit mehreren unterschiedlichen Größen für den^N Gebrauch in Bohrlöchern mit Verrohrungen unterschiedlicher Größen benötigt werden, während für zahlreiche Verrohrungsgrößen ein einziges Halteorgan eingesetzt werden kann.

Das Werkzeug umfaßt einen allgemein mit "50" bezeichneten Schaft bzw. Stiel, welcher dafür ausgebildet ist, an einem Drahtseil in das Bohrloch eingeführt, im Befestigungsdorn verankert und nach beendetem Gebrauch des Werkzeugs an einem Drahtseil aus dem Bohrloch herausgezogen zu werden. Der Schaft umfaßt ein längliches zylindrisches Element 52, welches an seinem unteren Ende verjüngt ist und eine zentrale Öffnung 54 aufweist, die sich in der Längsrichtung durch den Schaft erstreckt und an dessen

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unterem Ende mündet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schaft 52 an seinem oberen Ende mit einem Hohlkörper 56 verbunden, welcher eine zentrale Kammer 58 aufweist, die dafür ausgebildet ist, ein Instrument zur Messung eines Zustande bzw. Parameters im Bohrloch aufzunehmen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist in der Kammer 5 8 eine Druckmeßeinrichtung 60 angebracht. Die Druckmeßeinrichtung 60 ist über einen elektrisch leitenden Draht 62 mit einer Anzeige- oder Registriereinrichtung am oberen Ende des Bohrlochs verbunden, wodurch an dieser Stelle eine unmittelbare Druckablesung ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist dafür ausgebildet, eine Anzahl verschiedener Zustände bzw. Parameter im Bohrloch zu messen, und ist nicht auf die Bestimmung des Drucks in der Höhe des Werkzeugs im Bohrloch beschränkt. Man kann beispielsweise auch ein Temperaturmeßinstrument in der Kammer 58 anbringen. Manchmal kann es zweckmäßig sein, wenn durch das obere Ende der Kammer Kanäle verlaufen, damit das Strömen von Fluiden durch die Öffnung 54 im Schaft beziehungsweise in der Stange (stinger) und nach außen in die Verrohrung des Befestigungsdorns ermöglicht wird, wobei eine Durchflußmeßeinrichtung in der Kammer 58 montiert ist. Das obere Ende des Werkzeugs ist mit einem Fang- bzw. Laschenkopf (fishing head) 64 ausgestattet, welcher die Entfernung des Werkzeugs -aus dem Bohrloch erleichtert. Zuweilen kann das Drahtseil bzw. die Leitung 62· jedoch zur Einführung des Werkzeugs in das Bohrloch und zum Herausziehen des Werkzeugs aus dem Bohrloch ausreichen.

Am unteren Ende des Schaftes 52 befinden sich mehrere Schlitze bzw. Vertiefungen 66, in welchen die Sperrnockensitze bzw. -aufnahmeelemente 68 in Abständen um den Schaft zur Ausrichtung mit den Sperrnocken 40 angebracht sind. Die Sperrnockensitze weisen in ihrer nach außen gerichte-

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ten Oberfläche eine Nut bzw. Kerbe 70 zur Aufnahme der Nocken 40 auf. Die Enden der Nut sind in Anpassung an die Enden der Nocken geneigt. Die Sperrnockensitze 68 werden in den Schlitzen 66 durch Federn 72 nach oben gedrückt. Die nach außen zugekehrte Oberfläche der Sperrnockensitze 68 unterhalb der Nut 70 ist allmählich nach innen geneigt und bildet dadurch eine Mitnehmeroberfläche 73, welche dafür ausgebildet ist, die Nocken 40 bei der Einführung des Schaftes in das Bohrloch auswärts zu bewegen.

