DE2805789C3 - Gerät zur Untersuchung von Ölbohrungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Untersuchung von Ölbohrungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Bohren einer Ölbohrung ist das Bohrloch mit einer als »Bohrschlamm« bezeichneten Flüssigkeit gefüllt Ein Zweck dieses Bohrschlammes ist es, alle Flüssigkeiten, die sich in angeschnittenen Formationen finden könnten, in diesen Formationen zu halten. Um diese Formationsflüssigkeiten zurückzuhalten, ist der Bohrschlamm mit verschiedenen Zusätzen beschwert so daß der hydrostatische Druck des Bohrschlammes in der Tiefe der Formation ausreicht, die Formationsflüssigkeit in der Formation zu halten, so daß diese nicht in das Bohrloch austreten kann.

Wenn die Ergiebigkeit der Formation untersucht werden soll, wird in das Bohrloch bis zur Tiefe der Formation ein Prüfstrang abgesenkt, und Formationsflüssigkeit wird in einem gesteuerten Prüfprogramm in 6ö den Prüfstrang eingelassen. Im Inneren des Prüfstranges wird beim Absenken in das Bohrloch ein geringerer Druck aufrechterhalten. Das geschieht üblicherweise dadurch, daß ein Ventil in der Nähe des unteren Endes des Prüfstranges in seiner Schließstellung gehalten wird. S5 Wenn die Prüftiefe erregt ist, wird ein Packer gesetzt, um das Bohrloch abzudichten und somit die Formation gegenüber dem hydrostatischen Druck des Bohrschlammes im Ringraum der Bohrung einzuschließen.

Denn wird das Ventil am unteren Ende des Prüfstranges geöffnet, und die Formationsflüssigkeit, die nun von dem Gegendruck des Bohrschlammes entlastet ist, kann in das Innere des Prüfstranges hineinströmen.

Das Prüfprogramm enthält Perioden, in denen Formationsflüssigkeit aus der Formation in den Prüfstrang strömt, und Perioden, in denen die Formation eingeschlossen ist Während des gesamten Programmes werden Druckaufzeichnungen vorgenommen, die später zur Bestimmung der Ergiebigkeit der Formation analysiert werden. Erforderlichenfalls kann eine Probe der Formationsflüssigkeit in einer geeigneten Probenkammer aufgefangen werden.

Am Ende des Prüfprogrammes wird ein Zirkulationsventil in dem Prüfstrang geöffnet die Formationsflüssigkeit in dem Prüfstrang wird herausgespült der Packer wird gelöst und der Prüfstrang wird herausgezogen.

Im Verlaufe der Jahre sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, um die Prirfventile, die, wie beschrieben, in der Formationstiefe sitzen, zu öffnen. Zu diesen Verfahren gehören eine Verdrehung des Prüfstranges, eine axiale Hin- und Herbewegung des Prüfstranges und Druckänderungen im Ringraum.

Durch die US-PS 38 56 085 ist ein Prüfventil bekannt das durch Druckänderungen in dem Ringraum betätigbar ist und in Offenstellung einen vollständig offenen Strömungsweg durch das Prüfventil freigibt

Es sind weiterhin Zirkulationsventile bekannt, die eine Verbindung zwischen dem Ringraum und dem Inneren des Prüfstranges oberhalb des Prüfventils herstellen und die entweder in Abhängigkeit von der Betätigung eines auf den Ringraumdruck ansprechenden Prüfventils aufsteuerbar sind oder selbst auf Änderungen des Ringraumdruckes ansprechen. Beispielsweise zeigen die US-PS 38 50 250 und die US-PS 39 30 540 ein Zirkulationsventil, welches öffnet nachdem in dem Ringraum zwischen Prüfstrang und Bohrlochwandung bzw. Verrohrung eine vorgegebene Anrahl von Änderungen des Ringraumdruckes erzeugt worden ist

Die US-PS 38 23 773 zeigt ein Zirkulationsventil, welches einen integralen Bestandteil eines Probenahmemechanismus bildet, wobei der Protenahmeinechanismus sich in Abhängigkeit von Druckänderungen im Ringraum der Bohrung öffnet und schließt Das Zirkulationsventil bewegt sich dabei aus einer Schließstellung in eine Offenstellung nach einer vorgegebenen Anzahl von Betätigungen des Probenahmemechanismus.

