DE2145474B - Verfahren zum Untersuchen einer Erdformation mittels eines diese durchsetzenden Bohrlochs und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen einer Erdformation mittels eines diese durchsetzenden Bohrloches und einer darin verlegten Rohrleitung und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem solchen Verfahren ist es bekannt, die in dem Bohrloch verlegte Rohrleitung gegen die Bohr-

lochwandung durch eine selektiv betätigbare Packung abzudichten, die das Innere der Rohrleitung mit der Erdfonnation verbindet, wobei diese sowie ias Innere der Rohrleitung gegen einen über der Packung befindlichen und die Rohrleitung umgebenden Ringraum abgetrennt sind. Durch drehende, hin- und hergehende oder kombinierte Bewegungen der Rohrleitung oder durch Verwendung von besonderen Betätigungsgeräteü wird eine Folge von Untersuchungs-

tion weiter verändert und dabei die Lagerstättenprobe in der Rohrleitung aufgefangen wird.

Die Lagerstättenprobe kann aus einer Flüssigkeit, z. B. Erdöl, aber auch aus einem Gas, z. B. Erdgas, bestehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Durchführung der Untersuchung von einer von Land entfernten Arbeitsstelle aus das in das überflutete Bohrloch eingeführte Hilfsmedium auf einem

vorgängen durchgeführt, die mit einem häufigen 10 geringen Druck gehalten, der nach dem Absperren öffnen und Schließen eines Ventils in der Rohr- des Strömungsweges vergrößert wird und nach der

durch diese Druckerhöhung bedingten Einleitung der Lagerstättenprobe in die Rohrleitung durch Verrin-

gerung des Druckes des Hilfsmediums die Lager-

eines Ventils m

leitung verbunden sind, wobei der Druck der durch die Rohrleitung strömenden, flüssigen oder gasförmigen Lagerstättenprobe gemessen wird. Wenn das _{D D}

Innere der Rohrleitung geschlossen wird, wird dieser 15 Stättenprobe in der Rohrleitung aufgefangen wird.
Druck unter dem geschlossenen Teil der Rohrleitung Weiterhin betrifft die Erfindung Einzelheiten und

als »Schließdruck« und bei geöffneter Rohrleitung als besondere Ausgestaltungen einer im Bohrloch abge- »Fließdruck« gemessen. senkten Untersuchungs- oder Prüfvorrichtung, wie

In Verbindung mit derartigen Druckmessungen ist z. B. in Abhängigkeit von den Druckänderungen des es üblich, die durch die Rohrleitung strömende Lager- 20 Hilfsmediums wirkende, auslösbare Steuer- und Stättenprobe mittels einer Kammer zu entnehmen, Bremseinrichtungen. So können dehnbare und zusammenziehbare Kupplungselemente mit Druck- und Volumenausgleich zur Verhinderung einer Übertragung der durch den Seegang verursachten Kräfte auf 25 eine schwimmende Arbeitsstation verwendet werden, in der die Untersuchungen an der mit einer Probeaufnahmekammer und entsprechenden Ventilen versehenen Rohrleitung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann ein oberer Teil der Rohrleitung in dem

bei der Untersuchung und Probeentnahme auch in 30 überfluteten Bohrloch abgestützt werden, während Verbindung mit den auf trockenem Land üblichen die schwimmende Untersuchungsstation in Längs-Vorgängen erhebliche Schwierigkeiten und Unge- richtung der Rohrleitung frei auf und ab bewegnauigkeiten. Hch ist.

Man hat zwar versucht, Prüfgeräte zu schaffen. Zum Abführen des in der Rohrleitung unterhalb

deren Betätigung auf ein Mindestmaß verringert wird. 35 der Probenkammer auftretenden Druckes kann eine

nach deren Schließen die entnommene Probe mittel.; der Rohrleitung durch das Bohrloch einer Arbeitsstelle zugeführt wird, wo die Probe untersucht oder zu einer Untersuchungsstation gebracht wird.

Die Probeentnahme und Druckmessung erfordern gewöhnlich Manipulationen an der Rohrleitung und/ oder die Verwendung eines besonderen Betätigungsgerätes. Infolge dieser Manipulationen ergeben sich

Jedoch haben diese Versuche bisher kein befriedigendes Ergebnis gezeitigt.

Die in den letzten Jahren vielfach von einer von Land entfernten Arbeitsstelle, insbesondere auf dem Meer (off-shore) durchgeführte Erdölgewinnung ist mit noch größeren Schwierigkeiten und Ungenauigkeiten bei der Formationsuntersuchung verbunden. Außer den üblichen hierbei auftretenden Problemen ergeben sich bei diesem »Offshore-Betrieb« zusätzautomatische Entlüftungseinrichtung Anwendung finden, mit der beim Anheben der Rohrleitung nach Beendigung einer Untersuchung eine Entlüftung selbsttätig durchgeführt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Steuervorrichtung mit einem Differentialkolben ausgerüstet, auf den ein in der Rohrleitung enthaltenes Druckmittel und der Druck in dem Ringraum des Bohrloches gleichzeitig einwirken, und der durch

liehe Schwierigkeiten wegen der durch den Seegang 45 wahlweise Änderungen des Druckes im Ringraum be-¹ ' " ^J- "-¹-- tätigt wird und die Ventile und Probeentnahme

verursachten Bewegung der schwimmenden Bohrstellen, von denen aus die Untersuchungen durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Untersuchen einer öl oder Gas enthaltenden Erdformation mittels eines diese durchsetzenden Bohrloches und einer darin verlegten Rohrleitung Manipulationen an der Rohrleitung zu vermeiden oder weitgehend zu verringern und während der Unterkammer der im Bohrloch befindlichen stationären Prüfvorrichtung steuert.

Die Erfindung soll im einzelnen an Hand der Zeichnungen erläutert werden, in denen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des eifindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist. Es zeigt

F i g. 1 in vereinfachter Darstellung die Ansicht

suchung ein Höchstmaß an Genauigkeit und Sicher- 55 und den teilweisen Längsschnitt einer schwimmenden heit zu erreichen. Untersuchungsstelle mit überflutetem Bohrloch,

Gemäß der Erfindung wird beim Untersuchen der Fig. 1 a den teilweisen Längsschnitt einer Einzel-

Erdformation in der Weise verfahren, daß ein Hilfs- heit der F i g. 1 in größerem Maßstab,
medium in das Bohrloch eingeführt und unter Ab- l"'ig· 2 a den Längsschnitt einer mit Ventilen und

trennung von Rohrleitung und Erdformation in der 60 einer Formations-Probenauffnalimeeinrichtung ver-Nähe der Formation unter Druck gesetzt wird, wobei sehenen Untersuchungsvoirichtung der Anlage gemäß ein von der Formation durch die Rohrleitung in das
Bohrloch führender Strömungsweg abgesperrt und
der Druck des Hilfsmediums unter Abtrennung von
der Formation verändert wird und nach der durch 65
diese Druckänderung bedingten Einleitung einer
Lagerstättenprobe in die Rohrleitung der Druck des
Hilfsmediums unter Abtrennung von der Erdforma-

F i g. 1 in geschlossener Stellung der Ventile,

Fig. 2b die Darstellung der Fig. 2a in offener Stellung,

Fig. 2c die Darstellung der Fig. 2a in geschlossener Stellung während der Aufnahme einer Formationsprobe,

Fi g. 3 a bis 3 g in ihrer Aneinanderreihung an den

5 6

Trennlinien a-a bis /-/ im vergrößerten Maßstab einen menden Bohrstation 1 befindlichen Schlammpumpe

vertikalen Längsschnitt der rechten Hälfte der Unter- 15 angeschlossen, die den in dem Ringraum 16,

suchungsvorrichtung gemäß den F i g. 2 a bis 2 c, unterhalb des Bohrlochkopfes 7 befindlichen Bohr-

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der schlamm unter Druck setzt.