Oberhalb des Niveaus der Schlitze 66 befinden sich Dichtungselemente 74, welche als 0-Ringe dargestellt sind, die in einer den Schaft 52 umgebenden Rille bzw. Nut 76 angebracht sind. Die Dichtungselemente sind am Schaft so angeordnet, daß sie die Innenwand des Halteorgans unmittelbar unterhalb des Druckausgleichkanals 48 erfassen, wenn der Schaft in der gewünschten Position befestigt wird.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Werkzeugs wird der Befestigungsdorn 18 mit der Befestigungseinrichtung 26, welche an seinem unteren Ende festgemacht wird, vereinigt und an einem Drahtseil in das Bohrloch eingeführt. Der Befestigungsdorn wird am Verankerungsnippel in herkömmlicher Weise verankert, wobei die Sperrklinken 22 in die Nut bzw. Vertiefung 16 im Verankerungsnippel einrasten. Der Schaft 50 wird mit dem Hohlkörper 56 vereinigt, welcher am oberen Ende des Schaftes befestigt wird. In der Kammer 58 wird ein Instrument 60 angebracht, dessen elektrische Leitung durch das geschlossene obere Ende des Hohlkörpers 56 nach oben verläuft. Der Schaft wird durch die Verrohrung in den Befestigungsdorn 52 hinabgesenkt und das verjüngte untere Ende des Schaftes bewegt sich abwärts unter die Nocken 40 und drückt diese in die Hülsen bzw. Buchsen zurück. Bei fortschreitendem Hinabsenken des Schaftes ergreift die allmählich geneigte Schulter der Sperrnockensitze 68 unterhalb

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der Nuten 70 die obere Oberfläche 46 der Nocken 40 und drückt letztere in die Hülsen bzw. Buchsen 58. Wenn der Schaft bis zu einer Stelle hinabgesenkt wird, an der die Nuten 70 in den Sperrnockensitzen 68 mit den Nocken 40 fluchten, pressen die zusammengedrückten Federn 39 die Nocken 40 in die Nuten 70, wodurch der Schaft an Ort und Stelle befestigt wird,, Die stärker geneigten oberen Enden der Nuten 70 üben auf die Nocken keine genügende seitliche Kraft aus, um die Nocken nach außen zu bewegen,. Wenn der Schaft diese Stellung einnimmt,, befindet sich der O-Ring 74 unterhalb des DruckentSpannungskanals 48 und drückt ge= gen die Innenwand des Halteorgans 34, wodurch das Strömen zwischen dem Befestigungsdorn und dem Schaft verhindert wird. Der Schaft nimmt dann die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung ein und ist bereit für die Durchführung des gewünschten Tests am Bohrloch. Die zusammengedrückte Feder übt auf den Schaft eine ausreichende, nach unten gerichtete Kraft aus, um zu verhindern, daß der Schaft durch den Unterschied des Drucks der Bohrlochfluide am oberen bzw₀ un° teren Ende des Schaftes aufwärts bewegt v/ird.

Wenn der Schaft entfernt werden soll₉ wird er entweder durch das Drahtseil bzw„ die Leitung 62 oder dadurch emporgehoben, daß man durch das Bohrloch an einem Drahtseil ein geeigne= tes Werkzeug hinabführt, welches in den Fang= bzwο Laschen= kopf 64 einschnappt. Das Werkzeug wird mit dafür ausreichen= der Kraft hochgehoben, daß die Feder 72 zusammengedrückt Mjxrd, um die Nockensitze 68 in die aus Fig.2 ersichtliche Stellung zu versetzen= In dieser Position befindet sich der O-Ring 74 oberhalb des unteren Endes des Druckentspannungs= kanals, wonach Fluide vom Bereich unterhalb des Befestigungs-= doras aufwärts durch den Druckentspannungskanal 48 flies= sen können 5 um so den Druck oberhalb und unterhalb des Be= festigungsdorns auszugleichen Der Schaft wird sodann mit

