CH677260A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus einer gewünschten Formation eines in dem Erdboden eingebrachten Bohrloches, gemäss Anspruch 1.

Es ist schon lange in der Praxis üblich, Bohrungen in das Erdreich einzubringen, um Fluidproben aus den verschiedenen Formationen zu entnehmen, die beim Bohren und des Fortschreitens der Bohrung durchdrungen werden. Fluidproben, die an speziell gewünschten Formationen unter diesen Umständen entnommen werden, sind in starkem Masse einer Kontaminierung durch das Bohrfluid ausgesetzt, das notwendigerweise in der Bohrung vorhanden sein muss. Die übliche Vorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus einer gewünschten Formation waren deshalb nicht derart ausgelegt, dass man eine unkontaminierte, unvermisGhte Probe des Fluids erhielt, das tatsächlich in der Formation vorhanden ist. Wenn jedoch das Bohren des Bohrlochs im wesentlichen beendet ist, und der gesamte Bohrschlamm aus dem Bohrloch ausgetragen ist, so besteht die Möglichkeit, eine reine Fluidprobe aus einer gewünschten Formation in der Bohrung zu erhalten. Eine solche Probe muss vor jeglicher Kontaminierung durch Bohrfluide geschützt werden, die im Ringraum oberhalb und unterhalb der gewünschten Formation vorhanden sind sowie vor allen Fluiden, die zum Betreiben der Probeentnahmevorrichtung verwendet werden. Übliche Vorrichtungen dieser Art hatten diese Bedingungen nicht erfüllt.

In der Erfindung ist die Probenentnahmevorrichtung im Betriebszustand zwischen zwei Dichtungselementen verbunden, die bei ungefasster Bohrung vorzugsweise aufblasbare Dichtungspackungen aufweisen. Diese Dichtungspackungen sind axial im Abstand angeordnet, der der gewünschten Höhe der gewählten Formation entspricht und wenn sie in das Bohrloch abgesenkt werden, sind sie jeweils den oberen und unteren Enden der gewünschten Formation benachbart. Sie werden zur Expansion gebracht, so dass ein Dichtungseingriff in dem Bohrloch vorhanden ist, wobei die gewünschte Formation von dem Resttei! der Bohrung wirksam getrenntwird.

Ein äusseres rohrförmiges Gehäuse ist mit einer oder mehreren radialen Öffnungen versehen, die eine Verbindung mit dem Ringraum herstellen, der zwischen den Wänden der gewählten Bohrungsfor-mation und der Aussenseite des äusseren rohrför-migen Gehäuses gebildet wird. Eine innere rohrför-mige Anordnung ist in dem äusseren rohrförmigen Gehäuse angeordnet, welche an ihrem oberen Ende fest mit dem äusseren rohrförmigen Gehäuse mit Hilfe einer Verbindungsbauteilgruppe verbunden ist und sich zu einer Stelle über die radiale Fluident-nahmeöffnung hinaus erstreckt. Die innere rohrför-mige Anordnung begrenzt eine zylindrische Bohrung, in der ein hohler Dorn gleitbeweglich und dichtend angeordnet ist. Der hohle Dorn ist an seinem oberen Ende mit einem Rohrstrang verbunden, der sich zur Bohrlochoberfläche erstreckt, so dass Fluiddruck an das Innere des hohlen Dorns angelegtwerden kann.

Der hohle Dorn hat wenigstens dieselbe Länge wie das äussere rohrförmige Gehäuse und der Ringraum zwischen dem hohlen Dorn und der Bohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses bildet eine Fluidsammelkammer. Diese Kammer ist an ihrem unteren Ende durch eine Hülse geschlossen, die in Dichtungseingriff fest am äusseren rohrförmigen Gehäuse festgelegt ist und gleitbeweglich und unter Bildung eines dichten Abschlusses in Eingriff mit dem Äusseren des hohlen, rohrförmigen Dorns ist.

Die Verbindung zwischen den radialen Fluident-nahmeöffnungen und dem oberen Ende der Fluidsammelkammer wird durch Stellung eines Hülsenventils reguliert, das im Ringraum zwischen der Bohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses und der Aussenfläche der inneren rohrförmigen Anordnung angebracht ist. In der Zulaufstellung der Vorrichtung sperrt eine erste Dichtungseinrichtung an der Ventilhülse die Verbindung zwischen der radialen Fluidentnahmeöffnung und der Fluidsammelkammer ab. Die Ventilhülse ist in dieser Sperrstellung durch einen Scherstift gehalten, der fest entweder an dem äusseren rohrförmigen Gehäuse oder der inneren rohrförmigen Anordnung angebracht sein kann.