F i g. 3 c, 5 Die Prüfleitung 10 enthält die folgenden Teile in

F i g. 5 eine Modifikation der F i g. 3 a bis 3 g mit lotrechter Folge:

einer Dämpfungseinrichtung und Bezugsziffer

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 der oberer Leitungsstrang, der zur schwimmenden

F i g. 5. Bohrstation 1 führt und aus miteinander

Gemäß F i g. 1 ist eine schwimmende Bohr- und io verschraubten Rohrschüssen besteht 17

Untersuchungsstation 1 über einer überfluteten Bohr- hydraulisch betriebene Meßwelle 18

stelle 2 verankert oder sonstwie befestigt. Von der mittlerer Leitungsteil 19

Bohrstelle 2 ist ein Bohrloch 3 niedergebracht, das in „. , „ ... . j' "ö ίϊ ■« ι

üblicher Weise mit einem Futterrohr^ ausgekleidet Drehmoment übertragende Schlerfkupplung

ist und eine Formation 5 durchsetzt, deren Produk- i₅ ^{mt Druck}" ^und Volumenausgleich 20

tivität untersucht werden soll. An der Durchgangs- Zwischenleitungsteil mit einem Gewicht zum

stelle 3 α des Bohrlochs 3 durch die Formation 5 sind Setzen einer Packung im unteren Rohrsirang 21

in üblicher Weise Durchbrechungen angebracht, die Strömungsventil 22

zwischen der Formation 5 und dem Ringraum 6 des Zwischenleitungsteil 23

Bohrlochs 3 eine Flüssigkeitsverbindung herstellen. 20 _oberer Druckmesser und Gehäuse 24

Auf dem überfluteten Schlammgrund ist ein Bohr- _D .., . ,, .., . . ,. «,.

lochkopf 7 mit einem Gasausbriiche verhindernden ^Pruf- ^und Ventile.nnchtung 25

Preventer Ta bekannter Art vorgesehen. Der Bohr- unterer Druckmesser und Gehäuse 26

lochkopf 7 kann auch mit einer üblichen überfluteten Packungsvorrichtung 27

Abschlußeinrichtung versehen sein und ist mit der »5 perforiertes Fußstück zur Verbindung zwi-

schwimmenden Arbeitsstation 1 durch eine Meeres- sehen Prüfleitung 10 und Formation 5 28

leitung 8 verbunden, die seitlich auf dem Deck 9 der

schwimmenden Station 1 abgestützt und mit ihrem Wie in Fig. 1 gezeigt, ist bei der in Stellung geoberen Ende durch eine kardanische Verbindung ver- brachten Prüfleirung 10 die Packung 27 expandiert schiebbar am Deck 9 geführt sein kann. Eine der- 30 und dichtet die Prüfleirung 10 gegen das Futterrohr 4 artige an sich bekannte Anordnung ermöglicht eine des Bohrlochs ab. Diese Packungsvorrichtung wird seitliche Abstützung der Leitung 8 und läßt vertikale durch drehende und lineare Bewegungen der Prüf-Bewegungen der schwimmenden Station 1 infolge des leitung 10 betätigt, die dadurch das Gewicht des Lei-Seeganges zu, zu dessen Ausgleich auch verschieb- tungsteils 21 auf die Packungsvorrichtung überträgt, bare Leitungsverbindungen verwendet werden können. 35 Ein solches Gewicht ist in einer Prüfleitung dieser Art

Von der Arbeitsstation 1 aus wird in das Bohr- wegen der dehnbaren und zusammenziehbaren Ausloch 2 eine Prüfleirung 10 mittels einer üblichen bildung der das Drehmoment übertragenden telesko-Hebevorrichtung 11 abgesenkt, die von einem Bohr- pischen Schleifkupplung 20 wünschenswert. Durch gerüst 12α aus betrieben wird, wie in Fig. 1 gezeigt das unterhalb dieser Kupplung 20 befindliche Geist. Am oberen Ende der Prüfleitung 10 können die 40 wicht der Prüfleitung 10 wird ihre Abwärts- oder üblichen Steuerköpfe, Verteiler und Drehgelenke vor- Aufwärtsbewegung während des Einbaus auf die Begesehen sein, um eine Flüssigkeitsströmung durch die tätigungselemente der Packungsvorrichtung 27 über-Prüfleituns 10 und deren Verdrehbarkeit zu ermög- tragen,
liehen. " Nach dem Beginn des Einsetzens der Packung 27

Mit dieser Hebevorrichtung und den üblichen 45 wird die Schleifkupplung 20 teilweise zusammenge-

Drehtisch-Verschiebekupplungen können die einzel- zogen, wobei das Gewicht der oberen Teile 17 und 18

nen Rohrschüsse der Prüfleirung 10 miteinander ver- der Prüfleitung 10 durch die geschlossenen Stößel des

schraubt und die Prüfleitung 10 durch die Meeres- Preventers Ta im Bohrlochkopf 7 aufgenommen wird,

leitung8 und das Futterrohr 4 in die in Fig. 1 ge- so daß sich die schwimmende Bohrstelle 1 gegen das

zeichnete Stellung abgesenkt werden. 50 obere Ende der Meßleitung 10 frei auf und ab be-

Aus F i g. 1 a ist ersichtlich, daß die Prüfleirung 10 wegen kann.

verschiebbar in einem Bohrlochabschluß 12 abge- Während des Einsetzens der Packung verhindert

dichtet ist, der aus einer auf einem Bohrlochdeckel 13 die Schleifkupplung 20 eine Übertragung der vom

befestigten Dichtung besteht und eine ringförmige Seegang hervorgerufenen Kräfte durch den oberen

Abschlußwand für das obere Ende der Meeres- 55 Teil der Prüfleitung 10 zu der Packung 27. Die

leitung 8 bildet. Die Teile 12 und 13 dichten gemein- Schleifkupplung 20 ermöglicht nach dem Einsetzen

sam das obere Ende der Meeresleitung 8 gegen die der Packung auch ein gewisses Spiel der Abwärtsbe-

Prüfleitung 10 ab. wegung des oberen Teiles der Prüfleirung, welche

Eine Zuführungsleitung 14 für ein unter Druck Bewegung notwendig ist, um die Stößel im Bohrlochstehendes Hflfsmedhim, beispielsweise eine übliche, 60 kopf 7 in ihre Abschlußstellung zu bringen,
durch ein Sicherheitsventil gesteuerte Schlamm- oder Da die Schleifkupplung 20 das obere Ende der Löschleitung, führt von der Arbeitsstarion 1 an der Prüfleirung 10 auf dem Bohrlochkopf 7 abstützt, Meeresleitung 8 entlang durch den Bohrlochkopf 7 kann diese von der Hebevorrichtung 11 der schwimunterhalb ihres Preventers7α, wie in Fig. la veran- menden Bohrstation 1 gelöst und dadurch vor dem schaulicht ist Eine derartige Löschleitung ist gewöhn- 65 auf die Bohrstation wirkenden Seegang geschützt werlich außen an der Leitung 8 angebracht und steht mit den. Selbst wenn die Prüfleirung 10 an der Hebevordem oberen Innenraum des Futterrohres 4 in Verbin- richtung 11 aufgehängt bleiben sollte, verhindert die dung. Diese Leitung 14 ist an eine auf der schwim- Teleskopwirkung <J§r Schleifkupplung 20 die Über-

7 ^W 8

tragung des Seegangs auf den unter ihr befindlichen sehen ihrem Inneren und dem Ringraum 16 durchzu-

Teil der Prüfleitung 10. führen, was durch das normalerweise geschlossene

Wenn die Prüfleitung 10 so manipuliert worden ist, Strömungsventil 22 bewirkt wird, in dem in Abhändaß die Packung 27 fest auf ihrem Sitz liegt, dichtet gigkeit von einem Stoß eine entgegengesetzte Untersie die Prüfleitung 10 gegen das Futterrohr 4 ab und 5 strömung auftreten kann. Ein Ventil dieser Art bebildet das geschlossene untere Ende des Ringraumes steht üblicherweise aus einem Schieber, der an der 16, der hierbei gegen das Innere der Prüfleitung 10 Innenwandung der Prüfleitung 10 gelagert ist und und gegen die Formation 5 abgedichtet ist. Die ge- durch Niederfallen eines Gewichts im Innern der Leischlossenen Stößel im Bohrlochkopf 7, auf denen die tung von der Arbeitsstation 1 aus bewegt wird.
Meßwelle aufliegt, bilden einen ringförmigen Ab- io Aus Sicherheitsgründen kann die Prüfleitung 10 schluß des Bohrloches 3 und des Ringraumes 16. eine Dämpfungsvorrichtung enthalten, damit ein AusWenn der Ringraum 16 mit dem Hilfsmedium, z. B. lösen oder Ausklinken der Packung 27 aus verschie-Schlamm, gefüllt ist wird das unter Druck gesetzte denen betrieblichen Gründen verhindert wird. Zu Hilfsmedium durch die Leitung 14 zum Ringraum 16 diesem Zweck kann eine hydraulische Dämpfungsgefördert und erhöht dessen Druck, der von der Höhe 15 vorrichtung in der Prüfleitung 10 oberhalb der Pakder Schlammdruckleitung 14 und dem Druck des in kung 27 und unterhalb des Druckmessers 26 vorgeihr geförderten Schlammes abhängt. sehen sein. Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann in

Selbst wenn die Stößel im Bohrlochkopf 7 keine der Prüfleitung 10 zwischen der Dämpfungsvorrich-

ringförmige Abdichtung bewirken sollten, wird der tung und der Packung 27 eine Sicherheitskupplung

über dem Bohrlochkopf 7 zwischen Prüfleitung 10 so vorgesehen sein, die die Prüfleitung von einer fest-

und Futterrohr 4 befindliche Ringraum 16 mit sitzenden Packung trennt damit sie beim Ausbau zur