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gröi3erer Kraft hochgehoben, wonach das untere Ende der Nut 70 an die Oberfläche 44 der Sperrnocken 40 anstößt und dadurch die Federn 39 zusammendrückt und die Sperrnocken nach außen bewegt, so daß der Schaft herausgezogen werden kann. Nach dem Herausziehen des Schaftes aus dem Bohrloch kann man den Befestigungsdorn mit Hilfe drahtseilbetätigter Werkzeuge, welche nunmehr im Handel erhältlich und bei Bohrlocharbeiten gebräuchlich sind, entfernen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Druckausgleichkanal im Zwischenstück anstatt im Halteorgan angeordnet. Fig. 3 zeigt einen Druckausgleichkanal 78, dessen unteres Ende durch den zylindrischen Teil der ~nnenwand des Zwischenstückes bei 80 mündet und dessen oberes Ende durch den konisch verlaufenden Bereich der Innenwand bei 82 mündet. Die Dichtungseinrichtungen 76 befinden sich unmittelbar unterhalb der öffnung 80, wenn der Schaft in seiner Position befestigt bzw. verankert wird.

Die Verankerung des Werkzeugs in dem Befestigungsdorn erleichtert die Einführung des Werkzeugs in das Bohrloch, da die engen Toleranzen durch die Verrohrung, welche bei direkter Befestigung des Werkzeugs am Verankerungsnippel erforderlich wären, entfallen können. Die Gefahr eines Steckenbleibens des Werkzeugs im Bohrloch bei seiner Einführung oder Zurückholung wird dadurch beseitigt. Obwohl der Befestigungsdorn zwangsläufig die engen Toleranzen aufweist, welche aufgrund der Abdichtung gegen die Wand der Bohrung des Verankerungsnippels ohne Ausdehnung der Dichtungseinrichtung erforderlich sind, kann der Befestigungsdorn aufgrund seiner Robustheit mechanischen Kräften und Blaskräften zur Hinabführung unterworfen werden, welche Testinstrumente zerstören würden, wenn solche Instrumente am Befestigungsdorn aufgehängt und derart am Dorn in das Bohrloch eingeführt werden würden. Wenn ein Befestigungsdorn in der Ver-

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rohrung stecken bleibt und zerstört werden muß, ist sein Preis außerdem wesentlich geringer als jener der für die Tests im Bohrloch verwendeten Instrumente.

Das erfindungsgemäße Werkzeug kann an einem Drahtseil eingeführt, verankert und dann am Drahtseil wieder hochgezogen werden. Umläufe mit der Verrohrung können auf diese Weise ebenso vermieden werden wie auf einen Bohrturm verzichtet werden kann, mit welchem die Verrohrung in das Bohrloch eingeführt oder aus diesem herausgezogen wird. Das Drahtseil bzw. die Drahtleitung kann eine elektrische Leitung sein, welche zur Oberfläche verläuft und dort die Überwachung der Bedingungen am vorbestimmten Niveau des Bohrlochs während des Testvorgangs erlaubt.

Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugs besteht darin, daß es in den meisten Bohrlöchern oder dergleichen selbst dann verankert werden kann, wenn die Bohrlöcher bereits vor Jahren fertiggestellt wurden. Die meisten Bohrlöcher werden mit Verankerungsnippeln im Rohrstrang fertiggestellt. Man kann es daher vermeiden, mit der Verrohrung einen Umlauf vor, während oder nach dem Test durchzuführen. Nach dem Zurückholen des Testwerkzeugs und des Befestigungsdorns mit Hilfe des Drahtseils ist die Verrohrung völlig offen. Die Testvorrichtung und Methode der vorliegenden Erfindung hinterlassen im Bohrloch keinerlei Strömungshemmnisse, welche ein Anziehen der Verrohrung erfordern, damit das Bohrloch wieder in einen vollwertigen Strömungszustand versetzt wird.