Durch die US-PS 39 70147 ist weiterhin ein Zirkulationsventil bekannt, welches durch einen Anstieg des Kingraumdruckes über einen vorgegebenen Wert in eine verriegelte Offenstellung bewegt wirr!. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet das Zirkulationsventil einen integralen Bestandteil eines als Schieberventil ausgebildeten, normalerweise offenen Prüfventils, wobei das Zirkulationsventil 10 angeordnet ist, daß das Prüfventil schließt, bevor das Zirkulationsventil öffnet. Der Schieber ist dabei durch abscherbare Halteglieder in seiner Anfangsstellung gehalten.

Es ist weiterhin ein Zirkulationsventil bekannt (ClP Reverse Circulating Valve von Halliburton Services, Duncan, Oklahoma), hei welchem federbelastete Finger eine verschiebbare Hülse in einer Stellung halten, in welcher sie die Zirkulationsöffnungen in einem Gehäuse des Ventils abdeckt. Die Hülse ist zur Offenstellung hin federbelastet. Das Ventil wird durch Verdrehung des

Prüfstranges betätigt, wobei eine Drehbewegung eine Betätigungshülse vorbewegt, die auch einen Prüfventil-Mechanismus öffnet und schließt. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Drehungen ist das Prüfventil geschlossen, und eine weitere Drehung betätigt einen Auslösemechanismus, der die Finger, welche die Schieberhülsen halten, freigibt. Dann wird die Schieberhülse durch die Feder in die Offenstellung bewegt, wodurch die Zirkulationsöffnungen freigegeben werden uVid eine Rückspülung gestatten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Untersuchung von Ölbohrungen zu schaffen, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes des Ringraumdruckes eine Ventilanordnung im Strömungsweg des Prüfstranges betätigt und anschließend ein oberhalb der Ventilanordnung vorgesehenes Zirkulationsventil öffnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruch I angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät bleibt die Ventilanordnung geöffnet und das Zirkulationsventil geschlossen, solange der Ringraumdruck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Dieser vorgegebene Wert ist durch die Kraft bestimmt, die zum Abscheren der Halteglieder erforderlich ist. Unterhalb dieses vorgegebenen Wertes können Änderungen des Ringraumdrucks beispielsweise zum öffnen und Schließen eines Prüfventils stattfinden. Am Ende des Prüfvorganges wird der Ringraumdruck über den besagten vorgegebenen Wert erhöht, so daß die Halteglieder abscheren. Die Antriebshülse bewirkt dann ein Schließen der Ventilanordnung. Nach dem Schließen der Ventilanordnung wird über die lösbaren Kupplungsmittel die Antriebsverbindung zwischen der Antriebshülse und den Betätigungsgliedern für die Ventilanordnung gelöst, so daß sich die Antriebshülse weiterbewegen kann und während der Bewegung in die dritte Stellung ein öffnen des Zirkulationsventils bewirkt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines typischen Geräts zur Untersuchung von Ölbohrungen, bei welchem die Erfindung angewandt wird.

F i g. 2a bis F i g. 2j zeigen längs der Linien a-a bis i-i zusammengesetzt die rechte Seite eines Längsschnitts durch ein Gerät nach der Erfindung, wobei die Ventilanordnung in der Offenstellung und das Zirkulationsventil in der Schließstellung ist.

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Trennwand, welche eine Ölkammer zur Dämpfung der Stellbewegung unterteilt und einen Strömungskanal mit einer Strömungsdrossel und einem Rückschlagventil enthält

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Ablaßventil für die Probenkammer bei dem Gerät nach der Erfindung.