Schlamm gefüllt, der den an seinem oberen Ende Arbeitsstation zurückgenommen werden kann,

durch die Bohrkopfdichtung 12 und den Bohrloch- Die beschriebenen Maßnahmen haben den einzigen

deckel 13 abgeschlossenen Ringraum 16 nach oben Vorteil eines offenen, von Widerständen freien

verlängert. »5 Durchgangs in der Prüfleitung 10 zwischen der Ar-

In manchen Fällen ist es wünschenswert, wenn das beitsstation 1 und der Ventilvorrichtung 25. Es kann

an der Hebevorrichtung 11 hängende gesamte Ge- jedoch manchmal auch wünschenswert sein, zusätz-

wicht des über der Schleifkupplung 20 befindlichen liehe, den Durchgang blockierende Sicherheitseinrich-

Teiles der Prüfleitung 10 durch teilweises Zusammen- tungen vorzusehen. So kann das untere Ende der

ziehen der Schleifkupplung aufgenommen wird, um 30 Schleifkupplung 20 mit einem Sicherheitsventil ver-

die Wirkung des Seegangs und der offenen Stößel des sehen sein, das den Durchgang der Prüfleitung über-

Bohrlochkopfes 7 auszugleichen. Hierdurch wird ein wacht und bei einer Umkehr der Strömungsrichtung

sich von der Packung 27 bis zum Bohrlochdeckel 13 anspricht.

erstreckender Ringraum 16 gebildet, der mittels der Außerdem kann die Prüfleitung 10 eine oder meh-

mit dem Innern der Meeresleitung 8 in Höhe der 35 rere zusätzliche Ventil- und Probeaufnahmeeinrich-

Bohrstation 1 in Verbindung stehenden Schlamm- tungen enthalten, um bei den Untersuchungsvorgän-

druckleitung 14 unter Druck gesetzt wird. gen eine Rückstromsteuerung zu ermöglichen. Zum

Die in der Prüfleitung befindliche Meßwelle 18 Beispiel kann unmittelbar über oder unter der Ventilkann mit einer an sich bekannten Sicherheitseinrich- vorrichtung 25 in der Leitung 10 ein hydraulisches tung versehen sein und aus einer hydraulisch betätig- 40 Prüf ventil vorgesehen sein, das offen ist wenn baren Ventileinrichtung bestehen, die wahlweise die die Ventilvorrichtung 25 Fonnationsuntersuchungen Prüfleitung 10 in der Nähe des überfluteten Bohrloch- steuert.

kopfes abschließt oder öffnet Diese Meßwellenein- Unter bestimmten Bedingungen braucht die Pakrichtung 18 kann als an sich bekannte Unterwasser- kung 27 nicht an der Prüfleitung 10 befestigt zu sein, prüfwelle ausgebildet sein. 45 Zum Beispiel kann vorher durch einen Seilzug eine

Die Schleifkupplung 20 kann einen Druck- und durchbohrte Packung niedergebracht und die Prüf-

Volumenausgleich mit einer dehnbaren und zusam- leitung später abgesenkt und mittels einer von ihr ge-

menziehbaren Teleskopkupplung in der Prüfleitung tragenen Sonde oder einer Steckervorrichtung mit der

10 enthalten, wodurch eine Übertragung der durch Packung gekuppelt werden.

den Seegang erzeugten Kräfte auf den oberen Teil der 5<> Im folgenden sollen die allgemeinen Betriebsver-

Prüfleitung 10 und auf die schwimmende Arbeits- hältnisse der Ventil- und Probeaufnahmevorrichtung

station 1 sowie auf die Packung 27 und die Prüf- und 25 erläutert werden.

Ventilvorrichtung 25 verhindert oder verringert wird. Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen schematisch die

Die m dieser Vorrichtung 25 enthaltenen Ventile verschiedenen Stellungen der Vorrichtung 25, die da-

können durch öffnen oder Schließen des sich in 55 zu dient eine gesteuerte Flüssigkeitsströmung von

Längsrichtung erstreckenden Durchgangs der Prüf- der Formation 5 durch das Innere der Prüfleitung 10

leitung 10 betätigt werden, oder es kann dieser Durch- zu ermöglichen und eine Probe der Fonnationsflüs-

gang geschlossen werden, um eine Probe der Forma- sigkeit in einer Kammer der Vorrichtung 25 aufzu-

tionsflussigkeit in einer Kammer der Ventilvorrich- fangen,

tung 25 aufzufangen. 60 Die Vorrichtung 25 besteht aus einem rohrförmi-

Beim Betätigen der Ventile der Vorrichtung 25 gen Führungskörper 29, der einen einteiligen Füh-

zeigen die über und unter ihr befindlichen Druck- rungsteü der Prüfleitung 10 bildet, mit welcher der

messer 24 und 26 fortlaufend den Druck der Forma- Rohrkörper 29 an seinem unteren und oberen Ende

tionsfiüssigkeit an diesen Stellen der Prüfleitung 10 verschraubt ist

deutlich an. 65 In dem Rohrkörper 29 ist ein Hohlkolben 30 ver-

Während des Untersuchungsvorganges oder wäh- schiebbar geführt, der die Seitenwand einer Proben-

rend des Ausbaus oder Einbaus der Prüfleitung kann kammer bildet und dessen unteres Ende als Schieber

es wünschenswert sein, einen Flüssigkeitsumlauf zwi- 31 mit einem oder mehreren seitlichen Durchlässen

ίο

32 ausgebildet ist. Das obere Ende des Hohlkolbens über die Schieberdurchlässe 32 mit der Probenkam-30 ist als zweiter Schieber 33 mit einem oder mehre- mer 45 und deren Auslaßöffnungen 41 mit dem oberen seitlichen Durchlässen 34 ausgebildet. ren inneren Teil 50 des Rohrkörpers 29 über die obe-Mit dem Rohrkörper 29 ist mit einem seitlichen ren Schieberdurchlässe 34 kommunizieren. In dieser inneren Abstand eine erste Ventilhülse 35 über eine 5 Schieberstellung kann die Formationsflüssigkeit von Radialwand 36 verbunden, die eine oder mehrere der Formation 5 durch den Innenraum 49 und ProEinlaßöffnungen 37 für die Probeflüssigkeit aufweist benkammer 45 in den oberen inneren Teil 50 des und deren unteres Ende durch eine Querwand 38 ab- Rohrkörpers 29 gelangen.

geschlossen ist. Wenn die Pumpe 15 den Druck im Ringraum 16 Der zweite Schieber 33 ist teleskopartig von einer io wesentlich verringert, schließt der Hohlkolben 30 die oberen Ventilhülse 39 umschlossen, die durch eine Schieberdurchlässe wieder, weil der verringerte Druck Radialwand 40 mit dem Rohrkörper 29 verbunden im Ringraum den Druck des Stickstoffs in der Kamist und sich radial innerhalb desselben befindet. Die mer 44 nicht überwinden kann. Ventilhülse 39 ist mit einem oder mehreren radialen Auf diese Weise kann durch abwechselndes Erhö-Auslaßöffnungen 41 versehen und am oberen Ende 15 hen und Verringern des Druckes im Ringraum 16 durch eine Querwand 42 abgeschlossen. eine Reihe von abwechselnden »geschlossenen« und Gleichachsig zum Rohrkörper 29 und Hohlkolben »strömenden« Druckversuchen vorgenommen wer-30 ist ein an diesem angeordneter Ringkolben 43 a in den. Durch den letzten »geschlossenen« Versuch, bei einem Zylinder 43 verschiebbar geführt, der durch dem der Hohlkolben 30 sich in seiner unteren, in die Ringwände 40 und 36 begrenzt ist und dessen ao Fig. 2a gezeigten Stellung befindet, wird eine Foroberer Teil eine dehnbare und zusammenziehbare mationsprobe in der Kammer 45 aufgefangen. Kammer 44 zur Aufnahme eines Druckmittels, näm- Der Hohlkolben 30 kann durch nachgiebige Verlieh unter Druck stehendem, im allgemeinen gasför- zögerungsmittel, die im folgenden beschrieben wermigem Stickstoff, bildet. den, nach einer erste Druckerhöhung im Ringraum Dieser Stickstoff in der Kammer 44 drückt den 25 16 in der angehobenen Zwischenstellung der F i g. 2 b Ringkolben 43 a und Hohlkolben 30 nach unten in gehalten werden.

die in Fig. 2a gezeigte geschlossene Stellung, in der Wenn auf die Flüssigkeit im Ringraum 16 ein grö-

die Durchlässe 32 und 34 der Schieber 31 und 33 ßerer oder ein zweiter höherer Druck ausgeübt wird,

gegenüber den Durchlässen 37 und 41 der Ventil- wirkt auf den Ringkolben 43 a ein genügender Druck

hülsen verschoben sind, wodurch der Durchtritt von 30 um die Wirkung der Verzögerungseinrichtung zu

