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Vorrichtung an Probenehmgeräten zum Ablösen des Abdichtungsschuhes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ablösevorrichtung für einen Abdichtungsschuh, der mit der Seitenwand eines Bohrloches in Anlage ist. Die Vorrichtung ist insbesondere für Einrichtungen geeignet, die dazu dienen, Flüssigkeitsprdben aus Erdformationen zu entnehmen und dazu bestimmt, das Abziehen des Abdichtungsschuhes von der Seitenwand des Bohrloches zu erleichtern.
Um Proben von Flüssigkeiten aus Erdformationen zu erhalten, die frei von gewöhnlich in einem Bohrloch enthaltenen Vernlchmutzung,en sind, ist bereits vorgeschlagen worden, einen Abdichtungsschuh zu verwenden, der die Seitenwand des Bohrlochs gegenüber der Bohrflüssigkeit gut abdichtet. Es sind bereits Vorrichtungen zur Entnahme von Flüssigkeitsproben aus Erd- forma. lonen mit einem solchen Abdjicbtungs- schuh versehen worden, die in zufriedenstellender Weise arbeiten. Die Dichtung ist derart wirksam, dass es häufig schwierig ist, den Schuh von der Seitenwand, entgegen dem durch die Bohrflüssigkeitssäule in dem Bohrloch erzeugten hydrostatischen Druck abzuziehen. Dadurch wird die Entnahme der Probe in unerwünschter Weise verzögert.
Es ist nun Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Ablösevorrichtung für einen solchen Abdichtungsschuh zu schaffen, der das Abziehen des Abldichtungsschuhes erleichtert und dadurch die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Entnahme der Probe vergrössert.
Die Ablösevorrichtung gemäss der Erfindung ist für einen Abdichtungsschuh bestimmt, der
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Dichtungskörper aufweist,Anlage Ist, und der auch mit einem rückwärtigen Schild versehen ist. Gemäss der Erfindung ist ein Teil des Dichtungskörpers mit einem verschliessbaren Kanal versehen, der zwischen der vorderen und der hinteren Fläche des Dichtung5körpers verläuft. Um das Zurückziehen des Dich- tungskörpers von der Seitenwand des Bohrlochs zu erleichtern, sind Mittel vorgesehen, um den Kanal gewähltenfalls öffnen zu können.
Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung u. zw. ist Fig. 1 die vorzugsweise Darstellung einer vollständigen
Vorrichtung zur Entnahme einer Probe der Flüs- sigkeit aus der Seitenwand eines Bohrlochs, ver- sehen mit einem Abdichtungsschuh, der mit einer Auslösevorrichtung gemäss der Erfindung verse- hen ist. Fig. 2 stellt den Querschnitt nach Linie
2-2 von Fig. 1 in grösserem Massstab dar. Fig.
3 ist eine Seitenansicht eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1 in dem Massstabe von Fig. 2, wobei gewisse Teile fortgelassen oder im Schnitt dargestellt sind. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach 4-4 der Fig. 3 und Fig. 5 ist eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung. Nach Fig. 1 befindet sich die Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeitsprobe, die mit einem Abdichtungsschuh und einer Auslösevorrichtung gemäss der Erfin- dung versehen ist, in einem Bohrloch 10, das durch eine gewählte Erdformation 11, 12 und 13 hindurchgeht, und eine Bohrflüssigkeit 14, z. B. Schlamm, Mlif Wasser- oder ölgrundlage enthält. Es sei angenommen, dass beispielsweise aus der Formation 12 eine Flüssigkeitsprobe entnommen werden soll.
Die hiezu nötige Vorrichtung besteht aus einem druckfesten Gehäuse mit einem oberen Gehäuseteil 15 und einem unteren Teil 16, die durch zwei seitliche Schienen 17 und 18 in der Längsrichtung in einer gewissen Entfernung miteinander verbunden sind (Fig. 2).
Die Vorrichtung ist in dem Bohrloch 10 mittels eines Kabels 19 aufgehängt, das in Verbindung mit einer, an der Erdoberfläche stehenden, (in der Zeichnung nicht dargestellten) Winde steht, die die Probenehmvorrichtung in dem Bohrloch in der üblichen Weise hidbt und senkt. In der Nähe der Seitenschienen 17 und 18 ist ein, ausser Tätigkeit, d. h. in Ruhelage eingezogenes Kissen 20, bzw. ein Abdichtungsschuh vorgesehen. Der Schuh bildet, sobald er mit einer Seitenwand des Bohrloches in Eingriff steht, einen so wirksamen Flüssigkeitsabschluss, dass es unmöglich ist, ihn zurückzuziehen.