Das "Instrument" im erfindungsgemäßen Werkzeug kann eine beliebige, aus einer Vielzahl derartiger Einrichtungen sein. Beispielsweise kann der Hohlkörper 56 leer sein und das Werkzeug dann als Bolzen dienen, der dafür ausgebildet

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ist, das Bohrloch "totzupumpen", um Arbeiten an der Oberseite des Bohrlochs zu ermöglichen. Das Werkzeug kann dann ohne Entfernung des Befestigungsdornes hochgezogen werden.

Zur Überprüfung von Bohrlöchern mit einen weiten Größenbereich aufweisenden Verrohrungen kann man ein einziges erfindungsgemäßes Werkzeug verwenden, wobei lediglich das Zwischen- bzw. Übergangsstück ausgetauscht werden muß. Die Zwischenstücke sind sehr einfache und preiswerte Elemente zur Verbindung des Halteorgans mit dem unteren Ende des Befestigungsdorns. Der Innendurchmesser des Halteorgans ist vorzugsweise gleich groß wie der Innendurchmesser des kleinsten Doms, durch welchen der Schaft 52 geführt werden kann. Das Zwischenstück wird dann entweder weggelassen oder stellt eine Muffe (bushing) zur Verbindung des Halteorgans mit dem Dorn ohne Verminderung der Größe der zentralen Öffnung dar. Das einzige Halteorgan kann mit einem beliebigen Bef estigungsdom höherer Größe verwendet werden, indem man ein Zwischenstück anbringt, welches an seinem oberen Ende mit dem unteren Ende des Doms und mit seinem unteren Ende am oberen Ende des Halteorgans verbunden wird,

Durch Befestigen des Halteorgans dieses Werkzeugs am unteren Ende des Befestigungsdorns wird es möglich, herkömmliche Werkzeuge ohne Abwandlung zum Einführen, Verankern, Loslösen und Hochziehen der Befestigungsdorne zu verwenden. Der geringe Durchmesser der durch das Halteorgan verlaufenden zentralen Öffnung, welcher für die Verwendung eines Halteorgans mit einer einzigen Größe bei Befestigungsdomen mit weitem Größenbereich wesentlich ist, stört die Arbeitsvorgänge am Befestigungsdom aufgrund der Position des Halteorgans unterhalb des Befestigungsdorns nicht.

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Claims

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1. Mit Hilfe eines Drahtseils bzw. einer Drahtleitung betätigtes Werkzeug zum Testen eines Bohrlochs oder dergleichen, welches zur Führung an einem Drahtseil bzw. an einer Drahtleitung (62) ausgebildet und in einem Befestigungsdorn (18) aufgehängt ist, welcher in einem Verankerungsnippel (14) in der Verrohrung (12) des Bohrlochs befestigt ist, enthaltend eine am unteren Ende des Befestigungsdorns (18) angebrachte rohrförmige Befestigungseinrichtung (26), eine in der Längsrichtung durch die Befestigungseinrichtung (26) verlaufende zentrale Öffnung, eine Hülse oder Buchse (38) in der Befestigungseinrichtung, welche in die zentrale Öffnung mündet, einen Schaft (52), der dafür ausgebildet ist, an einem Drahtseil bzw. einer Drahtleitung (62) durch den Befestigungsdorn (18) und in die Befestigungseinrichtung (26) geführt zu werden, eine in der Längsrichtung durch den Schaft (52) verlaufende zentrale Öffnung (54), einen Sperrnockensitz (68) im Schaft (52), eine Sperrnocke (40) in der Hülse oder Buchse (38), die darin radial zwischen einer inneren Sperrstellunq, welche von der Hülse oder Buchse (38) in den Sperrnockensitz (68) vorsteht, und einer äußeren Schaftführungsstellung, die sich praktisch ganz innerhalb der Hülse oder Buchse (38) befindet und das Herausziehen des Schaftes (52) gestattet, bewegbar ist, elastische bzw. federnde Einrichtungen (39) in der Hülse oder Buchse (38), welche die