Fig.5a bis h zeigen zusammengesetzt längs der Linien a-a bis h-h die rechte Seite eines Längsschnitts einer anderen Ausführungsform eines Gerätes nach der Erfindung, wobei ebenfalls die Ventilanordnung in der Offenstellung und das Zirkulationsventil in der Schließstellung ist

In F i g. 1 ist eine typische Anordnung für die Durchführung zur Untersuchung einer Ölbohrung vor der Küste dargestellt. Eine solche Anordnung enthält eine schwimmende Arbeitsstation 1, die über einer unter Wasser liegenden Arbeitsstelle 2 stationiert ist. Die Ölbohrung enthält ein Bohrloch 3, das üblicherweise mit ". einem Verrohrungsstrang ausgekleidet ist und sich von der Arbeitsstelle 2 zu einer unter Wasser liegenden Formation 5 erstreckt. Der Verrohrungsstrang 4 weist an seinem unteren Ende eine Mehrzahl von Durchbrüchen auf, welche eine Verbindung zwischen der

in Formation und dem Inneren des Bohrlochs 6 herstellen.

An der unter Wasser liegenden Arbeitsstelle 2 ist der Bohrungskopf 7 angeordnet, welcher den Ausbruch- Preventer-Mechanismus enthält. Eine Seeleitung 8

erstreckt sich von dem Bohrungskopf zu der schwim- > menden Arbeitsstation 1. Die schwimmende Arbeitsstation enthält ein Arbeitsdeck 9, welches einen Bohrturm 12 trägt. Der Bohrturm 12 enthält Fördermittel 11. Am oberen Ende der Seeleitung 8 ist ein Bohrungskopfverschluß 13 vorgesehen. Der Bohrungskoplverschiuü gestattet das Absenken eines Prüfstranges 10 in die Seeleitung 8 und in das Bohrloch 3, wobei der Prüfstrang 10 durch die Fördermittel 11 angehoben und in die Ölbohrung abgesenkt wird.

Eine Zufuhrleitung 14 erstreckt sich von einer

2~> Hydraulikpumpe 15 auf dem Arbeitsdeck 9 der schwimmenden Arbeitsstation 1 zu dem Bohrungskopf 7, und zwar zu einem Punkt unterhalb der Ausbruch-Preventet, so daß über diese Leitung der Ringraum 16, der den Prüfstrang 10 umgibt, unter Druck gesetzt

jo werden kann.

Der Prüfstrang enthält einen oberen Strangteil 17 der sich von der Arbeitsstation 1 zu dem Bohrungskopf 7 erstreckt. Am Ende des oberen Strangabschnitts 17 ist ein hydraulisch betätigter Testbaum 18 angeordnet, der

ii in dem Bohrungskopf 7 abgestützt ist und so den unteren Teil des Prüfstranges trägt. Der untere Teil des Prüfstranges erstreckt sich von dem Testbaum 18 zu der Formation 5. Ein Packer 27 isoliert die Formation 5 von Flüssigkeiten in dem Ringraum 17. Am unteren Ende des

to Prüfstranges 10 ist ein durchbrochenes Endstück 28 vorgesehen, welches eine Flüssigkeitsverbindung zwi-

Prüfstranges 10 herstellt. Der untere Teil des Prüfstranges 10 enthält weiter

•»i einen mittleren Strangabschnitt 21 und ein drehmomentübertragendes, druck- und volumenausgeglichenes Gleitverbindungsstück 20. Daran schließt ein Strangabschnitt 21 an, über den ein Gewicht zum Setzen des Packers auf den Mechanismus des Packers 27 am unteren Ende des Prüfstranges erzeugt wird.

Es ist häufig wünschenswert, in der Nähe des unteren Endes des Prüfstranges ein übliches Zirkulationsventil 2t vorzusehen, welches durch Verdrehung oder Hin- und Herbewegung des Prüfstranges oder eine Kombi nation von beiden Maßnahmen oder durch Fallenlassen einer Öffnungsbombe im Inneren des Prüfstranges 10 geöffnet werden kann. Dieses Zirkulationsventil ist sicherheitshalber vorgesehen, um eine Flüssigkeitsverbindung zu ermöglichen, falls das Zirkulationsventil bei dem erfindungsgemäßen Gerät nicht richtig öffnen sollte. Ebenfalls in der Nähe des unteren Endes des Prüf stranges 10 ist ein Prüfventil 25 angeordnet, welches vorzugsweise durch den Ringraumdruck betätigbar ist, wie das Ventil nach der US-PS 38 56 085.