Die Innenbohrung der Ventilhülse arbeitet mit dem Äusseren des hohlen Dorns zusammen, um eine Fluiddruckkammer zu bilden. Eine radiale Öffnung ist im hohlen Dorn vorgesehen, die in der Zulaufstellung der Vorrichtung durch zwei Dichtungselemente gespreizt ist, die jeweils an der inneren rohrförmigen Anordnung und der Verbindungsbauteilegruppe vorgesehen sind, so dass der Fluiddruck in dem hohlen Dorn nicht an der Fluiddruckkammer der Zulaufstellung anliegen kann.

Nachdem die Vorrichtung in entsprechender Weise im Bohrloch plaziert ist und die Dichtungselemente in Dichtungseingriff mit dem Bohrloch unter Expansion gebracht worden sind, wird der Dorn nach unten verschoben, um die vorstehend genannte Dornöffnung in Fluidverbindung in der Bohrung des hohlen Dorns steigt an, um eine nach oben gerichtete Verschiebung der Ventilhülse nach dem Abscheren des Scherbolzens zu bewirken. Diese nach oben gerichtete Verschiebung wird durch einen An-schlagring begrenzt, der abscherbar am Innern des äusseren rohrförmigen Gehäuses festgelegt ist. In dieser Position wird die erste Dichtungseinrichtung an der Ventilhülse, die zuvor die Verbindung zwischen den Fluidentnahmeöffnungen und der Fluidsammelkammer gesperrt hat, in eine Stellung oberhalb der Fluidsamelkammer gesperrt hat, in eine Stellung oberhalb der Fluidentnahmeöffnungen bewegt und reines Fluid von der gewünschten Formation kann frei in die Fluidsammelkammer strömen, die natürlich entweder unter Atmosphärendruck oder unter subatmosphärischem Druck während des Einbringens des Bohrloches steht.

Nachdem ausreichend Zeit verstrichen ist, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge des reinen Fluids in die Fluidsammelkammer geströmt ist, wird der Fluiddruck im hohlen Dorn weiter angehoben und hierdurch wird bewirkt, dass der An-schlagring abgeschert wird, und die Ventilhülse kann sich in eine zweite Stellung bewegen, in der ei-

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ne zweite Dichtungseinrichtung an der Ventilhülse die Verbindung zwischen den Fluidentnahmeöffnungen und dem oberen Ende der Fluidsammelkammer absperrt. Eine in einer Richtung wirkende Rasteinrichtung ist zwischen der Ventilhülse und der inneren rohrförmigen Anordnung vorgesehen, um eine Rücklaufbewegung der Ventilhülse entweder von ihrer ersten oder zweiten Stellung zu verhindern. Daher kann die Vorrichtung nunmehr aus dem Bohrloch entnommen werden, wobei die Fluidprobe vollständig eingeschlossen und innerhalb der Fluidsammelkammer isoliert ist.

An der Bohrlochoberfläche wird die reine Fluidprobe über einen Auslasskanal entnommen, der in der Hülse vorgesehen ist, die das Bodenende der Fluidsammelkammer verschliesst. Ein Auslassdurchgang im Gehäuse ist am Auslassende eingeschraubt, um ein mit einem Gewinde versehenes Halsteil einer Fluidprobenflasche aufzunehmen, und ein manuell betätigbares Ventil, das im Grundzustand geschlossen ist, ist in diesem Durchgang angeordnet. Durch Öffnen des Ventils wird ermöglicht, dass die reine Fluidprobe aufgrund der Gravität in die Sammelflasche strömt, ohne dass die Gefahr irgendeiner Kontamination besteht

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei-spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1A, 1B, 1C und 1D eine vertikale Schnittan- . sieht der Probenentnahmevorrichtung nach der Erfindung, wenn diese Figuren zusammengesetzt werden, wobei die Elemente in der Zulaufstellung gezeigt sind;

Fig. 2B und 2C sind jeweils 1D und 1C entsprechende Ansichten zur Verdeutlichung der Elemente der Probenentnahmevorrichtung in einer Stellung, in der ein Bohrlochfiuid in die Fluidsammelkammer strömen kann;

Fig. 3A, 3B und 3C sind den Fig. 1A, 1B und 1C entsprechende Ansichten, wobei aber die Elemente in der Stellung zum Abziehen der Probenentnahmevorrichtung aus dem Bohrloch gezeigt sind;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1D, und