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Sperrnocken (40) zur inneren Sperrstellung in den Sperrnockensitzen (63) drücken, Dichtungseinrichtungen (74), welche rings um den Schaft (52) verlaufen und die Befestigungseinrichtung (26) ergreifen, um den Durchfluß zwischen dem Schaft (52) und der Befestigungseinrichtung (26) zu verhindern, einen Druckausgleichkanal (48) in der Befestigungseinrichtung (26), dessen Enden in vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind und in die zentrale Öffnung (54) münden, wobei die Dichtungseinrichtungen (74) unterhalb des Druckausgleichkanals (48) angeordnet sind, wenn der Schaft (52) die Sperrstellung mit den Sperrnocken (40) in den Sperrnockensitzen (68) einnimmt, um das Strömen in den Druckausgleichkanal (48) zu verhindern und das Strömen in den Druckausgleichkanal (48) beim Hochheben des Schaftes (52) zu gestatten.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nach außen gerichtete Nut oder Kerbe (70) im Sperrnockensitz (68), welche zur Aufnahme der Sperrnocke (40) ausgebildet ist, wobei die Nut bzw. Kerbe (70) geneigte, nach außen gerichtete obere und untere Endoberflächen aufweist, und eine allmählich geneigte, nach außen gerichtete seitliche Oberfläche am Sperrnockensitz (68) unterhalb der Nut oder Kerbe (70), wobei die genannten Oberflächen dafür ausgebildet sind, die Sperrnocke (40) zu ergreifen und aus dem Eingriff in den Sperrnockensitz (68) bei einer vertikalen Verschiebung des Schaftes (52) herauszubewegen.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichtete seitliche Oberfläche des Sperrnockensitzes (68) eine geringere Neigung als die nach außen gerichteten Oberflächen der Nut oder Kerbe (70) im Sperrnockensitz (68) aufweisen, wodurch die nach außen

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gerichtete seitliche Oberfläche die Sperrnocke (40) nach außen drückt, wenn der Schaft (52) in die Befestigungseinrichtung (26) eingeführt wird, und die obere, nach außen gerichtete Endoberfläche der Nut bzw. Kerbe (70) an der Nocke (40) anliegt, um den Schaft (52) in der Arbeitsposition zu stützen.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrnockensitz (68) für eine vertikale Bewegung im Schaft (52) gleitbar montiert ist und daß elastische bzw. federnde Einrichtungen (39) den Sperrnockensitz (68) in eine obere Stellung drücken, wodurch die elastischen bzw. federnden Einrichtungen (39) beim Hochheben des Schaftes (52) zusammengedrückt werden und dadurch eine Aufwärtsbewegung des Schaftes in eine Stellung gestatten, in welcher sich die Dichtungseinrichtungen (74) oberhalb der Mündung des Druckausgleichkanals (48) in die zentrale Öffnung befinden, während die Sperrnocke (40) im Sperrnockensitz (68) zurückgehalten wird.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche eine begrenzte Aufwärtsbewegung des Schaftes (52) ohne Loslösung der Sperrnocke (40) vom Sperrnockensitz (68) beim Hochheben des Schaftes (52) mit einer ersten Kraft gestatten, sowie Einrichtungen zum Loslösen der Sperrnocke (40) vom Sperrnockensitz (68) beim Hochheben des Schaftes mit einer zweiten Kraft, welche die erste Kraft übersteigt.

6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (26) ein Zwischenstück (28), das an seinem oberen Ende am unteren Ende des Befestigungsdorns (18) angebracht ist und ein am unteren Ende des Zwischenstücks (28) angebrachtes Halteorgan (34) aufweist,

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wobei die Sperrnocke (40) und die elastischen bzw. federnden Einrichtungen (39) die Sperrnocke (40) in die innerhalb des Halteorgans (34) befindliche Sperrstellung drücken.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Halteorgans (34) nicht größer als der Durchmesser des kleinsten Befestigungsdorns (18) ist, in welchem das Werkzeug eingesetzt wird.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckausgleichkanal (48) im Halteorgan (34) befindet.

9. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckausgleichkanal (48) im Zwischenstück (28) befindet.

10. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hohlkörper (56) am oberen Ende des Schaftes (52), welcher mit der durch den Schaft verlaufenden zentralen Öffnung (54) kommunizier^ und ein im Hohlkörper (56) angebrachtes Instrument (60) zur Messung einer Bedingung im Bohrloch.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (56) an seinem oberen Ende geschlossen ist.

12. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (64) am oberen Ende des Schaftes (52) zum Hochheben des Schaftes aus dem Befestigungsdorn (18) an einem Drahtseil bzw. einer Drahtleitung (62)_e

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13. Bohrlochtestwerkzeug, das zur Einführung in ein Bohrloch, Verankerung und zum Hochziehen aus dem Bohrloch ausgebildet ist, mit einem darin befindlichen Rohrstrang (12), einem Verankerungsnippel (14) im Rohrstrang und einem im Verankerungsnippel befestigten Befestigungsdorn (18), enthaltend eine amunteren Ende des Befestigungsdorns (18) angebrachte Befestigungseinrichtung (26), welche eine hindurchverlaufende zentrale öffnung aufweist, einen rohrförmigen Schaft (52) mit einer hindurchverlaufenden zentralen öffnung (54) und einem Außendurchmesser, welcher die Führung des Schaftes durch den Befestigungsdorn (18) und in die Befestigungseinrichtung (26) gestattet, den Schaft (52) umgebende Dichtungseinrichtungen (76), welche dafür ausgebildet sind, das Fließen vom unteren Ende des Befestigungsdorns zu dessen oberem Ende zwischen dem Schaft und dem Befestigungsdorn zu verhindern, Sperrnocken (40) in der Befestigungseinrichtung (26), welche dafür ausgebildet sind, sich radial zwischen einer inneren Sperrstellung und einer äußeren, die Bewegung des Schaftes durch die Befestigungseinrichtung gestattenden Stellung zu bewegen, Sperrnockensitze (68) im Schaft (26), welche dafür ausgebildet sind, die Sperrnocken (40) aufzunehmen, elastische bzw. federnde Einrichtungen (39) in der Befestigungseinrichtung (26), welche die Sperrnocken (40) einwärts in die Sperrnockensitze (68) drücken, geneigte Oberflächen an den Sperrnocken (40) und Sperrnockensitzen (68), welche so konstruiert und angeordnet sind, daß sie die elastischen bzw. federnden Einrichtungen (39) beim Hochheben des Schaftes (52) zusammendrücken und dadurch die Entfernung des Schaftes gestatten, und einen Druckausgleichkanal (48) in der Befestigungseinrichtung (26) mit einem Einlaß, der sich unmittelbar oberhalb der Dichtungseinrichtungen (76) befindet, wenn der Schaft in der Befestigungseinrichtung verankert

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wird, wodurch der Einlaß des Druckausgleichkanals beim Hochheben des Schaftes (52) freigemacht wird und somit den Ausgleich des Drucks oberhalb und unterhalb des Befestigungsdorns (18) ermöglicht.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrnockensitze (68) im Schaft (52) vertikal verschiebbar sind und daß elastische bzw. federnde Einrichtungen (39) die Sperrnockensitze (68) in eine obere Stellung drücken, wodurch sich der Schaft (52) aufwärts bewegen und dadurch den Einlaß des Druckausgleichkanals (48) freimachen kann, während die Sperrnocken (40) in den Sperrnockensitzen (68) zurückgehalten werden.

