DE2418691C3 - Bohrlochgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein B^hrlochgerät mit einem Instrumentenkörper und mindestens einer an diesem befestigten Schraubenfeder zurr Andrücken des Instrumentenkörpers an die Bohrlochwand.

Bohrlochgeräte müssen etwas kleiner im Durchmesser als das Bohrloch sein. Nur so können sie frei durch das Bohrloch und etwaige Verengungen in diesem hindurchgehen. Wenn ein derartiges Gerät einmal die richtige Tiefe erreicht hat, soll es in eine bevorzugte Lage in bezug auf die Wandung des Bohrlochs gebracht werden. Bisher wurden bevorzugt Bügelfedern und bewegliche Arme zum Halten des Bohrlochgerätes in der gewünschten Arbeitstage verwendet.

Das Aufsuchen und Fördern von öl und Gas und anderen Naturprodukten in Formationen oder Erdoder Gesteinsschichten unter der Erdoberfläche erfolgt im allgemeinen mittels einer in die Formationen führenden Bohrung. Eine bekannte Technik zum Erhalten von Proben ist das Schneiden eines »Kerns« aus Gestein oder Erde mit einem rohrförmigen Bohrmeißel, der am Außenende eines Bohrstranges befestigt ist.

Dieses Verfahren ist zeitraubend und teuer, da stets ein Kern erfaßt und zur Oberfläche gebracht werden muß, wobei der ganze Bohrstrang zuerst aus dem Bohrloch genommen werden muß.

Zurückziehbare Kernbüchsen, die über den Bohrstrang zur Oberfläche zurückgeholt werden, sind ebenfalls allgemein bekannt. Sie erfordern jedoch ein beachtliches Spezialgerät mit Spczialelcmenten im Bohrstrang.

Eine Probeentnahmetechnik, die mit wesentlich geringeren Kosten durchgeführt werden kann, verwendet ein Drahtseilwerkzeug zum selektiven Entnehmen von Proben aus der Wandung des Bohrlochs in jeder gewünschten Höhe, Dieses Werkzeug, das allgemein als »Seitenwandprober« bekannt ist, enthält einen länglichen Körper mit mehreren öffnungen an seiner Längsseite, die in der Art eines kurzen Ge- > wehrlaufs wirken, wobei jede dieser »Büchsen« eine explosive Ladung und ein Probenbehältergeschoß besitzt, das seitlich und somit in die Bohrlochwandung geschossen werden kann. Die elektrische Schaltung zum Zünden der Ladung von einem Kontrollpunkt

"> an der Oberfläche her ist im allgemeinen vorgesehen. Ferner werden die Geschosse im allgemeinen an den Seitenwandprobekörper mittels eines oder mehrerer Kabel angeschlossen, da die durch die Probenbehältergeschosse aufgenommenen Kerne zurückgeholt

ι · werden sollen. Wenn der Körper des Seitenwandprobers aus dem Bohrloch zurückgezogen wird, ermöglichen es somit diese Kabel, daß die Probenbehältergeschosse mit den Kernen aus der Bohrlochwandung herausgezogen und mit diesem Körper zur Oberfläche

J» gebracht werden.

Im Betrieb kann der Seitenwandprober mittels einer üblichen Verkabelungs- und Hebeausrüstung auf den Abschnitt des Bohrlochs gesenkt werden, in dem die Formationen zur Probeentnahme gesucht werden.

2"> Danach können ein oder mehrere »Gewehre« abgeschossen werden, um die entsprechenden Probenbehältergeschossc seitlich in die benachbarten Formationen zu schießen.

Wenn der Probenentnehmer aus dem Bohrloch

in heraufgezogen ist, dienen die erwähnten kleinen Kabel, die sowohl am Körper des Seitenwandprobers als auch an den eingebetteten Probenbehältergeschossen angebracht sind, zum Herausziehen der Geschosse aus der Formation, wenn der Probenentnehmer aus dem

r> Bohrloch gezogen wird.