Formationsflüssigkeit durch die Durchlässe 37 in eine überwinden und den Hohlkolben 30 in seine obere,

Probenkammer 45 oder aus dieser durch die Durch- in Fig. 2c gezeigte Stellung zu bringen,

lasse 41 verhindert wird. Die Probenkammer 45 ist I_n dieser Stellung des Hohlkolbens 30 sind die

ein durch einen zylindrischen Wandteil 46 des Hohl- Schieberdurchlässe 32 und 34 gegenüber den Durchkolbens 30 sowie die Ventilhülsen 35 und 39 und 35 lassen 37 und 41 der Ventilhülsen 35 und 39 ver-

deren Querwände 38 und 42 gebildeter Hohlraum. schoben, wodurch die Probenkammer 45 abgeschlos-

Der in der Kammer 44 enthaltene unter Druck sen und eine Aufwärtsströmung von dem unteren

stehende Stickstoff drückt infolge seiner dehnbaren Teil 49 zum oberen Teil 50 des Rohrkörpers 29 ver-

und zusammenziehbaren Natur den Ringkolben 43 α hindert wird. Außerdem wird eine Probe der Formanach unten und ermöglicht dessen Aufwärtsbewe- 40 tionsflüssigkeit in der Probenkammer 45 abgesperrt

gung, wenn auf seine Unterseite ein genügender oder aufgefangen. Der Hohlkolben 30 wird in der

Gegendruck wirkt. oberen Stellung der F i g. 2 c durch eine im folgenden

Am unteren Ted des Zylinders 43, unterhalb des beschriebene Verriegelungseinrichtung gehalten

Ringkolbens 43 α, befindet sich eine zweite dehnbare wenn er infolge des zweiten oder erhöhten Druckes und zusammenziehbare Kammer 47, die über einen 45 in dem Ringraum 16 in diese Stellung bewegt worden

oder mehrere radiale Durchlässe 48 mit dem Ring- ist.

raum 16 kommuniziert. , , ,. - _Λ. _v ^{Wenn die} Formationsprobe in die Kammer 45 einWenn die m dem Ringraum 16 befindliche, z. B. gefüllt worden ist, weil der Hohlkolben 30 sich in den aus Bohrschlamm bestehende Flüssigkeit nicht unter Stellungen der Fig. 2a oder 2c befand, kann die dem Druck der Pumpe 15 steht, reicht der geringere 50 Prüfleitung 10 hochgezogen werden um die Ventilhydrostatische Druck dieser Flüssigkeit an den vorrichtung 25 zur Ärbeitsstation 1 z\i bringen wobei Durchlässen 48 nicht aus, um den Druck des Stick- sie von der Prüfleitung abgeschraubt werden kann Stoffs in der Kammer 44 zu überwmden und den Die in der Kammer 45 befindliche Probe wird dann Ringkolben 43 a mit semem Hohlkolben 30 anzu- zwecks Untersuchung in der Arbeitsstation 1 oder in heben. Unter diesen der Fig. 2a entsprechenden Be- 55 einer anderen Untersuchungsstelle von der Ventildingungen sperren die Schieber 31 und 33 den Strom- vorrichtung 25 entfernt.

weg von der Formation5 durch den unteren Teil 49 Die Anordnung der Fig 2c gewährleistet eine des Rohrkörpers 29, den Durchlaß 37, die Proben- fehlerfreie Arbeitsweise. Wenn der Druck des Stickkammer 45 und den Auslaß 41 m den oberen Raum Stoffs in der Kammer 44 durch Undichtigkeit ab°e-50 des Rohrkörpers 29. 60 sunken oder der Druck im Ringraum übermäßig anWenn der Druck des Bohrschlamms im Ringraum gestiegen sein sollte, wird die Ventilvorrichtung 25 16 mittels der Pumpe 15 auf einen vorbestimmten automatisch geschlossen und verriegelt Wert erhöht wird, überwindet der Druck in der Kam- Einzelheiten der Ventilvorrichtung 25 sollen nun mer 47 den Druck des Stickstoffs in der Kammer 44 an Hand der Fig. 3a bis 3g, 4, 5 und 6 beschrieben und bewegt den Ringkolben 43 a mit Hohlkolben 30 65 werden.

aufwärts in die Stellung der F i g. 2b. Wie bereits erwähnt, besteht der Rohrkörper 29 In dieser Stellung kann ein Srromungsversuch der Prüfleitung 10 aus einer Reihe miteinander verdurchgeführt werden, weil die Einlaßöffnungen 37 schraubter Führungsteile 29 a, 29 b, 29 c. 29 d und

29 e, die in den F i g. 3 a bis 3 g veranschaulicht sind.

Der Rohrkörper 29 kommuniziert mit der Formation 5 über den unteren Innenraum 49 der Prüfleitung 10, der — gemäß F i g. 3 g — durch einen in dem unteren Führungsteil 29 e angebrachten vertikalen Kanal 51 mit dem Innern anderer Teile der Prüfleitung 10 in Verbindung steht, die unterhalb der Ventilvorrichtung 25 liegen und über das perforierte Fußstück 28 mit der Formation 5 kommunizieren.

Wenn die Prüfleitung 10 für einen Untersuchungsvorgang in das Bohrloch eingebaut worden ist, umschließt das Futterrohr 4 wenigstens einen Teil des Rohrkörpers 29. Wie bereits erwähnt, bildet die expandierte Packung 27 eine selektiv lösbare Dichtung zwischen dem Rohrkörper 29 und dem Futterrohr 4, wobei sie mit dem Rohrkörper 29 und dem Futterrohr 4 in solcher Weise zusammenwirkt, daß der Ringraum 16 von dem Innern der Prüfleitung 10 und der Formation 5 getrennt ist.

Die erste Ventilhülse 35 ist gemäß den F i g. 3 e und 3f konzentrisch zum Wandteil 29 c mittels eines eine radiale Wand 36 enthaltenden Kupplungsteiles 29 d des Rohrkörpers 29 angeordnet. Diese Einzelteile werden miteinander verschraubt und bilden dann die Ventilhülse 35, die gleichachsig zum Rohrkörper 29 liegt und den ersten die Durchlässe 32 aufweisenden Schieber 31 teleskopartig umschließt, wie aus Fig. 3f ersichtlich ist.

Die zweite über der ersten Ventilhülse 35 angeordnete Ventilhülse 39 ist gemäß F i g. 3 b mit dem Rohrkörper 29 mittels des Kupplungsteils 29 b verbunden, der mit einer radialen Wand 40 versehen und mit der Ventilhülse 39 verschraubt ist, wodurch diese gleichachsig zum Rohrkörper 29 gehalten ist. Die Ventilhülse 39 umschließt den Schieber 33 und dessen Durchlässe 34 teleskopartig, wie F i g. 3 b zeigt.

Aus den F i g. 3 b, 3 e und 3 f ist ersichtlich, daß die im wesentlichen rohrförmige Seitenwand 46 der Probenkammer 45 des Hoh'kolbens 30 teleskopartig in den beiden Ventilhülsen 35 und 39 verschiebbar ist und die Schieber 31 und 33 enthält. Der erste in F i g. 3 e gezeigte Schieber 31 wirkt mit dem Teil der Ventilhülse 35 zusammen, der die Eintrittsöffnung 37 für die Flüssigkeitsprobe aufweist. In gleicher Weise wirkt der zweite Schieber 33 gemäß F i g. 3 b mit dem die Auslaßöffnung 41 für die Probe enthaltenden Teil der Ventilhülse 39 zusammen.

Aus den F i g. 3 b und 3 c ist ersichtlich, daß der obere Schieber 33 von einem rohrförmigen Teil 46 α der Zylinderwand 46 und der untere Schieber 31 von einem rohrförmigen Teil 466 der Seitenwand 46 der Probenkammer gebildet ist Die Wandteile 46 a und 46 b sind über ein mittleres Wandteil 46 c miteinander verschraubt, wie aus den F i g. 3 c und 3 d hervorgeht,

Die in F i g. 3 e gezeigte Einlaßöffffnung 37 der Ventilhülse 35~ leitet die Formationsflüssigkeit über den Schieber 31 und dessen Durchlässe 32 in die Kammer 45.

Die Auslaßöffnung 41 für die Formationsflüssigkeit ist gemäß Fig.3b in der ersten Ventilhülse39 angeordnet und leitet die Fonnationsflüssigkeit 45 zu dem oberen Innenraum 50 des Rohrkörpers 29. Dieser Flüssigkeitsstrom wird durch den zweiten oberen Schieber 33 und seine Durchlässe 34 gesteuert.

Die beiden Schieber 31 und 33 werden infolge der Axialbewegung des Hohlkolbens 30 gleichzeitig und nacheinander aus der ersten über die zweite in die dritte Stellung bewegt, wie in den Fig. 2a, 2b und 2 c gezeigt ist.