Er ist (im Schnitt parallel zu der Längsachse der Probenehmvorrichtung) oval gestaltet und besitzt einen Abdichtungkörper 21, der aus einer Platte aus biegsamem Stoff, insbesondere Gummi besteht. An der Vorderseite hat der Ab, dichtungskörper etwa in der Mitte einen Einsatz 22 angeordnet, der mit einer oberen Bohrung 23 und einer unteren Bohrung 24 versehen ist, deren Bedeutung später noch
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oval geformten, gewölbten Tragring 23eingesäumt. Der obere und der untere Teil des Tragringes 25 ist vor seinen Seitenteilen vorspringend vorgesehen und an den Verbindungstellen mit seinen Seitenteilen gekrümmt. Der Träger 25 hat vorzugsweise einen kanalartigen Querschnitt und umfasst die ganze Umfangskante des Körpers 21.
Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen, ist eine, in waagrechter Ebene gekrümmte Antriebsplatte 26 mit dem Trägerring 25 verschweisst oder in sonstiger Weise am Umfang mit ihm verbunden. Sie ist mit einer mittleren Öffnung 27 versehen, durch die ein später zu beschreibender Teil und ein Teil des Einsatzes 22 hin-
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einem oberen Kolben 28 und mit einem unteren Treibkolben 29 verbunden. Die Kolben 28 und 29 gehören zu je einem hydraulischen Zylinder 30 bzw. 31 in einem oberen und unteren Zylindergehäuse 32 bzw. 33, die zwischen den Seitenschienen 17 und 18 liegen und an ihnen befestigt sind. Die Zylinder und Kolben können der An- triebsplattô 26 eine Querbewegung erteilen und sie dadurch in die Ruhelage und die Arbeitsla-
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16 (Fig. 1) bewegen.
Die Gehäuse 32 und 33 sind mit weiteren hydraulischen Zylindern 34 und 35 versehen, in denen Kolben 36 bzw. 37 laufen. Dies, Kolben sind mit einem, in einer Ebene gekrümmten Rückenschild 38 verbunden, das sich entgegengesetzt zu dem Schuh 20 bewegen kann.
An die Enden der Trelbplatte 26 und des Rückenschildes 38 sind zwei Zugfedern 39 bzw.
40 angeschlossen, die die Platte und das Schild unter Vorspannung in der gewöhnlichen Ruhestellung zusammen halten, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Um den Schuh 20 und das Schild 38 in der Ruhelage verhältnismässig nahe aneinander bringen zu können, ist die Treibpl, atte 26 mit einer oberen 41 und einer unteren Bohrung 42 zur Aufnahme der hinteren Teile der Zylinder 34 und 35 versehen. In ähnlicher Weise ist das Schild 38 mit Bohrungen 43 und 44 zur Aufnahme der Zylinder 30 und 31 versehen. Die Zylinder 30, 31, 34 und 35 sind durch Leitungen mit einer hydraulischen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Druckflüssigkeit liefernden Einrichtung verbunden, die in dem oberen Tell des Gehäuses J ? J untergebracht sein kann.
Natürlich kann man auch andere bekannte Mittel zur Bewegung der Platte 26 und des Schildes 38 verwenden, z. B. eine motorisch an- getriebene Schraubenwinde.
Um in eine gewählte Erdformation einzudringen und dadurch das Herausfliessen der Flüssig-
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einem Kanal 46 des Gehäuses 47 angeordnet ist.
Das Gehäuse 47 ist mittels Bolzen od. dgl. mit dem Einsatz 22 unter Zwischenschaltung eines Distanzstücks 48 verbunden und kann sich also mit dem Einsatz 22 in waagrechter Richtung in den durch die seitlichen Schienen 17 und 18 und die Kolbengehäuse 32 und 33 begrenzten Raum hinein und aus ihm herausbewegen. Die Schiesseinrichtung-J besitzt ein Geschoss 49 (Fig. 3) und einen Lauf 50, der in gleicher Richtung mit der Öffnung 24 in dem Einsatz 22 liegt.