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung der Anbringung einer Probenflasche an der Vorrichtung nach der Entnahme aus dem Bohrloch.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1A-1C weist eine Bohrloch-Fluidprobenentnahmevorrichtung 1 nach der Erfindung ein äusseres rohrförmiges Gehäuse 10 auf, das auf übliche Art und Weise zwischen zwei rückholbaren Dichtungseinrichtungen (nicht gezeigt) angebracht ist, so dass die Fluidprobenent-nahmevorrichtung in der Nähe einer gewünschten isolierten Zone des Bohrloches angeordnet werden kann, von der eine Fluidprobe zu entnehmen ist. Ein hohler Dorn 5 erstreckt sich durch das äussere rohrförmige Gehäuse 10 nach unten und ist auf übliche Art und Weise mit einem oberen Ende eines Rohrstrangs derart verbunden, dass eine Axialbewegung des Dorns 5 relativ zum äusseren rohrförmigen Gehäuse 10 auf übliche Art und Weise bewirkt werden kann.

Das äussere rohrförmige Gehäuse 10 weist einen oberen Rohrabschnitt 11 auf, der mit einer oberen Dichtungseinrichtung verbindbar ist, und der ein unteres Ende hat, das mittels eines Innengewindes 11a mit einer oberen Verbindungsbauteilgruppe 12 verbunden ist. Die obere Verbindungsbauteilgruppe 12 dient zur Halterung von inneren O-Ringen 12c und einer Gleitdichtung 12d, die mit dem hohlen Dorn 5 zusammenarbeiten. Die obere Verbindungsbauteilgruppe 12 ist mit Aussengewindegängen 12a an ihrem unteren Ende versehen, die mittels Gewindeeingriff fest mit dem oberen Ende eines länglichen Hülsenteils 13 verbunden sind. Das Hülsenteil 13 hat einen radial nach innen verdickten Abschnitt 13a an seinem unteren Ende, der eine nach oben weisende Schulter 13b bildet. Der radial verdickte Abschnitt 13a endet in Aussengewindegängen 13c, die mittels eines O-Rings 13e dicht verschlossen sind und in Eingriff mit dem oberen Ende eines unteren hülsen-förmigen Teils 14 sind. Das untere Ende des unteren Hülsenteils 14 ist mit Innengewindegängen 14a vesehen, die fest mit dem oberen Ende der Proben-ausgabebauteilgruppe 15 verbunden sind. Die Gewindegänge 14a sind durch einen O-Ring 15a dicht verschlossen. Das äusserste bodenseitige Ende der Probenausgabebauteilgruppe 15 hat einen nach innen vorspringenden Abschnitt 15b, in dem O-Rin-ge 15c und eine Gleitdichtung 15d vorgesehen sind, die beide mit der Aussenfläche des hohlen Dorns 5 zusammenarbeiten. Auf diese Weise wird eine ringförmige Fluidsammelkammer 14b oberhalb der Probenausgabebauteilgruppe 15 gebildet.

Der hohle Dorn 5 kann sich zu einem weiteren Werkzeug gegebenenfalls nach unten erstrecken, und Aussengewindegänge 15e sind auf dem Bodenende der Probenausgabebauteilgruppe 15 vorgesehen, die eine Verbindung mit einer unteren Dichtungseinrichtung ermöglichen. Normalerweise ist die Bohrung 5a des hohlen Dorns 5 mit einem üblichen entfernbaren Stopfen (nicht gezeigt) verbunden, so dass der Fluiddruck in der Bohrung 5a des hohlen Dorns 5 aufgebaut werden kann.

Eine innere rohrförmige Anordnung 20 ist fest im Ringraum 31 angebracht, der zwischen der innerern Bohrungsfläche 13f des Hülsenteils 13 des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 und der Aussenseite des hohlen Doms gebildet wird. Die innere rohrförmige Anordnung 20 weist an seinem oberen Ende eine Rasthülse 21 auf, die Aussengewindegänge 21a hat, die an dieser ausgebildet sind und die mit entsprechenden Gewindegängen zusammenarbeiten, die in einer Gegenbohrung 12e ausgebildet sind, die im Bodenende der oberen Verbindungsbauteilgruppe 12 vorgesehen ist. Ein O-Ring 12f dichtet die Gewindegänge 21a ab. Der untere Abschnitt der Rasthülse 21 ist mit in axialem Abstand liegenden Rastzähnen 21b vesehen, deren Zweck noch nachstehend näher erläutert wird. Das Bodenende der Rasthülse 21 läuft in einen mit Aussengewinde versehenen, durchmesserverminderten Abschnitt 21c aus, der in Gewindeeingriff mit dem oberen Ende einer perforierten Hülse 22 ist. Zusätzlich ist das untere Ende der Rasthülse 21 mit einem Paar von O-

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Ringen 21 d versehen, die in Dichtungseingriff mit dem Äusseren des hohlen Dorns 5 sind.