Nichtsdestotrotz bedingen die Vorteile von Selektivität und Geschwindigkeit der durch den Seitenwandproberentnehmer gelieferten Probenentnahme gewisse Probleme bei der Verwendung des Probenent-

in nehmers in schrägen Bohrlöchern. Bohrlöcher, die von der vertikalen Lage abweichen, besitzen einen Langloch-Querschnitt, wobei die größte Achse des Bohrlochs schräg in bezug auf die vertikale Richtung gerichtet ist. Während der Probenentnahme bleibt der

4"> Körper des Seitenwandprobers am Boden des schrägen Bohrlochs und, sollte das Probengewehr zum Bohrloch hin gerichtet werden, so müssen die Probebchältergeschosse das Bohrloch kreuzen, bevor sie die prüfende Formation erreichen. Dies kann zu einem

vi Abreißen der Kabel, die die Geschosse mit dem Körper des Seitenwandprobers verbinden, und zu einem Verlust der gewünschten Probe führen. Unglücklicherweise sind viele Seitenwandprober so konstruiert, daß der Schwerpunkt des Gerätes sich in einer Lage

,-, befindet, die dazu führt, daß es im Bohrloch falsch ausgerichtet ist, d. h., daß die Probengewehre nach oben gerichtet sind. Frühere Verfahren, die dieses Problem betreffen, waren auf das Zentrieren der Seitenwandprober gerichtet, um sicherzustellen, daß das

bo Gerät im Bohrloch richtig ausgerichtet wird. Die Erfindung greift dieses Problem in einer ganz anderen Weise an, bei der Vorrichtungen zum Kanten des Seitenwandprobers vorgesehen werden, so daß die Probengewehre verhältnismäßig nach abwärts gerichtet

hi sind.

Beim Führen des Seitenwandbohrers durch das Bohrloch muß dieser durch Verengungen hindurchgehen, und ein starrer Aufbau würde unzweckmäßig

sein. Beispielsweise kann der Seitenwandprober durch Ausblaspreventer oder eine andere Verengung hindurchgehen müssen, wenn er in das Bohrloch gesenkt oder aus ihm herausgezogen wird. Ein starrer vorspringender Aufbau würde verhindern, daß sich der Prober durch die Verengung hindurch bewegt.

In der US-Patentschrift 3272268 wird ein Seitenwandprobenentnahmegerät gezeigt. Dieses enthält einen langen Schaft, der mehrere Öffnungen enthält, die in der Art eines kurzen Gewehrlaufs wirken. Eine explosive Ladung wird in jeden Gewehrlauf gebracht. Ein Geschoß, das seitlich und somit in die Wandung des Bohrlochs abgeschossen werden kann, befindet sich ebenfalls im Gewehrlauf. Wenn die Ladung explodiert, werden die Geschosse in die Formationen neben dem Gerät geschossen. Die Geschosse sind durch Kabel mit dem Gerät, verbunden. Wenn der Prober aus dem Bohrloch gezogen wird, dienen die erwähnten Kabel, die sowohl am Prober als auch am eingebetteten Geschoß angebracht bleiben, zum Herausziehen des Geschosses und dadurch zum Führen der gewünschten Probe auf die Oberfläche.

In der US-Patentschrift 2587244 wird ein Gerät zum Schneiden von Rohren in einem Bohrloch gezeigt. Ein Ausführungsbeispiel dieses Gerätes verwendet Bügelfedern, die an der Außenseite des Gerätesgehäuses angebracht sind und an der Seine der Wandung des Gehäuses anliegen, um das Gerät gegen die gegenüberliegende Gehäusewandung einzustellen.

Die Erfindung geht von dem oben geschilderten Stand der Technik, insbesondere jedoch von der US-PS 3366 188 aus, durch die es bekannt ist, ein Bohrlochgerät mittels Schraubenfedern an die Bohrlochwandung anzudrücken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrlochgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Gerät im Bohrloch stets in der geeigneten Arbeitslage gehalten wird und Bohrlochverengungen auf dem Weg zur Arbeitsposition und zurück ohne wei'eres passieren kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Merkmal gelöst.