Gewöhnlich schliesst ein leicht zerstörbarer Pfropfen 51 die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Kanal 46 und den in den Teilen 47 und 48 angeordneten Bohrungen 52 und 53 ab, die in gleicher Richtung mit der Öffnung 24 liegen. Der Geschosslauf 50 ist mit mehreren radialen Bohrungen 54 versehen, so dass (wie Fig. 4 zeigt), das Innere des Laufes in Verbindung mit einem K"1. - nal 55 steht, der den Kanal 46 mit einem nach abwärts gebogenen Rohr 56 verbindet. Das Ende des Rohres 56 mündet in einen biegsamen Schlauch 57, der sich entlang der Schiene 17 erstreckt, jedoch frei bewegen kann, so dass er die Bewegung des Gehäuses 47 nicht behindert. Der Schlauch ist mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) im unteren Gehäuseteil 16 befindlichen Kammer zur Aufnahme der Probe verhunden.
Die Kammer kann beliebiger bekannter Bauart sein und dient zur Aufnahme einer gleichförmigen, die Flüssigkeit in der Formation darstellenden Probe.
Da der Abschluss des Abdichtungskorpers 21 gegen die Bohrlochwand so wirksam sein kann, dass der Schuh 20 nach der Aufnahme der Flüssigkeitsprobe aus der gewählten Erdformation nicht abgezogen werden kann, ist erfindunggemäss eine weitere Auslösevorrichtung vorge-1 sehen. Zu diesem Zweck hat das Gehäuse 47 einen Kanal 58 angeordnet, in dem eine zum Wegdrücken des Abdichtungsschuhes dienende Schiess- einrichtung 59 enthalten ist. Diese Vorrichtung enthält ein Geschoss 60. Ihr Lauf 61 liegt in gleicher Richtung mit der Öffnung 23 des Einsatzes 22 und auch mit den öffnungen 62 und 63 in den Teilen 47 und 48.
Ein leicht zerstörbarer Pfropfen 64 verschliesst normalerweise die Flüssigkeitsvenbindung zwischen den öffnungen 581 und 62 ; ein zweiter der, artiger Propfen 65 sperrt die öffnung 23 und damit die Flüssigkeitsverbindung zwischen beiden Seiten des Körpers 21 ab, die bei Entnahme der Probe liber die öffnung 23 und den Ver. bindungskanal 66 wahlweise vor-] handen ist.
Die verschiedenen elektrischen Leiter sind im Kabel 19 vereinigt. Bei der Arbeit wird das Gehäuse 15, 16 mit Hilfe dieses Kabels 19 in das Bohrloch 10 bis in eine Stellung gesenkt, in der der Einsatz 22 der zu prüfenden Formation, beispielsweise der Formation 72, gegenüberliegt.
Es wird nun den Zylindern 30. 31, 34 und 35 Druckflüssigkeit zugeführt, so dass die Kolben 28,
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29, 36 und 37 verschoben und die Platte 26 und das hintere Schild 38 - entgegen der Vorspannung der Federn 39 und 40-gegen die Seitenwand des Bohrloches gepresst werden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, kommt der mittlere vordere Teil des Dichtungskörpers 21, der den Einsatz 22 enthält, zuerst mit der Seitenwand in Eingriff.
Sodann werden jeweils fortschreitend die anschlie- ssenden Teile des Dichtungskörpers unter Verdrängung der Bohrflüss gkeit an die Seitenwand ange- legt, während gleichzeitig das hintere Schild 38 sich gegen den gegenüberliegenden Teil der Seitenwand abstützt. Durch die nach aussen gewölbte Oberfläche des Dichtungskörpers 21 werden hiebei tangentiale Kräfte am Dichtungskörper auftreten, d. h. Kräfte, die das Bestreben haben, die Wandstärke des elastischen Dichtungskörpers zu verdicken. Hiebei wird die Aussenfläche des Abdichtungskörpers kräftig gegen die Seitenwand des Bohrlochs 10 gedrückt.