In der ersten Stellung gemäß F i g. 2 a und den F i g. 3 a bis 3 g sind die Einlaß- und Auslaßöffnungen 37 und 41 der Ventilhülsen 35 und 39 durch die Schieber 31 und 33 geschlossen. In der zweiten oder Zwischenstellung gemäß F i g. 2 b, in der sich die Schieber über ihrer ersten Stellung befinden, sind deren Durchlässe 32 und 34 mit den Durchlässen 37 und 41 der Ventilhülsen 35 und 39 zur Deckung gebracht und diese Durchlässe geöffnet.

In der dritten oder obersten Stellung gemäß F i g. 2 c werden die Schieber in eine Stellung bewegt, in der ihre Durchlässe 32 und 34 gegen die Durchlässe 37 und 41 verschoben sind, wodurch die Einlaß- und AuslaßöfTnungen 37 und 41 der Ventilhülsen 35 und 39 wieder geschlossen werden.

Das Randteil 29 e des Rohrkörpers 29 bildet eine erste Ventilabschirmung und ist radial außerhalb der Einlaßöffnungen 37 der ersten Ventilhülse 35 angeordnet, mit der diese Ventilabschirmung einen Ringkanal 52 bildet, der zu den Einlaßöffnungen 37 führt und mit dem Innenraum 49 der Prüfleitung 10 in offener Verbindung steht.

Eine zweite Ventilabschirmung wird von dem Wandteil 29 a gebildet, das außerhalb der Auslaßöffnungen 41 der oberen Ventilhülse 39 angeordnet ist und mit dieser einen Ringkanal 53 bildet, der die Auslaßöffnungen 41 mit dem oberen Innenraum 50 der Prüfleitung 10 verbindet. Die den unteren Teil der Ventilhülse 35 abschließende Querwand 38 ist in F i g. 3 g und eine zweite Querwand 38', die den oberen Teil der zweiten Ventilhülse 39 abschließt, ist in F i g. 3 a gezeigt. Diese beiden Querwände 38 und 38' sind mit den Ventilhülsen 35 und 39 verschraubt und erstrecken sich quer zu diesen.

Die untere Querwand 38 besteht aus einem rohrförmigen Teil 38 a, das mit dem unteren Ende der Ventilhülse 35 verschraubt und über eine Gewindeverschraubung38fe mit einem Ventilhahn 38 c verbunden ist. der an seinem Betätigungsende 38 d mittels eines Werkzeuges, z. B. eines Schlüssels verdreht werden kann. Wenn dieses Ventilende 38 d verdreht wird, bewegt sich der Ventilhahn 38 c von der Stellung der F i g. 3 f nach unten, wodurch die in dem rohrförmigen Wandteil 38 a befindliche Bohrung 38 e geöffnet wird. Das während des Herausnehmens einer Probe erfolgte öffnen dieses Durchlasses erleichtert entweder das Ausströmen der Probeflüssigkeit aus der Kammer 45 durch den Durchlaß 38 e oder kann auch die Einführung eines die Probe verdrängenden Druckmittels in die Kammer 45 ermöglichen.

In gleicher Weise besteht die obere Querwand 42 aus einem rohrförmigen Teil 42 a, der mit dem oberen Ende der Ventilhülse 39 verschraubt ist und übei eine Gewindeverschraübung 42 b an einem Ventilhahn 42 c befestigt ist, der durch die Verschraubung 42 & gegenüber dem Rohrkörper 29 in Längsrichtung bewegt werden kann. In dem rohrförmigen Teil 42 £ der Querwand 42 ist ein seitlicher radialer Durchla£ 42 a" angeordnet.

Wenn das obere Ende 42 e des Ventilhahns 42 c mittels eines Werkzeuges verdreht wird, gelangt dei Ventilhahn 42 c in eine obere Stellung, in der dei Durchlaß 42 d geöffnet ist und bei der Entnahm« einer Formationsprobe deren Herausfließen aus dei Kammer 45 oder die Einführung eines sie verdrän genden Druckmittels in die Kammer ermöglicht

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Mit einem mittleren Teil 29 d des Rohrkörpers 29 ist die erste Ventilabschirmung 29 e lösbar verschraubt, so daß das Betätigungsende 38 d des Vestilhahns38c frei zugänglich ist, wenn die Prüfvorrichtung in einer Untersuchungsstation ausgebaut worden ist. In gleicher Weise ist die zweite Ventilabdeckung 29 α von dem Rohrteil 29 b abschraubbsr und ermöglicht dann einen direkten Zugang zu dem Betätigungsende 42 e des Ventilhahns 42 c.

Zum Betätigen der Untersuchungsvorrichtung dient noch die von der schwimmenden Arbeitssiation 1 aus steuerbare Pumpe 15 (s. F i g. 1 a), durch die der Druck der im Ringraum 16 befindlichen Flüssigkeit, insbesondere Bohrschlamm, über den hydrostatischen Druck hinaus erhöht werden kann. Eine Erhöhung oder Verringerung des Druckes im Ringraum 16 wird in der beschriebenen Weise von der Formation 5 ferngehalten.

Die Untersuchungsvorrichtung enthält ferner den bereits erwähnten, in den F i g. 3 c und 3 d veran- «o schaulichten Ringkolben 43 a, dessen von Flüssigkeit beaufschlagte, obere Stirnfläche 54, die verhältnismäßig groß bemessen ist, mit dem Zylinder 43 in Flüssigkeitsverbindung steht. Die von diesem umschlossene Kammer 44 ist, wie bereits erwähnt, mit unter Druck stehendem, gasförmigem Stickstoff gefüllt, der durch ein von der Arbeitsstation 1 aus steuerbares Regelventil 55 (s. F i g. 4) in die Kammer 44 eingeführt wird.

Die Einrichtung zum Regeln der Stickstoffzuführung ist in den F i g. 3 c und 4 dargestellt und besteht aus einer von der Kammer 44 ausgehenden Längsbohrung 56, die mit einer in der Wand des Rohrteils 29 b angebrachten Querbohrung 57 kommuniziert. Letztere steht in Verbindung mit einer anderen Querbohrung58 des Rohrteils29b, wie aus Fig.4 ersichtlich ist. Ein mit der Außenseite des Rohrkörpers 29 in Verbindung stehendes Ende der Querbohrung 58 ist durch einen lösbaren Gewindestopfen 59 verschlossen.

Ein Ventil 60 ist in eine in das äußere Ende der Querbohrung 57 eingesetzte Montagebuchse 61 geschraubt und kann durch Verdrehen seines vorstehenden äußeren Endes 62 nach links bewegt werden, wie in F i g. 4 gezeigt ist, wodurch das obere Ende der Längsbohrung 56 geöffnet wird. Nach Entfernen des Gewindestopfens 59 und Anschließen der Querbohrung 58 über ein in deren Ende eingesetztes Ventil an eine Stickstoff-Druckquelle kann Stickstoff durch die Kanäle 56, 57 und 58 in die Kammer 44 gelangen. Wenn der Stickstoff hier einen genügenden Druck aufgebaut hat, wird das Venvil 60 wieder verschlossen, d. h. in die Stellung der F i g. 4 gebracht, worauf die Stickstoff-Zuführungsleitung entfernt und der Gewindestopfen 59 wieder in das äußere Ende der Querbohrung 58 geschraubt wird.

Der Druck des Stickstoffs in der Kammer 44 wird so bemessen, daß sich der Ringkolben 43 α und Hohlkolben 30 aus der geschlossenen Stellung der F i g. 2 a nur dann aufwärts bewegen können, wenn die Fliissigkeit im Ringraum 16 unter Druck gesetzt worden ist, d. h. nicht infolge des reinen hydrostatischen Druckes im Ringraum 16. Diese Druckerhöhung wird durch die Pumpe 15 mittels geeigneter druckabhängiger Fernsteuerungsgeräte von der Arbeitsstation 1 aus bewirkt. Hierdurch wird im Ringraum 16 eine den hydrostatischen Druck an den Durchlässen 48 übersteigende Druckerhöhung erzeugt, die ausreicht, um die Reibung zwischen dem Hohlkolben 30 und den teleskopartig mit ihm vereinigten Teilen einschließlich der oberen und unteren Ventilhülse 35 und 39 und des Zylinders 43 zu überwinden.

Der zweite, in den Fig. 3c und 3d veranschaulichte, dehnbare und zusammenziehbare Hohlraum 47 des Zylinders 43 ist vom Teil 29 c des Rohrkörpers 29 gebildet und kommuniziert mit dem Durchlaß 48, der die Druckänderungen des Ringraumes 16 überträgt.

Der Ringkolben 43 a hat eine von Flüssigkeit beaufschlagte untere Ringfiäche 63, deren wirksame Fläche gegenüber der großen oberen Stirnfläche 54 verhältnismäßig klein ist und den oberen Abschluß des dehnbaren und zusammenziehbaren Hohlraumes 47 büdet.