Die perforierte Hülse 22 ist mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung und axialem Abstand angeordneten Perforationen 22a versehen und sie endet an ihrem unteren Ende mit Innengewindegängen 22b, die in Gewindeeingriff mit dem oberen Ende einer Dichtungshülse 24 sind. Die Dichtungshülse 24 hat zwei Sätze von axial im Abstand angeordneten inneren O-Ringen 24a und 24b und an ihrem Bodenende eine Gleitdichtung 24c, die in Eingriff mit dem äusseren Umfang des höhten Dorns 5 ist. Zusätzlich hat die Dichtungshülse 24 eine äussere Lagerfläche 24d, die eine Lagerabstützung für ein Kolbenhülsenventil 30 bildet, das in dem Ringraum angebracht ist, der zwischen dem äusseren rohrförmigen Gehäuse 10 und der inneren rohrförmigen Anordnung 20 gebildet wird.

Die Kolbenhülsenventilanordnung 30 weist einen unteren Hülsenabschnitt auf, der vertikal im Abstand Paare von äusseren O-Ringdichtungen 30a und 30b hat. In der Zulaufstellung der Vorrichtung sind nur die oberen O-Ringe 30a in Eingriff mit der inneren Bohrungsfläche 13f des Hülsenelements 13 des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10. Unmittelbar unterhalb der Zulaufstellung der O-Ringdichtungen 30a hat der äussere Dichtungsabschnitt 13 eine geringfügig im Durchmesser erweiterte Gegenbohrung 13g, die zum Bodenende des Hülsenabschnitts 13 verläuft. Zwischen den O-Ringdichtungen 30a und 30b ist die Ventilhülse 30 vorgesehen, das mit einer Ringnut 30c versehen ist, deren Zweck nachstehend naher erläutert wird. Unmittelbar oberhalb der O-Ringe 30a Ist der Hülsenabschnitt 13 des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 mit einer oder mehreren radialen Öffnungen 13d versehen. Durch diese Öffnungen strömt das als Probe zu entnehmende Formationsfluid In eine ringförmige Fluidsammelkammer 14b, wenn die Ventilhülse 30 nach oben relativ zum äusseren, rohrförmigen Gehäuse 10 verschoben wird.

Der obere Endabschnitt 30d der Ventilhülse 30 hat eine vergrösserte innere Dicke, wie dies mit 30d angedeutet ist, wodurch eine nach unten weisende Schulter 30e gebildet wird, die als ein Kolben wirkt, um die Bewegung der Ventilhülse 30 zu bewirken. Zusätzlich dient der obere Endabschnitt 30d zur Halterung eines Paars von inneren O-Ringen 30k, die in Dichtungseingriff mit dem bodenseitigen Hülsenabschnitt 21 e der Rasthülse 21 sind.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass eine innere, ringförmige Fluiddruckkammer 35 zwischen der Innenbohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 und der Aussenfläche des hohlen Dorns 5 gebildet wird und dass ein Kolben-Hülsen-Ventil 30 gleitbeweglich und unter Bildung eines dichten Abschlusses in der ringförmigen Fluiddruckkammer 35 angeordnet ist. In der Zulaufstellung der Vorrichtung liegt eine äussere Schulter 30m an der Ventilhülse 30 an einer nach oben weisenden inneren Schulter 40a an, die am Bodenende einer Positionierhülse 40 ausgebildet ist. Die Hülse 40 ist zusätzlich an der Ventilhülse 30 mit Hilfe einer oder mehreren Scherschrauben 40b festgelegt. Das obere Ende der Positionierhülse 40 ist mit einer Anschlaghülse 42 (Fig. 1A) mit Hilfe einer Gewindeverbindung 42a vesehen. Zusätzlich ist ein Anschlagring 44 durch Abscherung lösbar fest mit dem Innern der Anschlaghülse 40 mit Hilfe einer oder mehreren Scherschrauben 44a verbunden. Der Boden der Anschlaghülse 40 liegt gegen die Schulter 13m an dem Hülsenabschnitt 13a an.