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung eines bekannten Seitenwand-Probenentnehmergerätes in einem Bohrloch, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die Ansicht eines Kernbohrgeschosses des Probers nach Fig. 1, nachdem das Geschoß in die das Bohrloch umgebende Formation abgeschossen worden ist,

Fig. 3 die Ansicht eines bekannten Seitenwandprobers in einem Bohrloch,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Probers mit dem Schraubenfederausrichter nach der Erfindung,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Seitenwandprobers nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Endansicht des Seitenwandprobers nach Fig. 4 in einem Bohrloch,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Seitenwandprobers nach Fig. 4 in einem Bohrloch, und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines bisherigen Seitenwandprobers m't einem Bügelfederausrichter,

Fig. 9 eine Endansicht eines bisherigen Seitenwandprobers nach Fig. 8 in einem Bohrloch, und

Fig. 10 eine Endansicht eines Seitenwandprobers nach der Erfindung in einem Bohrloch.

Fig. 1 zeigt ein Seitenwandprobercntnahmegerät 1 - kurz Seitenwandprober genannt - in einem Bohrloch 2, das von der Erdoberfläche 3 aus verläuft. Das Bohrloch enthält den Seitenwandprober der bisherigen Technik, der dort an einem Kabel 4 hängt, das mittels eines Kabelkopfes 5 am Prober 1 befestigt ist. Das Kabel 4 kann üblicher Art sein und einen oder mehrere elektrische Leiter enthalten, ist mit einem Steuergerät 6 an der Oberfläche verbunden und dient zum Bewegen des Gerätes 1 in und aus dem Bohrloch 2. Die Tiefe, in der der Prober 1 sich im Bohrloch befindet, kann durch ein übliches Meßrad bestimmt werden, an dem das Kabel 4 hängt und über das es gezogen wird.

Der Seitenwandprober 1 enthält einen länglichen Körper 8 mit mehreren Vorgeschossen 9, die so angeordnet sind, daß sie seitlich in die Wand des Bohrlochs 2 geschossen werden können, was noch im einzelnen erläutert werden wird.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist auch jedes Geschoß 9 durch ein oder mehrere Kabel 10 oder andere biegsame geeignete Verbindungen mit dem Körper 8 verbunden.

Fig. 2 zeigt einen Abschnitt des Bohrlochs 2 und des Körpers 8, wobei das Geschoß 9 so in die Wandung des Bohrlochs geschossen worden ist, daß eine Probe der benachbarten Erdschicht 3 entnommen werden kann. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist das Geschoß 9 mit einer großen Schneidekante 11 versehen, die ein Kernloch 12 mit einem größeren Durchmesser als der des Körpers des Geschosses 9 schneidet, um zu verhindern, daß das Geschoß 9 in den getroffenen Informationen der Erdschicht 3 zu fest eingebettet wird. Die befestigten Kabel 10 sollten so lang sein, daß das Geschoß ausreichend tief in die Erdschicht 3 eindringen und durch einen Bohrschlamm hindurchgehen kann, der sich vor der Wandung des Bohrlochs abgelagert haben kann. Wenn der Körper 8 aus dem Bohrloch 2 gezogen wird, dienen d'e Kabel 10 zum Herausziehen eines jeden Geschosses aus dem jeweiligen Kernloch 12 und zum Heraufbringen, damit der in jedem Geschoß 9 enthaltene Kern an der Oberfläche getestet und analysiert werden kann. Da die Bohrlöcher, wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben, muß der Körper 8 einen kleineren Durchmesser haben und demnach der Gewehrlauf 13 jedes Gewehrs mindestens etwas kürzer sein als der Gesamtdurchmesser des Körpers 8.