Unmittelbar oberhalb des Prüfventils ist das Gerät 30 nach der vorliegenden Erfindung angeordnet

Unterhalb des Prüfventils 25 ist ein Druckschreiber 26 angeordnet Der Druckschreiber 26 ist vorzugsweise so

ausgebildet, daß er einen vollständig offenen Durchgang mitten durch den Druckschreiber freiläßt, wodurch ein vollständig offener Strömungsweg durch die gesamte Länge des Prüfstranges erhallen wird.

Wie aus den F i g. 2a bis 2j zu ersehen ist, besteht das Gerät 30 aus einem Zirkulationsventilabschnitt 160. einem Antriebsabschnitt 55 und einem Probenahmegerät, wxiivhes einen Dämpfungs- und Verriegelungsabschnitt 75 und einem Probenahmeabschnitt HO aufweist.

Das Gerät 30 enthält ein oberes Gehäusezwischenstück 41 mil einem Gewinde 42 zur Verbindung des Gerätes mit dem Prüfstrang oberhalb des Gerätes, einen oberen Gehäuseteil 43, ein Antriebshülsengehäuse 44. ein Zwischengehäuse 45, ein Dämpfungsabschnitt-Gehäuse 46, ein oberes Probenehmer-Gehäuse 47, ein mittleres Probenchmcr-Gehäuse 48. ein unteres Probenehmer-Gehäuse 49 und ein unteres Gehäusezwischen-

50, weiches ein Gewinde zur Anbringung des Gerätes an dem Teil des Prüfstranges aufweist, der unterhalb des Gerätes 30 liegt. Durch alle Gehäuseabschnitte erstreckt sich eine durchgehend offene zentrale Bohrung 40, zur mit dem Strömungskanal durch den Prüfstrang sowohl oberhalb als auch unterhalb des erfindungsgemäßen Gerätes 30 in Verbindung steht.

Der Antriebsabschnitt 55 weist eine gemeinsame Arbeitsdruckmittel- und Zirkulationsöffnung 56 im oberen Gehäusezwischenstück 41 auf. Innerhalb des Gerätegehäuses ist eine Antriebshülse 57 gleitbeweglich geführt. Innerhalb des oberen Gehäusezwischenstücks 41 um. des oberen Gehäuses 43 ist eine Scherkragenkammer 58 vorgesehen. Innerhalb der Scherkragenkammer 58 ist ein Scherstiftkragen 59 angeordnet, der durch Scherstifte 60 mit der Antriebshülse 57 verbunden ist. Die Scherstifte 60 werden durch einen dazu konzentrischen Scherstifthalter 61 in ihrer Stellung gehalten, der über den Scherstiftkragen 59 geschoben ist.

Die Antriebshülse 57 weist weiterhin einen nach außen vorstehenden Ringkolben 62 auf. welcher auf einer Seite über die Antriebsdruckmittel und Zirkulationsöffnune 56. die Scherkraeenkammer 58 und einen Strömungskanal 63 dem Flüssigkeitsdruck im Ringraum ausgesetzt ist. Der Ringkolben 62 ragt in eine Niederdruckkammer 66. die in dem Arbeitshülsengehäuse 44 vorgesehen ist. Die Niederdruckkammer 66 ist durch Dichtungen 64 zwischen dem Ringkolben 62 und dem Antriebshülsengehäuse 44 und durch Dichtungen 65 zwischen dem Antriebshülsengehäuse 44 und der Antriebshülse 57 abgedichtet.