Der Ringkolben 43 α wird infolge des Druckunterschiedes zwischen der Kammer 44 und dem Hohlraum 47 bewegt. Wenn der auf die untere Ringfiäche 63 wirkende Druck im Hohlraum 47 auf den Kolben 43 a eine aufwärts gerichtete Kraft ausübt, die größer ist als die nach unten gerichtete Kraft infolge des auf die obere Stirnfläche 54 wirkenden Gasdruckes in der Kammer 44, bewegt sich der Kolben 43 a nach oben, vorausgesetzt, daß diese Aufwärtskraft die Reibungskräfte und andere auf den Hohlkolben 30 bremsend wirkende Kräfte überwinden kann. Die Differentialwirkung zwischen der großen oberen Stirnfläche 54 und der kleinen unteren Ringfläche 63 verringert den von dem Stickstoff in der Kammer 44 aufrechtzuerhaltene Druck und ermöglicht die Verwendung eines Niederdrucksystems, das die Unterdrucksetzung des Hohlraums 44 verhältnismäßig leicht und sicher macht.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung war das Verhältnis zwischen der unteren Ringfläche 63 und der oberen Stirnfläche 54 in der Größenordnung von 2 : 5 und die für die Bewegung des Hohlkolbens 30 aus der geschlossenen Stellung der F i g. 2 a in die Offenstellung der Fig. 2b erforderliche Druckerhöhung im Ringraum in der Größenordnung von etwa 70 kp/cm*.

Der für eine genügende Ventilbewegung erforderliche Druck des Stickstoffs in der Kammer 44 ist eine Funktion des Volumens dieser Kammer, des Verhältnisses der Volumenänderungen in den Stellungen der F i g. 2 a und 2 b, der Bohrlochtemperatur an der Stelle des Bohrlochs, wo sich die Ventilvorrichtung 25 befindet, der Oberflächentemperatur an der Arbeitsstation 1. der gewünschten Betriebsdrücke im Ringraum 16, des hydrostatischen Flüssigkeitsdrukkes im Ringraum und des Verhältnisses der wirksamen Flächen 63 und 54 des Ringkolbens 43a.

Der auf der Arbeitsstation 1 oder an einer anderen Stelle vor Einbau der Prüfleitung 10 zu erzeugende Druck des Stickstoffs in der Kammer 44 kann durch eine übliche Druck-, Volumen- und Temperaturberechnung bestimmt werden. Wenn man das Volumen und die Temperatur kennt, kann man nach dem Boyle-Mariotteschen Gesetz berechnen, wie viel Stickstoff in die Kammer 44 eingefüllt werden muß. Bei einer solchen Berechnung wird zunächst der Ausgleichsdruck in der Kammer 44 an der Bohrlochuntersuchungsstelle bei sich in der Zwischen- oder Offenstellung der Fig. 2b befindlichem Kolben43α bestimmt, der dann mit dem die Ventile öffnenden Druck des Ringraums 16 beaufschlagt wird. Ein solcher Ausgleichsdruck würde es theoretisch ermög-

lichen, die Ventile durch den Druck im Ringraum in die Stellung der F i g. 1 b zu bewegen und sie hierin zu halten.

Dieser Ausgleichsdruck kann zu dem Druck extrapoliert werden, der in der Kammer 44 vorhanden sein muß, wenn sich der Kolben 43 a in seiner unteren Stellung der F i g. 2 a, 3 c und 3 d befindet, wobei die Volumenunterschiede in der Kammer 44 bei den den Offen- und Schließstellung der Ventile gemäß den Fig. 2b und 2a entsprechenden Stellungen des Kolbens 43 α berechnet werden können.

Der für die Schließstellung der Ventile (s. Fi g. 2 a) erforderliche Stickstoffdruck in der Kammer 44 kann in den Druck geändert werden, mit dem der Stickstoff von der Arbeitsstation 1 aus der Kammer 44 zugeführt werden muß, wobei die erwähnte Druck-, Volumen- und Temperaturberechnung unter Berücksichtigung der absoluten Temperaturen, die an der Arbeitsstelle und in dem Bohrloch in Höhe der Vorrichtung 25 herrschen, durchgeführt wird.

Wenn die Kammer 44 in dieser Weise unter Druck gesetzt wird, hält der hierin herrschende Druck des Stickstoffs den angehobenen Hohlkolben 30 mehr oder weniger in der Stellung, in der die Ventile offen sind.

Hierbei haben der Hohlkolben und die Ventile eine derartige kinetische Energie, daß der Hohlkolben abgebremst werden muß. Eine hierfür geeignete Bremseinrichtung wird im folgenden beschrieben. Jedoch verringert der Hohlkolben 30 in seiner Ausglcichb oder stabilisierten Stellung, die der Offenstellung der Ventile entspricht, die zwischen ihm und der Bremseinrichtung auszuübende Kraft.

Um den Hohlkolben 30 in seiner dritten oder obersten Stellung zu halten, ist die Ventüvorrichtung 25 mit einer in Fig. 3b gezeigten Ventilverriegelung64 ausgerüstet. Diese besteht aus einer in einer Muffe 67 angebrachten Ringnut 65. Die Muffe 67 ist von dem Rohrteil 29 b oberhalb des Zylinderwandteils 46 ο getragen und ist über Teil 42 α mit dem den Schieber 33 teleskopartig umschließenden Teil 39 verschraubt, wie in F i g. 3 a und 3 b gezeigt ist. Ein von der Zylinderwand 46a über den Schieber 33 getragener Rastring 68 kann in eine in die Ringnut 65 eingreifende Raststellung zusammengezogen werden, wenn die beiden Schieber 31 und 33 in ihre dritte, obere Stellung bewegt worden sind.

Nachdem die Ventilvorrichtung 25 in der Untersuchungsstelle ausgebaut und die Formationsprobe entfernt worden ist, können die miteinander verschraubten Teile der Verriegelung voneinander getrennt werden, um den Rastring 68 aus der Ringnut 65 zu entfernen. Dies kann durch ein entfernbares Ringteil 69 erleichtert werden, das von dem oberen Ende des Schiebers 33 getragen ist, wie in F i g. 3 b gezeigt ist. Es können auch andere Verriegelungseinrichtungen verwendet werden, die mit einem mittleren oder unteren Teil des Hohlkolbens 30 zusammenwirken und in seiner angehobenen Stellung halten.

In dem Rohrkörper 29 ist unterhalb des Schiebers 31 ein Entlüftungsventil 70 angeordnet (s. F i g. 3 g), das Druckflüssigkeit aus dem Rohrkörper 29 in den Ringraum 16 ableitet, wenn beim Anheben der Prüfleitung 10 der hydrostatische Druck der im Ringraum befindlichen Flüssigkeit an der Außenseite des Rohrkörpers 29 abnimmt.

Das Entlüftungsventil 70 hat einen im untersten Rohrteil 29 e angebrachten axialen Kanal 71, der unterhalb der Ventüvorrichtung 25 mit dem Innern der Prüfleitung 10 kommuniziert. Der Kanal 71 enthält eine Druckfeder 72, die ein Rückschlagventil 73 auf einen Ventilsitz 74 des Kanals 71 drückt. Ein Querkanal 75 im Rohrteil 29 e leitet den Druck im Ringraum 16 auf die Oberseite des Rückschlagventils 73.

Wenn die Prüfleitung 10 aus dem Bohrloch ausgebaut wird, überwindet der Druck der in der Prüf-

leitung unterhalb des Ventils 73 befindlichen Flüssigkeit die Wirkung der Druckfeder 72 und des Ringraumdruckes, wodurch das Ventil 73 angehoben wird und den Kanal 71 öffnet, so daß die eingefangene Probeflüssigkeit durch den Kanal 51 in den Ringraum abfließen kann.

Um den Hohlkolben 30 in der Offenstellung der Ventileinrichtung gemäß F i g. 2 b zu halten, ist die Ventilvorrichtung 25 mit einer in F i g. 3 d gezeigten Haltevorrichtung 76 für den Hohlkolben 30 versehen.

Diese besteht aus einem Haltering 77, der mittels Scherbolzen 78 an der Außenseite des Kolbenteiles 46 c befestigt ist. An dem Rohrteil 29 c ist eine nach unten gerichtete Schulter 79 angebracht, die sich von oben gegen den Haltering 77 legt, wenn der Hohl-

s5 kolben30 in die in Fig. 2b gezeichnete Stellung angehoben worden ist, in der die Ventile geöffnet sind. Wenn der Druck im Ringraum auf die zweite Stufe angehoben worden ist, wie oben beschrieben wurde, um den Hohlkolben 30 in die Stellung der F i g. 2 c zu bringen, werden die Scherbolzen 78 abgeschert oder geben nach, wodurch der Haltering 77 den Hohlkolben 30 freigibt, der sich dann frei nach oben bewegen und über den Rastring 68 und die Ringnut 69 ',n die Muffe 67 eindringen kann, wobei er in seiner oberen, die Ventile schließenden Stellung gehalten wird, in der auch eine Formationsprobe aufgefangen werden kann.