Fig. 3 zeigt den Seitenwandprober 1 der bisherigen Technik in einem schrägen Bohrloch 14. Das Bohrloch 14 besitzt einen Langloch-Querschnitt, wie dies bei diesen Bohrlöchern üblich ist. Wenn der Seitenwandprober 1 der bisherigen Technik auf der Unterseite 15 des Bohrlochs 14 aufliegt, besteht ein beachtlicher Abstand zwischen dem Körper 8 des Probers 1 und der oberen Seite 16 des Bohrlochs 14. Das Geschoß 9 des Probers 1 wird deshalb eine Strecke zurücklegen müssen, bevor es die Oberseite 16 des Bohrlochs 14 erreicht. Es ergibt sich somit ein beachtlicher Verlust an kinetischer Energie, bevor das Geschoß 9 die Formation an der Oberseite 16 des Bohr lochs 14 erreicht hat. Außerdem besteht die Gefahr, daß das tragende Kabel 10 wegen des Abstandes zwischen dem Prober 1 und der Oberseite 16 des Bohrlochs 14 reißt. Ein gerissenes Kabel würde aber den

Verlust des Probengeschosses 9 zur Folge haben und verhindern, daß die gewünschte Probe erhalten wird. Die Geometrie und die Gewichtsverteilung des Probers 1 ist so, daß der Prober auf der Unterseite 15 des schrägen Bohrlochs aufzuliegen versucht, wobei die Geschosse 9 zur Oberseite des Bohrlochs gerichtet sind.

Fig. 4 zeigt einen Seitcnwandprober 17 mit einem Schraubenfederausrichter, der einen länglichen Körper 18 mit mehreren so angeordneten Geschossen 19 besitzt, daß diese seitlich in die Bohrlochwandung geschossen werden können. Am oberen und unteren Ende des Körpers 18 ist je eine Schraubenfeder 20 bzw. 21 angebracht, die nach außen senkrecht zum Körper 18 des Probers 17 herausragen. Die obere Feder 20 wird in Fig. 5 als Einzelheit gezeigt. Ein Ende 22 der Feder 20 sitzt fest in einem Loch 23 in einer Halterung 24, die vom Körper 18 absteht. Das Ende lies Drahtes 25, der die Feder 20 bildet, ist an der Halterung 24 befestigt. Das andere Ende 26 der Feder 20 sitzt fest in einem Loch 27 in der Halterung 24 und this andere Ende des Drahtes 28 der Feder 20 ist an der Halterung 24 befestigt.

Fig. d zeigt den Seitcnwandprober 17 in einem schrägen Bohrloch 29. Die Federn 20 und 21 berühren die Wandung des Bohrlochs 29 und halten den Prober 17 in einer Lage, in der die Probengeschosse 19 zur Wandung des Bohrlochs 29 gerichtet sind und nahe an dieser liegen. Wenn der Prober 17 durch eine Verengung im Bohrloch hindurchgehen muß. biegen sich die Schraubenfedern 20 und 21 an den Seiten des Körpers 18 in axialer Richtung, so daß er durch die Verengung hindurchgehen kann. Wie Fig. 7 zeigt, hat die Feder 20 einen Vorsprung 30 berührt, der von der Wandung des Bohrlochs 29 aus verläuft. Die Feder 20 ist zur Seite des Körpers 18 geborgen worden und der Prober 17 kann durch die vom Vorsprung 30 gebildete Verengung hindurchgehen. Wenn der Prober 17 durch die Verengung hindurchgelangt ist, springt die Feder 20 in ihre Ausgangslage zurück, die praktisch senkrecht aus dem Körper 18 heraustritt.

In dem Seitenwandprobengerät 17 befindet sich ein Quecksilberschalter, der anzeigt, daß der Prober sich in der Abschußlage befindet. Der Schalter kann üblicher Art sein. z. B. wie er auf Seite 282 des Buches »Electronics and Nucleonics Dictionary, Cook and Markus. McGraw-Hill 1960, beschrieben ist.