Der über die Arbeitsdruckmittel- und Zirkulationsöffnung 56. die Scherkragenkammer 68 und den Strömungskanal 63 übertragene und auf den Ringkolben 62 wirkende Ringraumdruck erzeugt eine nach unten gerichtete Kraft auf die Antriebshülse 57. Diese Kraft ist proportional der Druckdifferenz zwischen dem Ringraumdruck und dem Druck in der Niederdruckkammer 66. Wenn diese nach unten gerichtete Kraft ausreicht, um die Scherstifte 10 abzuscheren, kann sich die Antriebshülse in Abwärtsricrrtung zum unteren Ende der Niederdruckkammer 66 frei bewegen. In der Niederdruckkammer 66 ist ein gummielastischer Dämpfungsring 67 angeordnet, welcher den Stoß dämpft, wenn der Ringkolben 62 das untere Ende der Niederdruckkammer 66 erreicht. Der untere Teil 70 der Äntriebshüise 57 weist einen Hais 71 auf. der über ein Gewinde mit einem Halteglied 72 für einen C-förmigen Sprengring verbunden ist. Ein ausdehnbarer Sprengring 73 ist in einem Schlitz zwischen dem unteren Ende des Halses 71 und dem Halteglied 72 angeordnet. Der ausdehnbare Sprengring kann elastisch nach innen gedrückt sein aber dehnt sich in die in Fig. 2 dargestellte Lage aus, wenn er sich in seine normale Lage bewegen kann.

Der untere Teil 70 der Antriebshülse ist mit dem hydraulischen Dämpfungs- und Verriegelungsabschnitt

75 über eine Federfingerhülse 76 verbunden, die ihrerseits mit einer Schubhülse 77 verschraubt ist. Die Federfingerhülse 76 weist eine Mehrzahl von Federfingern 78 auf, von denen jeder in einen Kopf 79 ausläuft. Wie in F i g. 2 dargestellt ist weist das Antriebshülsengehäuse 44 einen Ansatz 80 auf, der den Kopf 79 der Federfinger einwärts in Eingriff mit den unteren Teii 70 der Antriebshülse 57 drückt.

Anfänglich ist die Federfingerhülse 76 so angeordnet, daß ein geringer toter Weg zwischen den Köpfen 79 der Fedemnger und der in diesen tut Anlage kuiiiiiiciiueii Fläche 81 des unteren Teils 70 der Antriebshülse vorhanden ist. Dieser geringe tote Weg ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Stifte 60 vollständig abgeschert sind, bevor die Antriebshülse 57 an den Köpfen 79 der Finger angreift und die Federfingerhülse

76 und die Schubhülse 77 nach unten drückt. Nach dem die Fläche 81 des unteren Teils 70 der Antriebshülse an den Köpfen 79 der Federfinger zur Anlage gekommen ist. werden die Federfingerhülse 76 und die daran angebrachte Schubhülse 77 nach unten gedrückt, bis die Köpfe 79 der Federfinger an dem Ansatz 80 des Gehäuses vorbeibewegt sind. Nach Vorbeibewegen an dem Ansatz 80 des Gehäuses können die Köpfe 79 der Federfinger nach außen in den erweiterten Bereich 82 federn, der durch das Zwischengehäuse 45 gebildet ist. wodurch die Federfinger 78 sich von der Antriebshülse 57 lösen.

Ein verdickter Teil 83 des Zwischengehäuses 45 liegt an dem unteren Teil der Federfingerhülse 76 an und ist durch Dichtungen 84 abgedichtet, so daß er das obere Ende einer ölkammer bildet. Das Dämpfungsabschnittgehäuse 46 bildet das untere Ende einer oberen Teilkammer 85 der ölkammer und bildet auch das obere Ende einer unteren Teilkammer 86, so daß es die obere Teilkammer von der unteren Teilkammer trennt. Eine Druckmittelverbindung zwischen der oberen, ölgefüllten Teilkammer 85 und der unteren ölgefüllten Teilkammer 86 ist über einen gedrosselten Strömungskanal 89. eine Umfangsnut 90 und einen Verbindungskanal 87 hergestellt, wie in Fig.3 gezeigt ist. Zwischen dem Dämpfungsabschnittgehäuse 46 und der Schubhülse 77 sind Dichtungen 88 vorgesehen, um eine andere Druckmittelverbindung als die über den beschriebenen Strömungsweg zu verhindern.