Die Haltevorrichtung 76 kann auch einen Anschlag 80 enthalten, der an dem unteren Ende des Teiles 46 c angebracht ist. Dieser Anschlag 80 wirkt mit einer Schulter 81 am oberen Ende des Rohrteils 29 d zusammen, wodurch der Hohlkolben 30 sowie die Schieber 31 und 33 in der in F i g. 2 a gezeigten unteren Stellung gehalten werden, in der die Ventile geschlossen sind.

Der nachgiebige Haltering 77 ist von der Seitenwand 46 der Probenkammer getragen und verhindert durch seine Nachgiebigkeit eine Bewegung der beiden Schieber 31 und 33 aus der zweiten Zwischenstellung der F i g. 2 b in die dritte obere Stellung der F i g. 2 c. Die Haltevorrichtung 76 hält ferner die beiden Schieber in der ersten unteren Stellung der Fig. 2a bei einem verhältnismäßig niedrigen Druck in dem Ringraum 16 sowie mittels des Anschlages 80 und der Schulter 81 in der zweiten Zwischenstellung der Fig. 2b, wenn in diesem Ringraum ein Zwischendruck herrscht und mittels des Halteringes 77 und der Schulter 79 in der dritten, oberen Stellung der Fi g.2c, wenn in dem Ringraum ein verhältnismäßig hoher Druck herrscht.

Beispielsweise kann der Zwischendruck mittels der Pumpe 15 im Ringraum 16 auf den Wert von etwa 70 kp/cm² angehoben werden. Der höhere Druck oder die zweite Druckstufe kann durch Erhöhen des Ringraumdruckes über den hydrostatischen Druck in der Größenordnung von 140 kp/cm² gesteigert werden, beispielsweise durch Erhöhen des Zwischendruckes um weitere 70 kp/cm².

ff

Damit plötzliche Aufwärtsbewegungen die Venülvorrichtung 25 nicht beschädigen können, kann diese mit einer Dämpfungsvorrichtung 82 versehen sein, die in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht ist.

Diese Dämpfungsvorrichtung 82 hat einen zylinderförmigen Ringraum 83 a der in einem mit den Teilen 29 d und 29 c des Rohrkörpers 29 verschraubten Hilfskörper 29/ angeordnet ist. Die Dämpfungsvorrichtung 82 enthält ferner einen Ringkolben 84, der in einem Zylinder 83 teleskopartig geführt und von einem Hilfskolbenteil 46d getragen ist. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist dieser Teil 46 d zwischen den beiden mit ihm verschraubten Teilen 46 c und 46 d des Hohlkolbens angeordnet

F i g. 5 zeigt die Stellung der Einzelteile der Dämpfungsvorrichtung, wenn sich der Hohlkolben 30 in der unteren Stellung der F i g. 2 a befindet, in der die Ventile geschlossen sind.

Der Hohlraum des Zylinders 83 ist mit Flüssigkeit. z. B. öl, gefüllt, das durch einen üblichen Einlaßstopfen 86 eingeführt wird und die Aufwärtsbewegung des Kolbens 84 dämpft, obwohl diese Aufwärtsbewegung wegen eines gedrosselten Bypass-Kanals 85 zulässig ist. Infolge des gedrosselten ölfiusses durch diesen Kanal 85 und dessen Einlaßstopfen 86 kann das öl im Zylinder 83 vom Kolben 84 nach unten verdrängt werden, wodurch seine Aufwärtsbewegung vergrößert wird.

Die Dämpfungswirkung des gedrosselten Einlaßstopfens 86 dauert so lange, bis der Haltering 77 nach einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 43 a abgeschert worden ist und den Hohlkolben 30 freigegeben hat und der Kolben 84 der Dämpfungsvorrichtung vollständig in den radial vergrößerten oberen Teil 83 a des Zylinders 83 eingedrungen ist. Wenn sich der Kolben 84 vollständig in dieser vergrößerten Zone befindet, kann das öl um den Rand des Kolbens 84 gelangen und eine ungedämpfte Aufwärtsbewegung des Hohlkolbens 30 ermöglichen. Der im Durchmesser vergrößerte obere Teil 83 a des Zylinders 83 kann aber die Dämpfungswirkung des gedrosselten Stopfens 86 nicht einleiten, nachdem die Schieber 31 und 33 von ihrer geöffneten Zwischenstellung in die obere Schließstellung bewegt worden sind. Diese Unwirksamkeit stellt sicher, daß die aufwärts gerichtete Endbewegung des Hohlkolbens 30 ausreichend ist, um seine Verriegelungsvorrichtung zum Ansprechen zu bringen.

Wenn sich der Hohlkolben 30 von der oberen Offenstellung der Ventile in die untere geschlossene Ventilstellung bewegt, erfolgt die Abwärtsbewegung des Kolbens 84 verhältnismäßig ungedämpft. Diese abwärts gerichtete, ungedämpfte Bewegung ergibt sich durch Anordnung eines zweiten Bypass-Kanals 87 im Kolben 84, in dem nur eine Aufwärtsströmung durch das Rückschlagventil 88 möglich ist. Infolgedessen ist während der Abwärtsbewegung des Kolbens 84 das Rückschlagventil 88 offen und ermöglicht einen raschen Durchgang des Öls durch den Kolbenkörper.

Es soll jetzt der Untersuchungsvorgang beschrieben werden.

Nach Einbringen der Prüfleitung 10 in das Bohrloch wird durch den den Kolben 43 α beaufschlagenden Druck des Stickstoffs in der Kammer 44 der Zylinder 46 der Probenkammer nach unten bewegt und hält die beiden Schieber 31 und 33 in ihrer ersten, unteren Stellung der F i g. 2 a. Dies verhindert eine Strömung der Formationsflüssigkeit durch die Durchlässe 48, während in dem Ringraum 16 des Bohrlochs ein verhältnismäßig niedriger Druck herrscht

Mittels der Pumpe 15 in der schwimmenden Arbeitsstation 1 wird der Druck der Flüssigkeit in dem Ringraum 16 auf einen Zwischendruck erhöht Dies bewirkt eine Aufwärtsbewegung des die Probenkammer umschließenden Zylinders 46 und bewegt die beiden Schieber 31 und 33 aus ihrer unteren Stellung

ίο in die Zwischenstellung der Fig. 2b. Infolge dieser Bewegung strömt Pumpenflüssigkeit fortlaufend durch die Einlaßöffnungen 37, die Probenkammer 45 und die Auslaßöffnungen 41. wobei die Pumpenflüssigkeit durch den Ringkanal 52 in die Probenkammer 45 gelangt und durch den Ringkanal 53 aus dieser austritt.

Die Aufwärtsbewegung der beiden Schieber 31 und 33 von ihrer ersten in die zweite Stellung wird durch die Dämpfeinrichtung 36 gebremst.

ao Wenn eine Druckanzeige bei einer Rußprüfung mit geschlossenen Schieberventilen vorgenommen werden soll, wird die Pumpe 15 in der schwimmenden Arbeitsstation 1 stillgesetzt, um den Flüssigkeitsdruck in dem Bohrlochringraum 16 zu verringern.

Durch den verhältnismäßig geringen Druck im Ringraum 16 werden die beiden Schieber aus ihrer zweiten Zwischenstellung in die untere Stellung bewegt, weiche Bewegungen durch Änderung des Drukkes im Ringraum zyklisch wiederholt werden können.

Während der Abwärtsbewegung der beiden Schieber in ihre erste untere Stellung öffnet das Rückschlagventil 88 und ermöglicht eine verhältnismäßig ungedämpfte Abwärtsbewegung der beiden Schieber.
Wenn bei dem Untersuchungsvorgang eine Probe der Formationsflüssigkeit aufgefangen werden soll, wird die Pumpe an der schwimmenden Arbeitsstation so betrieben, daß sie entweder den geringen oder den verhältnismäßig hohen Druck in dem Bohrlochringraum 16 erzeugt. Bei beiden Betriebsbedingungen werden die beiden Schieber aus ihrer Zwischenstellung in die geschlossene Ventilstellung bewegt, wobei in der letzteren Ventilstellung eine Probe der Formationsflüssigkeit in der Probenkammer 45 aufgefangen wird, die durch den Druck in der Kammer 44 geschlossen gehalten wird.

Wenn die beiden Schieber aus ihrer zweiten Stellung in die dritte, obere Stellung bewegt werden, wird die dämpfende Wirkung des Drosselstopfens 86 durch die Schaltvorrichtung 83 α ausgeschaltet. Die beiden Schieber 31 und 33 werden in ihrer oberen Stellung der F i g. 3 c durch die Verriegelungseinrichtung 64 gehalten.