Eine in eine Richtung wirkende Rasthülse 38 ist fest mit dem oberen Ende der Ventilhülse 30 durch eine Verbindungshülse 39 verbunden, die Innengewindegänge 39a hat, die in Eingriff mit Aussengewindegängen auf dem äussersten oberen Ende der Ventilhülse 30 sind. Die Rasthülse 38 hat einen massiven Ringabschnitt 38a, der durch den nach innen erweiterten Kopfabschnitt 39b der Haltehülse 39 festgelegt ist, sich nach oben erstreckt und von innen her durch Federarme 38c vorbelastet ist, die in den nach innen erweiterten Kopfabschnitten 38d enden, welche derart konturiert sind, dass eine in einer Richtung wirksame Rastverbindung in Verbindung mit den Rastzähnen 21b gebildet wird, die an der inneren rohrförmigen Anordnung 20 vorgesehen sind. Somit ist nur eine Bewegung der Ventilhülse 30 in eine Richtung nach oben durch die Rastzähne 21a möglich, die verhindern, dass die Ventilhülse 30 in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, nachdem sie einmal aus dieser Stellung wegbewegt worden ist.

Ein oder mehrere radiale Öffnungen 5d sind in der Wand des hohlen Dorns 5 an einer Stelle zwischen den inneren O-Ringdichtungen 12c, die an der Verbindungsbauteilgruppe 12 vorgesehen sind und den inneren O-Ringdichtungen 21 d vorgesehen, die im unteren Abschnitt der Rasthülse 21 vorgesehen sind, wenn der Dorn 5 sich in seiner Zulaufstellung bezüglich des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 befindet. Entsprechend geeignete Scherschrauben (nicht gezeigt) legen den Dorn 5 in der Zulaufstellung fest.

Um die Fluidproben aus der Bohrlochzone, die den Probenentnahmeöffnungen 13d gegenüberliegt, zu sammeln, wird eine nach unten wirkende Kraft auf den Dorn 5 ausgeübt, um die Scherschrauben abzuscheren. Der hohle Dorn 5 bewegt sich dann bezüglich des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 nach unten, bis die Dornöffnungen 5d in Ausrichtung zu der perforierten Hülse 22 gebracht sind. Dann wird ein Fluiddruck an die Bohrung des hohlen Dorns 5 über den Rohrstrang angelegt und dieser Fluiddruck geht in die Fluiddruckkammer 35, wodurch eine nach oben gerichtete Kraft auf die Ventilhülse 30 ausgeübt wird. Dieser Fluiddruck steigt an, bis die Scherschrauben 40b abgeschert sind. Im Anschluss hieran bewegt sich die Ventilhülse 30 nach oben, bis die vergrösserten Kopfabschnitte 38d der Hülse 38 in Eingriff mit dem Anschlagring 44 sind. In dieser Stellung, die in den Fig. 2A-2D dargestellt ist, werden die Dichtungen 30a, die zuvor den Fluiddurchgang durch die Probenentnahmeöffnungen 13d versperrt haben, in eine Stellung oberhalb dieser Probenentnahmeöffnungen 13d gebracht. Somit kann Fluid in die Fluidsammelkammer 14b leicht einströmen, wobei die Ringnut 30c unterstützend wirkt, die in der Ventilhülse 30 vorgesehen ist. Das in die Fluidsammelkammer 14b einströmende Fluid ist keiner Kontamination durch andere

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BohrlochfIuide oder durch das Fluid ausgesetzt, das zur Betätigung der Ventilhülse 30 genutzt wird.

Wenn eine ausreichende Fluidprobenmenge gesammelt worden ist, wird der Fluiddruck in der Bohrung 5a des hohlen Dorns 5 auf einen noch höheren Wert angehoben, wodurch eine Abscherung der Scherschrauben 44a bewirkt wird, die den Anschlagring 44 in seiner Position halten. Die Ventilhülse 30 kann sich nun in seine äusserste obere Stellung bewegen, die in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist. In dieser Stellung liegt der Anschlagring 44 am unteren Ende der Anschlaghülse 42 an, wie dies in Fig. 3A gezeigt ist. In dieser Stellung ist der untere Satz von O-Ringdichtungen 30b, die am Bodenende der Ventilhülse 30 vorgesehen sind, in Dichtungseingriff mit der inneren Bohrungsfläche 13f des äusseren rohrförmigen Gehäuses 13 und somit ist ein Fluiddurchgang von den Probeentnahmeöffnungen 13d zu der Fluidsammelkammer 14b abgesperrt. Zugleich wird der Inhalt der Fluidsammelkammer 14b von dem Kontakt durch irgendwelche anderen Fluide getrennt.