In dem Strömungskanal 89 sind, wie in F i g. 3 gezeigt ist, ein Überdruckventil 93 und eine Strömungsdrossel 94 angeordnet. Das Überdruckventil 93 ist so ausgebildet, daß es eine Flüssigkeitsströmung von der oberen, ölgefüllten Teilkammer 85 zu der unteren ölgefüllten Teilkammer 86 gestattet. Es ist weiterhin wünschenswert, eine Druckmittelströmung nur dann zu gestatten, wenn in der Teilkammer 85 ein vorgegebener Überdruck über dem Druck herrscht, der in der Teilkammer 86 vorhanden ist.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Dämpfungsabschnittgehäuses 46, um 180° gegenüber dem gedrosselten Strömungskanal versetzt, ist ein Umgehungskanai 85 vorgesehen, welcher mit der Umfangsnut 90 über eine axiale Öffnung 97 in Verbindung steht, wie in

F i g. 2e dargestellt ist. Der Umgehungskanal 95 und die axiale Öffnung 97 sind wahlweise durch einen Gewindestopfen 96 in dem Dämpfungsabschnittgehäuse 46 absperrbar. Wenn die Schubhülse 77 durch ihre die Antriebshülse 57 in ihre unterste Stellung geschoben worden ist, wird die Schubhülse in dieser untersten Stellung durch die Wirkung des Überdruckventils 73 verriegelt. Diese Wirkung wird dadurch hervorgerufen, daß Hydraulikflüssigkeit in der oberen Teilkammer 85 durch die Bewegung der Schubhülse 77 in die untere Teilkammer 86 verdrängt worden ist. Das Überdruckventil 93 schließt dann und gestattet dann keine Verdrängung von Flüssigkeit aus der unteren Teilkammer 86 in die obere Teilkammer 85. Der Umgehungskanal 95 ist vorgesehen, um eine Rückbewegung der Schubhülse 77 in ihre Ausgangsstellung zu ermöglichen, indem der Umgehungskanal 95 und die öffnung 97 mit dem Ocwindestc^fcn 96 frei^e^ben wird. Dse "estsitet nun einen Transport von hydraulischer Flüssigkeit von der unteren Teilkammer 86 durch den Strömungskanal 87, die Umfangsnut 90, die Öffnung 97 und den Umgehungskanal 95 zu der oberen Teilkammer 85, wobei das geschlossene Überdruckventil 93 umgangen wird.

Am unteren Ende der unteren ölgefüllten Teilkammer 86 ist eine Federkammer 98 vorgesehen. Das untere Ende der Federkammer 98 wird von einer nach außen ragenden Ringschulter 99 der Schubhülse 77 gebildet. Zwischen der Federkammer 98 und dem oberen Teil der ölgefüllten Teilkammer 86 ist ein schwimmender Ringkolben 100 vorgesehen. Der schwimmende Ringkolben 100 ist abgedichtet und stützt sich auf einer Feder 101 in der Federkammer 98 ab, so daß eine Ausdehnungsmöglichkeit für das öl in den Teiikammern 85 und 86 gegeben ist. Wenn somit das Gerät beim Absenken in die Erde erwärmt wird, kann sich das öl in der Teilkammer 85, den Strömungskanälen und der unteren ölgefüllten Teilkammer 86 unter Verschiebung des schwimmenden Ringkolbens 100 gegen die Federn 101 ausdehnen, ohne daß die verschiedenen Dichtungen und die zylindrischen Waldungen des Gerätes überbeansprucht würde. Die Federkammer 98 ist durch Dichtungen 102 in der nach außen ragenden Ringschulter 99 abgedichtet.

In den Gehäusewandungen sind Füllstopfen 201 und 202 vorgesehen, über welche die Teilkammern 85 und 86 mit öl gefüllt werden können.

Eine nach unten gerichtete Fläche 103 am unteren Ende der Federfingerhülse 96 wirkt mit einer nach oben gerichteten Fläche 104 des Dämpfungsabschnittgehäuses 46 zusammen und bildet einen Anschlag für die Schubhülse 77, nachdem die Schubhülse unter dem Einfluß der Antriebshülse 57 eine vorgegebene Strecke nach unten zurückgelegt hat.