Während des Untersuchungsvorganges verhindert die Abstützung der Prüfleitung durch den überfluteten Bohrlochkopf 7 und/oder die Schleifkupplung 20 eine Übertragung der durch den Seegang hervorgerufenen Kräfte von der Prüfleitung 10 auf die Ventilvorrichtung 25.

Nach Beendigung der Flußmessung und der Probenaufnahme kann die Packung 27 durch Betätigung der Prüfleitung 10 von dem Bohrlochfutterrohr 4 gelöst werden, worauf die Prüfleitung 10 mittels der Hebevorrichtung 11 zu der schwimmenden Arbeitsstation angehoben wird. Während dieses Anhebens fließt infolge der hierbei eintretenden Verringerung des hydrostatischen Flüssigkeitsdrucks im Bohrloch in der Nähe des Entlüftungsventils 70 der Inhalt der Prüfleitung über das Entlüftungsventil in das Bohr-

19 20

loch ab. Die beiden Ventilabschirmungen 29 α und leitung 8 isoliert, wodurch die Beanspruchung dieser

29 e können an der Untersuchungssteüe von dem Leitung und dadurch die Gefahr von Verunreinigun-

Rohrkörper29 entfernt werden, um einen ungehin- gen verringert wird. Außerdem wird durch Abstüt-

derten Zugang zu den beiden Ventilhähnen 38 c und zung der Prüfleitung auf dem Bohrlochkopf 7 die

42 c zu ermöglichen. Es kann dann wenigsten.«= einer 5 Übertragung des Seeganges auf die Prüfventilvorrich-

der Ventilhähne in üblicher Weise betätigt werden, rung 25 und die Packung 27 verhindert.

um die Formationsflüssigkeit aus der Probenkammer Durch das Zusammenwirken der Bremsvorrichtung,

45 zu entfernen. Dämpfungsvorrichtung, Verriegelungsvorrichtung für

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß den Hohlkolben und durch den Druckausgleich der die Prüfventilvorrichtung ohne jede Betätigung der io Kammer 44 wird ein wirksamer, zuverlässiger und ge-Prüfleitung betrieben werden kann. Ein weiterer Vor- regelter Betrieb der Priifventilvorrichtung bei deren teil besteht in der Schaffung einer Prüfventilvorrich- geringster Beanspruchung gewährleistet
rung, die selbsttätig geschlossen wird oder geschlossen Da die Prüfventilvorrichtung normalerweise gebleibt, wenn der Druck in dem Ringraum des Bohr- schlossen ist und in Abhängigkeit vom Druck im loches nicht über den hydrostatischen Druck erhöht 15 Ringraum arbeitet, kann sie allein ohne Verbindung wird. Wenn ein solches Ventil in einei PriiQeitung mit anderen üblichen Sicherheitsventileinrichtungen verwendet wird, die mit einem Packungssatz oder mit verwendet werden.

einer sich beim Absenken der Prüfleitung absetzen- Wenn die Prüfventilvorrichtung 25 in der darge-

den Packung versehen ist, bleiben die Formationen stellten Prüfleitung verwendet wird, steht sie in voller,

unterhalb der Packung und der Ventilvorrichiung so offener Verbindung mit der schwimmenden Arbeits-

stets gegen den Bohrlochkopf abgedichtet, wenn in station 1.

dem Ringraum ein die Ventilvorrichtung öffnender Die Prüfventilvorrichtung 25 kann auch als zusätz-

Druck fehlt. liches Sicherheits- und Steuerungsventil in anderen

Wenn der obere Teil der Prüfleitung von den ge- Prüfleitungen verwendet werden, ihre bauliche Ausschlossenen Stößeln des Preventers Ta in dem über- 25 gestaltung. Anordnung und Größe sowie die Betriebs-

fluteten Bohrlochkopf 7 getragen wird, werden Druck- Verhältnisse können unter Beibehaltung der wesent-

änderungen im Ringraum von dem Innern der Meeres- liehen Vorteile der Erfindung geändert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Untersuchen einer Erdformation mittels eines diese durchsetzenden Bohrloches und einer darin verlegten Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsmedium in das Bohrloch eingeführt und unter Abtrennung von Rohrleitung und Erdfonnation in der Nähe der Formation unter Druck gesetzt wird, wobei ein von der Formation durch die Rohrleitung in das Bohrloch führender Strömungsweg abgesperrt und der Druck des Hilfsmediums unter Abtrennung von der Formation verändert werden und nach der durch diese Druckänderung bedingten Einleitung einer Lagerstättenprobe in die Rohrleitung der Druck des Hilfsmediums unter Abtrennung von der Erdformation weiter verändert und dabei die Lagerstättenprobe in der Rohrleitung aufgefangen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Durchführung der Untersuchung von einer von Land entfernten Arbeitsstelle aus, dadurch gekennzeichnet, daß das in das überflutete Bohrloch eingeführte Hilfsmedium auf einem geringen Druck gehalten wird, der nach dem Absperren des Strömungsw-jges vergrößert wird, und nach der durch diese Druckerhöhung bedingten Einleitung der Lagerstättenprobe in die Rohrleitung durch Verringerung des Druckes des Hilfsmediums die Lagerstättenprobe in der Rohrleitung aufgefangen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Arbeitsstelle und der überfluteten Erdformation eine mit Ventilen versehene Prüfleitung verlegt wird und das in das überflutete Bohrloch eingeführte Hilfsmedium nach der Beaufschlagung mit dem niedrigen, den Strömungsweg von der Formation in das Bohrloch absperrenden Druck und nach der Druckerhöhung des Hilfsmediums und der anschließenden Aufnahme der Lagerstättenprobe in die Rohrleitung in dieser eine bestimmte Gasmenge auf einem Druck gehalten wird, der einen Übertritt der Probe aus der Erdformation in die Rohrleitung möglich macht, wobei der für die Aufnahme der Lagerstättenprobe nötige Druck des Hilfsmediums durch nachgiebige Vorrichtungen in der Prüfleitung aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Untersuchungsvorganges eine Übertragung der durch Seegang erzeugten Kräfte von einer schwimmenden Arbeitsstation auf die Prüfleitung durch an sich bekannte Vorrichtungen verhindert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer mit der Erdformation kommunizierenden Prüfleitung und der diese wenigstens teilweise umschließenden Bohrlochwandung durch lösbare Dichtungsmittel ein gegen das Innere der Prüfleitung abgeschlossener Ringraum gebildet und das Einfließen der von der Formation ausgehenden und durch die Prüfleitung strömenden Probe durch Ventile geregelt werden, worauf der Druck des Hilfsmediums in dem Ringraum des Bohrlochs mittels einer Pumpe erhöht und hierbei eine die Lagerstättenprobe auffangende Kammer verschlossen und schließlich die

Prüfleitung aus dem Bohrloch zu der schwimmen den Arbeitsstation angehoben und die Kamme zur Entnahme der Lagerstättenprobe geöffnet wer den.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurcl gekennzeichnet, daß in die Prüfleitung (10) innerhalb des Bohrloches (3) eine Ventilvorrichtunf (25) eingebaut ist, deren rohrförmiges und übei Durchlässe (48) mit dem Ringraum (16) kommunizierendes Gehäuse (29) einen einen Ringkolber (43 a) tragenden Hohlkolben (30) umschließt dessen Enden als mit ortsfesten Ventilhülsen (35. 39) zusammenwirkende Schieber (31, 33) ausgebildet sind und dessen Ringkolben (43 a) einerseits eine ein Druckmittel enthaltende Kammer (44) und andererseits einen über die Durchlässe (48) mit dem Ringraum (16) kommunizierenden Hohlraum (47) begrenzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (44) mit Stickstoff gefüllt ist, dessen Zuführung von der Arbeitsstelle (1) durch Feinsteuerung regelbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schiebern (31, 33) gesteuerten Durchlässe (37, 41) der Ventilhülsen (35, 39) den Innenraum (49, 50) der Prüfleitung (10) mit einer vom Hohlkolben (30) und den Ventilhülsen (35, 39) begrenzten Kammer (45) verbinden, in der die Flüssigkeitsprobe der Erdformation (5) auffangbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (16) zwischen Prüfleitung (10) und Bohrlochwandung (4) über eine Rohrleitung (14) an eine auf der Arbeitsstation (1) angeordnete Pumpe (15) angeschlossen ist, durch die das Hilfsmedium, insbesondere Schlamm, mit regelbarem Druck in den Ringraum einführbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Prüfleitung (10) eine axial bewegliche Kupplung (20) zum Ausgleich der durch Seegang auf die schwimmende Arbeitsstation (1) ausgeübten Kräfte eingebaut ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (43 α) als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen der Gasdruckkammer (44) zugewendete obere Stirnseite (54) eine größere wirksame Fläche hat als die dem Hohlraum (47) zugewendete untere Ringfläche (63).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der wirksamen Flächen (54, 63) des Ringkolbens (43 a) etwa 5 : 2 ist.