Infolge dieser besonderen Ausbildung legt der Abschlusskörper 21 bei Probeentnahme, wie in Fig. 3 gezeigt, sich
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gegender Seitenwand. Es wird dadurch eine sehr wirk- same Dichtung zwischen der Seitenwand des Bohr- lochs 10 und der Bohrflïssigkeit 14 erzielt.
Wenn der Schuh 20 und das Schild 38 fest an der Bohrlochwand anliegen, wird die Schiessein- richtung 45 abgefeuert. Das Geschoss 49 durch- bricht den Pfropfen 51, geht durch die öffnungen 52, 53 und 24 hindurch und kommt innerhalb der Formation 12 zur Ruhe, wie in gestrichelten
Linien 49'gezeigt ist. Das in der Formation 12 enthaltene Gas oder 01 liegt unter einem gewissen Druck und kann nunmehr über die Öffnungen 24,
53, 52 und den Lauf 50, sowie über die radialen Öffnungen 54, Kanäle 46 bnd 55 unld das Rohr 56, bzw. den Schlauch 57, d. h. von der durch das Geschoss geschaffenen Öffnung in der Formation 12 in die (in der Zeichnung nicht dargestellte), zur Aufnahme der Probe bestimmte Kammer des Gehäuseteiles 16 fliessen.
Die Probeflüssigkeit kann solange weiter in die Probokammer fliessen, bis die gewünschte Menge vorhanden ist. Alsdann wird die Kammer geschlossen und die Vorrichtung sollte nunmehr an die Endoberfläche gebracht werden. Bevor jedoch das Gehäuse 15, 16 angehoben werden kann, müssen die Teile 20 und 38 zurückgezogen werden. Zu diesem Zweck wird der hydraulische Druck auf die Kolben 28, 29, 36 und 37 ungefähr auf Atmosphärendruck verringert, damit der hydrostatische Druck des Schlammes auf die Kolben samt den Feldern 39 und 40 einwirkt und die Teile 20 und 38 gegeneinander schiebt.
Infolge der dichten Anlage des Dichtungskörpers 21 an der Seitenwand des Bohrlochs wirkt der Dichtungskörper wie ein Saugnapf und weist eine solche Anlagehaftung auf. dass die Federn 39 und 40, obwohl sie, wie in Fig. 5 zu sehen, die Treibplatte 26 zurückzie- hen, nicht imstande sind, den Körper 21 ausser Eingriff mit der Seitenwand zu bringen. In einem solchen Falle wird die zum Wegdrücken des Abdichtungsschuhs dienende Schiesseinrichtung 59 ahgefeuert. Ihr Geschoss durchbricht die Pfropfen 64 und 65 und stellt über die Öffnung 23 und den Kanal 66 einen Flüssigkeitsweg zwischen der vorderen und hinteren Seite der Dichtungsfläche 21 her (Fig. 5). Der Druokunterschied zwischen diesen beiden Seiten wird dadurch ausgeglichen und der Schuh 20 kann abgezogen werden.
Wenn dann beide Teile (20 und 38) zurückgezogen sind, kann die Vorrichtung aus dem Bohrloch 10 herausgezogen werden. An der Erdoberfläche wird die, die Probe aufnehmende Kammer aus dem Ge- häuseteil16 entnommen und die darin enthaltene Probe analysiert.
Aus der Beschreibung ist ersichtlich, dass die
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gemässwand eines Bohrlochs erleichtert. Dementsprechend wird auch die Zuverlässigkeit und die Geschwindigkeit der Arbeit verbessert.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann auch bei jeder anderen Vorrichtung verwendet werden, bei der ein Fllssigkeitsabschluss oder eine dichte Anlage zwischen Schuh und Seitenwand eines Bohrloches unterbrochen werden muss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung an Probenehmgeräten zum Ablösen des Abdichtungsschuhes, der versehen ist mit einem Dichtungskörper, der eine Vorderflä- che aufweist, die bei Probeentnahme an der Seitenwand eines Bohrlochs anliegt und der ausserdem eine weitere Fläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (21) einen Kanal (66) vorgesehen hat zur Herstellung einer Flüssigkeitsvenbindung zwischen den beiden Flächen des Dichtungskörpers (21), wobei ein zerstörbarer Pfropfen od. dgl. Verschluss (65) angeordnet ist, und dass aber auch eine Schiesseinrichtung (59) od. dgl. zum Offnen dieses Verschlus-
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