Die Schubhülse 77 betätigt das Gerät zum Einschließen einer Probe in dem Probenahmeabschnitt 110. Der Probenahmeabschnitt 110 enthält eine Probenkammer 111 zwischen einem oberen Kugelventil 112 und einem unteren Kugelventil 113. Die Schubhülse 77 ist mit einem oberen Ventilsitzhalter 114 unmittelbar oberhalb des oberen Kugelventils 112 verschraubt. Der obere Ventilsitzhalter 114 nimmt einen oberen Ventilsitz 115 auf, der an der Ventilkugei des Kugelventils 112 anliegt. Ein unterer Ventilsitz 116 ist unterhalb der Ventifkugel des Kugelventils Π2 in einer Verbindungshüise 117 angeordnet Der obere Ventilsitzhalter 114 und die Verbindungshülse 117 sind durch ein Paar von (nicht dargesteüten) C-förmigen Klammern miteinander ver-

bunden, die sich von einer Ventilkugel des Kugelventils

112 herum von einer Nut 118 in dem oberen Ventilsitzhalter 114 zu einer Nut 119 in der Verbindungshülse 117 erstreckt.

Die Verbindungshülse 117 ist mit einem oberen Ventilsitzhalter 120 für das untere Kugelventil 113 verschraubt. Der obere Ventilsitzhalter 120 nimmt den oberen Ventilsitz 121 auf, der an der Ventilkugel des Kugelventils 113 anliegt. Ein unterer Ventilsitz 122 ist in einer unteren Innenhülse 123 gehaltert. Der obere Ventilcitzhalter 120 und die untere Innenhülse 123 sind ebenfalls durch ein Paar von (nicht dargestellten) C-förmigen Klammern zusammengehalten, die sich um die Ventilkugel des Kugelventils 113 herum von einer Nut 124 in dem oberen Ventilsitz 120 zu einer Nut 125 ir. der unteren Innenhülse 123 erstrecken.

Wenn somit die Schubhülse bewegt wird, dann

einschließlich des oberen Ventilsitzhalters 114, des oberen Kugelventils 112, der Verbindungshülse 117, des oberen Ventilsitzhalters 120, des unteren Kugelventils

113 und der unteren Innenhülse als ganzes nach unten. Während dieser Abwärtsbewegung wird die Ventilkugel des oberen Kugelventils 112 durch die Wirkung eines oberen, ventilkugelbetätigenden Zapfens 126, der in eine Ausnehmung 127 der Ventilkugel des oberen Kugelventils 112 ragt, in die Schließstellung verdreht. In gleicher Weise wird die Ventilkugel des unteren Kugelventils 113 durch die Wirkung eines unteren ventilkugelbetätigenden Zapfens 128, der in eine Ausnehmung 129 der Ventilkugel des unteren Kugelventils 113 ragt, in die Schließstellung verdreht.

Der Zapfen 126 ist ein nach innen vorspringender Teil eines oberen Zapfenträgers 132, der in seiner Stellung in dem oberen Probennehmergehäuse 47 durch Anschlagkörper 131 und 132 bzw. 133 gehalten wird. Zwischen den oberen Anschlagkörpern 131 und 132 ist ein Dämpfungsring 134 angeordnet, und zwischen dem mittleren Probennehmergehäuse 48 und dem unteren Anschlagskörper 133 ist ein Dämpfunp'ring 135 angeordnet.

Der Zapfen 128 ist ein nach innen vorspringender Ansatz eines unteren Zapfenträgers 136 der in dem unteren Probenehmergehäuseabschnitts 49 durch einen oberen Anschlagkörper und einen unteren Anschlagkörper 138 gehalten wird. Zwischen dem oberen Anschlagkörper 137 und dem Zwischengehäuse 48 ist ein Dämpfungsring 139 vorgesehen, und zwischen dem unteren Anschlagkörper 138 und dem unteren Gehäusezwischenstück 85 ist ein Dämpfungsring 140 vorgesehen. Diese Dämpfungsringe sind vorgesehen, um jeden StoU aufzunehmen, der auf den Schließmechanismus für die Kugelventile übertragen wird, so daß eine Überbelastung der ventilkugelbetätigenden Zapfen 126 und 128 verhindert wird.