15. Bohrlochtestwerkzeug für ein Bohrloch mit einem darin befindlichen Rohrstrang (12) und einem Verankerungsnippel (14) im Rohrstrang, enthaltend einen im Verankerungsnippel (14) angebrachten Befestigungsdorn (18), eine mit dem unteren Ende des Befestigungsdorns verbundene Befestigungseinrichtung (26) mit einer hindurchverlaufenden zentralen öffnung, wobei die Befestigungseinrichtung (26) ein Zwischenstück (28) am oberen Ende und ein am unteren Ende des"Zwischenstücks befestigtes Halteorgan (34) aufweist, wobei die zentrale Öffnung des Halteorgans (34) kleiner als die durch den Befestigungsdorn verlaufende zentrale Öffnung ist, mehrere Sperrnocken (40), die gleitbar im Halteorgan (34) zur radialen Verschiebung darin angebracht sind, wobei die Sperrnocken in gegenseitigen Abständen rings um die Innenwand des Halteorgans (34) angeordnet sind, elastische bzw. federnde Einrichtungen (39), welche die Sperrnocken (40) in eine innere.Stellung drücken, einen Schaft (52) mit einer hindurchverlaufenden zentralen Öffnung (54) und einem Außendurchmesser, welcher die Führung des Schaftes im Halte-

organ (34) gestattet, Sperrnockensitze (68) im Schaft, welche so angeordnet sind, daß sie die Sperrnocken (40) aufnehmen, wenn der Schaft in das Halteorgan hinabgesenkt wird, einen Druckausgleichkanal (48) in der Befestigungseinrichtung (26), welcher einen in die zentrale Öffnung mündenden Einlaß und einen im Abstand vom Einlaß und oberhalb des Einlasses angeordneten Auslaß aufweist, und Dichtungseinrichtungen (76), welche die äußere Oberfläche des Schaftes (52) und die Innenwand der Befestigungseinrichtung unmittelbar unterhalb des Einlasses des Druckausgleichkanals (48) erfassen, um das Fließen zwischen dem Schaft und der Befestigungseinrichtung zu verhindern.

16. Bohrlochtestwerkzeug, das dafür ausgebildet ist, in ein Bohrloch eingeführt, in einem Befestigungsdorn im Bohrloch verankert und aus dem Bohrloch an einem Drahtseil bzw. einer Drahtleitung zurückgeholt zu werden, und welches einen rohrförmigen Schaft aufweist, der an einem Drahtseil bzw. an einer Drahtleitung in den Befestigungsdorn eingeführt, im Befestigungsdorn durch Sperrnocken, welche sich radial nach innen zur Verhinderung einer Aufwärtsbewegung des Schaftes während des Tests bewegen, verankert und durch Hochheben mit Hilfe des Drahtseils bzw. der Drahtleitung losgelöst wird, und rings um seine Peripherie zur Verhinderung des Fließens zwischen dem Schaft und dem Befestigungsdorn abgedichtet ist, gekennzeichnet durch ein am unteren Ende des Befestigungsdorns (18) befestigtes Zwischenstück (28) mit einer hindurchverlaufenden zentralen Öffnung, ein am unteren Ende des Zwischenstücks (28) befestigtes Halteorgan (34), wobei das Zwischenstück (28) und das Halteorgan (34) eine hindurchverlaufende zentrale öffnung (54) aufweisen, in welche der rohrförmige Schaft (52) an einem Drahtseil bzw. einer Draht-

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leitung (62) eingeführt werden kann, wobei die zentrale Öffnung (54) im Halteorgan (34) einen geringeren Durchmesser als die zentrale Öffnung des Befestigungsdorns (52) aufweist, und Federn (39) im Halteorgan (34), welche die Sperrnocken (40) nach innen zur Verankerung des rohrförmigen Schaftes (52) im Befestigungsdorn (18) drücken, wobei die Federn zusammendrückbar sind, um eine Auswärtsbewegung der Sperrnocken (40) beim Hochheben des rohrförmigen Schaftes (52) an einem Drahtseil bzw. einer Drahtleitung (62) zu gestatten.