Fig. 8 zeigt ein anderes Seitenwandprobenentnahmegerät der bisherigen Technik, das einen Körper 32 besitzt, der von einem Kabel in üblicher Weise durch ein Bohrloch geführt werden kann. Am Körper 32 sind mehrere Probengeschosse 33 so angebracht, daU sie seitlich in die das (nicht gezeigte) Etohrloch umgebenden Formationen geschossen werden können. Am Körper 32 ist eine Bügelfeder 34 zum Ausrichten de« Seitenwandprobers 32 in der richtigen Abschußstellung befestigt. Der Prober 31 befindet sich in einem geneigten Bohrloch 35 (Fig. 9). Die Mittelachsen 3i der Probcngeschossc 33 bestimmen die Schußlinie dei Geschosse 33. Der Winkel tt zwischen der Abschußlinie (Mittelachse 36) der Geschosse 33 und einer Linie

37 (einer horizontalen Linie) für optimales Arbeiter des Probers soll annähernd 90 betragen. Der Abstand α zwischen tier Mittelachse 36 der Probengeschösse 33 und dem Berührungspunkt der Bügelfedei 34 und der Wandung des Bohrlochs 35 beeinflußt der Abschußwinkel <t. Bei den bisherigen Seitenwandprobengeräten ist der Abstand </ klein und der Absehußwinkei kleiner ais eier optimale 90" C-Winket Fig. K) zeigt ein Seitenwandprobenentnahmegeräl

38 in einem Bohrloch 39 mit einem Körper 40, einem Probengeschoß 41 und Schraubenfederausrichler 42 Der Abstand α zwischen der Mittelachse 43 des Geschosses 41 und dem Berührungspunkt von Schraubenfederausrichter 42 und Bohrlochwandung 19 isl größer als der Abstand α des bisherigen Probers. Dei Winkel «, zwischen der Mittelachse 43 und der Linie 44 (el.υ horizontale Linie) ist ebenfalls größer als dei Winkel « bei der bisherigen Technik und nähert siel dem optimalen 90 -Winkel. Der Schraubenfedcraus riehter 42 verbessert die Ausbildung des Seitenwand-Probenentnahmegerätes 38 durch einen besseren Ab schußwinkel.

Zusammenfassung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ausrichten eines Bohrinstruments in der richtigen Lage in einem Bohrloch zum Ausführen der gewünschten Bohrlocharbeit. Eine Schraubenfeder triti in rechtem Winkel zum Körper des Instruments nacl außen heraus und stellt sicher, daß das Instrument siel· in der richtigen Lage zum Ausführen der gewünschter Bohrlocharbeit befindet. Bei Verwendung mit einerr Seitenwandprobencntnahmegerät absorbiert dii Schraubenfeder die Rückstoßenergie, die beim Ab schuß des Probengewehrs entsteht. Wenn das Instru ment durch Verengungen im Bohrloch geführt wird biegt sich die Schraubenfeder an der Seite des Instru ments, so daß dieses leicht durch die Verengung hin durchgelangen kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bohrlochgerät mit einem Instrumentenkörper und mindestens einer an diesem befestigten Schraubenfeder zum Andrücken des Instrumentenkörpen; an die Bohrlochwand, dadurch gekennzeichnet,daß die Schraubenfeder (20) mit beiden Enden an dem Instrumentenkörper (18) befestigt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (20) in einer senkrechten Ebene zur Achse des Instrumentenkörpers (18) angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Anzeige einer vorbestimmten Lage des Instrumentenkörpers (18).

4. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zweite mit beiden Enden am Instrumentenkörper (18) befestigte Schraubenfeder (21).

5. Verwendung des Geräts nach den Ansprüchen 1 bl· 4 für ein Probenentnahmegerät mit Probengeschossen (19), die eine Probe der Formation aufnehmen und mit dem Instrumentenkörper (18) verbunden bleiben, und mit Einrichtungen zum Abschießen dsr Geschosse.