Fachleute werden erkennen, dass die Fluidsammelkammer 14b unter Atmosphärendruck gehalten werden kann, wenn die Vorrichtung in ihre Position in dem Bohrloch abgesenkt wird, oder dass ein Vakuum in der Fluidsammelkammer 14b herrschen kann. Alternativ kann die Fluidsamelkammer ein chemisches Behandlungsfluid enthalten, das mit dem Fluid reagiert, das von der isolierten Zone des Bohrlochs extrahiert wird. Zu diesem Zweck sind ein oder mehrere radiale Öffnungen 13k in der Wand des Hülsenabschnittes 13a des äusseren rohrförmigen Gehäuses 10 vorgesehen, um die Fluidsammelkammer 14b aufzufüllen oder zu entleeren. Die Öffnungen 13k sind durch einen Stopfen 15 während des Arbeitens der Vorrichtung im Bohrloch dicht verschlossen.

Wenn sich das Kolben-Hülsen-Ventil 30 einmal in die oberste Stellung bewegt hat, wie dies in den Fig. 3A-3C dargestellt ist, kann die gesamte Vorrichtung aus dem Bohrloch entnommen werden, wobei die Fluidsammelkammer 14b und das darin enthaltene Bohrlochfluid von dem Kontakt mit irgendwelchen anderen Fluiden getrennt ist. Beim Erreichen der Oberfläche ist es zweckmässig, die eingeschlossene Fluidprobe aus der Fluidsammelkammer 14b Über den Boden einer solchen Kammer zu entnehmen, der von einer Probenausgabebauteilgruppe 15 gebildet wird. Zu diesem Zweck ist die Bauteilgruppe 15 mit einer radialen Fluidentnahmeöffnung 15k vesehen, die Innengewindegänge 15m an ihrem äusseren Ende hat, um einen Stopfen 17 aufzunehmen, während die Vorrichtung sich im Bohrloch befindet, und der mit Gewinde versehene Hals eines Probenaufnahmebehälters 16 (Fig. 5) kann angebracht werden, wenn sich die Vorrichtung an der Oberfläche befindet. Die radiale Öffnung 15k ist im Grundzustand mit Hilfe des manuell betätigbaren Absperrventils 18 verschlossen, das in einer Querbohrung 15n angebracht ist, die die Fluidentnahmeöffnung 15k schneidet. Das Absperrventil 18 ist mit einem Paar von äusseren Dichtungen 18a und 18b versehen, die die Fluidentnahmeöffnung 15k überbrücken. Zusätzlich ist der Stopfen 18 mit Aussengewindegängen 18c versehen, mittels denen der Stopfen über die Gewindeverbindung aus der Bohrung 15n entnommen werden kann und somit die Fluidentnahmeöffnung 15k geöffnet werden kann. Ein Stopfen 19 ist in das andere Ende der Bohrung 15n eingesetzt, um einen Fluidverlust an diesem Ende der Bohrung 15n zu verhindern, wenn das Absperrventil 18 in seine Offenstellung gebracht wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die vorstehend beschriebene Vorrichtung einen einfachen und wirtschaftlichen Aufbau hat, um eine Entnahme einer reinen Fluidprobe von einer gewünschten isolierten Zone eines Bohrlochs zu ermöglichen, indem dieses reine Fluid in einer Fluidsammelkammer eingeschlossen wird und die Entnahme des reinen Fluids aus der Fluidsammelkammer ohne eine Kontaminierung durch irgendwelche andere Fluide ermöglicht wird. Somit lässt sich ein genauer Nachweis der Fluidbestandteile in jeder gewünschten Zone eines im Erdboden eingebrachten Bohrloches durchführen.

Claims (16)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus einer gewünschten Formation eines in dem Erdboden eingebrachten Bohrloches, die durch ein Paar vertikal im Abstand liegender Dichtungseinheiten isoliert ist, gekennzeichnet durch; ein äusser-res rohrförmiges Gehäuse (10), das dichtend zwischen den Dichtungseinheiten (12c, 12d; 15c, 15d) vorgesehen ist, um der gewünschten Formation benachbart zu liegen, wenigstens eine radiale Öffnung (13d) in der Wand des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10), die mit dem Bohrlochringraum zwischen dem äusseren rohrförmigen Gehäuse (10) und der gewünschten Formation ' in Verbindung steht, einen hohlen Dorn (5), der gleitbeweglich in dem rohrförmigen äusseren Gehäuse (10) angeordnet ist und eine ringförmige Fluidsammelkammer (14b) im Ringraum zwischen dem hohlen Dorn (5) und der Bohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) bildet, wobei die Bohrung des hohlen Dorns (5) in Verbindung mit einer Fluiddruckquelle an der Oberfläche bringbar ist, eine Ventilhülse (30), die verschiebbar in dem Ringraum in der Nähe der radialen Öffnung (13d) angeordnet ist, eine erste Dichtungseinrichtung (30a) auf der Aussenseite der Ventilhülse (30), die eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) in der Einlaufstellung der Vorrichtung verhindert, eine Einrichtung (35), die auf den ersten Fluiddruck im hohlen Dorn (5) anspricht, um die Ventilhülse (30) von der Einlaufstellung zu einer ersten Stellung zu verschieben, in der eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) hergestellt wird, so dass eine Fluidprobe von der gewünschten Formation in die Fluidsammelkammer (14b) einströmen kann, eine zweite Dichtungseinrichtung (30b ) an der Ventilhülse (30), die in einer zweiten axialen Stellung der Ventilhülse (30) derart arbeitet, dass die Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) abgesperrt ist, und eine Einrichtung, die auf den zweiten höheren Fluid-

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druck der Bohrung des hohlen Dorns (5) anspricht, um die Ventilhülse (30) in die zweite Stellung zu verschieben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine abscherbare Einrichtung (40b) zum Festlegen der Ventilhülse (30) in ihrer Einlaufstellung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die femer eine in eine Richtung wirkende Rasteinrichtung (21) aufweist, um eine Rücklaufbewegung der Ventilhülse (30) von der ersten oder zweiten Stellung weg zu verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die auf den ersten Fluiddruck in der Bohrung des hohlen Dorns (5) ansprechende Einrichtung eine Fluiddruckkammer (35) aufweist, die zwischen der Bohrung der Ventilhülse (30) und dem Äusseren des Dorns (5) gebildet ist, ferner eine innere Kolbenschulter (40a) an der Bohrung der Ventilhülse aufweist, sowie eine radiale Öffnung (5d) im hohlen Dorn (5), die in Verbindung mit der Fluiddruckkammer (35) bringbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine feste Dichtungseinrichtung (30a, 30b) die radiale Öffnung (5d) des hohlen Dorns von der Fluiddruckkammer (35) in der Ein-laufstellung der Vorrichtung trennt, wobei eine axiale Bewegung des hohlen Doms (5) von der Einlaufstellung weg erforderlich ist, um eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (5d) des hohlen Dorns (5) und der Fluiddruckkammer (35) herzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Buchse (13) vorgesehen ist, die fest mit dem unteren Ende des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) verbunden ist, und eine Bohrung hat, die in dichten Eingriff mit dem hohlen Dorn (5) ist, um das Bodenende der Fluidsammelkammer (14b) dicht zu verschliessen, und dass eine Fluidentnahmeöffnung (15k) in der Buchse (13) vorgesehen ist, wobei ein manuell betätigbares und im Grundzustand geschlossenes Ventil (18) in der Fluidentnahmeöffnung (15k) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung am äusseren Ende der Fluidentnahmeöffnung (15k) vorgesehen ist, um in dichter Weise in Eingriff mit dem Hals eines Fluidprobenbehälters (16) zu sein, wobei eine Fluidprobe von der gewünschten Formation ohne eine Kontamination zu dem Fluidprobenbehälter (16) übergeben werden kann.

8. Vorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus einer gewünschten Formation eines in den Erdboden eingebrachten Bohrloches, die durch ein Paar von vertikal Im Abstand liegenden Dichtungseinheiten Isoliert ist, gekennzeichnet durch: ein äusseres rohrförmiges Gehäuse (10), das dichtend zwischen den Dichtungseinheiten (12c, 12d; 15c, 15d) vorgesehen ist, um der gewünschten Formation benachbart zu liegen, wenigstens eine radiale Öffnung (13d) in der Wand des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10), die mit dem Bohrlochringraum zwischen dem äusseren rohrförmigen Gehäuse (10) und der gewünschten Formation in Verbindung steht, eine innere rohrförmige Anordnung (20), die an ihrem oberen Ende mit dem äusseren rohrförmigen Gehäuse (10) verbindbar ist, und die ein unteres Ende hat, das unterhalb und in der Nähe der radialen Öffnung (13d) endet und einen Ringraum (31) zwischen dem Äusseren der rohrförmigen Anordnung (20) und der Bohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) bildet, einen hohlen Dorn (5), der an seinem oberen Ende mit einem Rohrstrang verbindbar ist und ein unteres Ende hat, das sich über das untere Ende des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) hinaus erstreckt, wobei der hohle Dorn (5) in der Bohrung der inneren rohrförmigen Anordnung (20) gleitbeweglich und dicht schliessend angeordnet ist, wobei der untere Abschnitt des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) eine ringförmige Fluidsammelkammer (14b) im Ringraum zwischen der Bohrung des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) und dem Äusseren des hohlen Dorns bildet, eine Ventilhülse (30), die in dem Ringraum und der radialen Öffnung (13d) benachbart verschiebbar angeordnet ist, eine erste Dichtungseinrichtung (30a) auf dem Äusseren der Ventilhülse (30), die eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) in der Einlaufstel-lung der Vorrichtung verhindert, eine Einrichtung (35), die auf einen ersten Fluiddruck im hohlen Dorn (5) anspricht, um die Ventilhülse (30) von der Einlaufstellung in eine erste Stellung in axialer Richtung zu verschieben, um eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) zu öffnen, wodurch ermöglicht wird, dass eine Fluidprobe von der gewünschten Formation in die Fluidsammelkammer (14b) einströmen kann, eine zweite Dichtungseinrichtung (30b) an der Ventilhülse (30), die in einer zweiten axialen Stellung der Ventilhülse (30) derart arbeitet, dass die Verbindung zwischen der radialen Öffnung (13d) und der Fluidsammelkammer (14b) abgesperrt ist, und eine Einrichtung, die auf einen zweiten höheren Fluiddruck in der Bohrung des hohlen Dorns (5) anspricht, um die Ventilhülse (30) in die zweite Stellung zu verschieben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine abscherbare Einrichtung (40b ) zum Festlegen der Ventilhülse (30) in der Einlaufstellung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner eine in eine Richtung wirkende Rasteinrichtung (21) aufweist, um eine Rücklaufbewegung der Ventilhülse (30) von ihrer ersten und zweiten Stellung weg zu verhindern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die auf den ersten Fluiddruck in der Bohrung dies hohlen Doms (5) anspricht, eine Fluiddruckkammer (35), die zwischen der Bohrung der Ventilhülse (30) und dem Äusseren des Dorns (5) gebildet ist, eine Innere Kolbenschulter (40a), die in der Bohrung der Ventilhülse (30) vorgesehen ist und eine radiale Öffnung (5d) im hohlen Dorn (5) aufweist, die in Verbindung mit der Fluiddruckkammer (35) bringbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, die ferner eine feste Dichtungseinrichtung (30a, 30b) in der Bohrung der inneren rohrförmigen Anordnung (20) aufweist, wodurch die radiale Öffnung (5d) des hohlen Dorns (5) von der Fluiddruckkammer (35) in der Ein-

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laufposition der Vorrichtung getrennt wird, wobei die axiale Bewegung des hohlen Dorns (5) von der Einlaufstellung weg erforderlich ist, um eine Verbindung zwischen der radialen Öffnung (5d) des hohlen Dorns (5) und der Fluiddruckkammer (35) herzustellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine Richtung wirkende Rasteinrichtung (21) betriebsmässig zwischen der Ventilhülse (30) und der inneren rohrförmigen Anordnung (20) vorgesehen ist

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine Richtung wirkende Rasteinrichtung (21) Korbgewindegänge (21b) auf der Aussenfläche der inneren rohrförmigen Anordnung (20), eine Hülse (38), die fest mit der Ventilhülse (30) verbunden ist und nach innen federnde Arme (38c) aufweist, die an der Hülse (38) vorgesehen sind und mit den Korbgewindegängen (21b) in Eingriff bringbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Buchse (13) vorgesehen ist, die fest mit dem unteren Ende des äusseren rohrförmigen Gehäuses (10) verbunden ist und eine Bohrung hat, die dicht in Eingriff mit dem hohlen Dorn (5) ist, um das bodenseitige Ende der Probenkammer (14b) dicht zu verschliessen, dass eine Fluidentnahmeöffnung (15k) in der Hülse (13) vorgesehen ist, und dass ein manuell betätigbares und im Grundzustand geschlossenes Ventil (18) in der Fluidentnahmeöffnung (15k) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, die ferner eine Einrichtung auf dem äusseren Ende der Fluidentnahmeöffnung (15k) aufweist, die in dichtem Eingriff mit dem Hals eines Fluidprobenbehälters (16) bringbar ist, wobei eine Fluidprobe von der gewünschten Formation ohne eine Kontamination zu dem Fluidpro-benbehälter (16) übergebbar ist.

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