Die Zapfenträger 132 und 136 gehören jeder zu einem Paar von Zapfenträger, nämlich einem Paar für jedes Kugelventil 112 bzw. 113. Die Zapfenträger sind um den Umfang der Ventilkugei abwechselnd mit den C-förmigen Klammern angeordnet, so daß sich die C-förmigen Klammern im Zwischenraum zwischen den Zapfenträgern relativ zu diesen bewegen können. Die Zapfenträger sind auch in dem Gehäuseabschnitt 47 bzw. 48 so gehaltert, daß eine gewisse Umfangsbewegung zulässig ist, so daß die zugehörigen Zapfen sich in Umfangsrichtung hin- und herbewegen können, wenn die jeweiligen Kugelventile sich von der Offenstellung in die Schließstellung bewegen. Das ist bekannt und beispiels-

weise in der US-PS 38 56 085 dargestellt.

In der ScMübhülse 77 ist eine öffnung 141 vorgesehen, um eine hydrostatische Sperre zu verhindern, die dadurch eintreten könnte, daß Flüssigkeit zwischen der Schubhülse 77 und dem oberen Anschlagkörper Ul eingeschlossen wird.

In dem mittleren Gehäuseabschnitt 48 ist ein Ablaßkanal 145 vorgesehen, welcher das Ablassen der in der Probenkammer Ul nach Schließen der Kugelventile 112 und 113 eingeschlossenen Proben von in Formationsflüssigkeit gestattet. Eine Ablaßventilanordnung ist in Fig.4 dargestellt und enthält einen inneren Ablaßkana! 146, der sich teilweise durch die Wandung des mittleren Gehäuseabschnitts 48 erstreckt. Wenn die Ablaßventilanordnung offen ist, steht der innere r> Ablaßkanal 146 mit einem Teil 145a eines AblaBkanals 145 in Verbindung, der seinerseits mit dem äußeren Ahlaßlcanal 147 in Verbindur!" sieht. Es is! ein Ablaßstopfen £48 vorgesehen, der durch Verdrehung in dem Ablaßkat Δ 145 wahlweise so bewegbar ist, daß er m entweder den äußeren Ablaßkanal 147 und den inneren Ablaßkanal 146 öffnet oder diese Ablaßkanäle abschließt. Zur Vorbewegung des Ablaßstopfens 144 zwischen der Offen- und der Schließstellung ist ein Gewinde 149 vorgesehen.

Eine Verbindung zwischen der Probenkammer 111 und dem inneren Ablaßkanal 146 wird durch Schlitze 150 in der Verbindungshülse 117 hergestellt. Zwischen dem mittleren Gehäuseabschnitt 48 und der Verbindungshülse 117 sind Dichtungen 151 und 152 vorgese- so hen, um die Abdichtung der Probenkammer 111 zu vervollständigen.

Wie oben erwähnt ist das vorliegende Gerät besonders vorteilhaft, wenn es mit einem durch Ringraumdruck betätigbaren Prüfventil, beispielsweise nach US-PS 38 56 085, benutzt wird. Bei Verwendung mit einem solchen Prüfventil ist es wünschenswert. Mittel vorzusehen, um Bohrlochflüssigkeiten abzulassen, die zwischen dem unteren Kugelventil 113 und dem unterhalb des vorliegenden Geräts im Prüfstrang ·"> angeordneten Prüfventils eingeschlossen sind. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Ablaßkanal 155 in dem unteren Gehäusezwischenstück 50 vorgesehen, um das Ablassen solcher zwischen dem vorliegenden Gerät und dem Prüfventil eingeschlossener Formationsflüssigkeit ^ zu ermöglichen.

Das Gerät enthält einen Zirkulationsver.tilabschnitt 160, in welchem ein Zirkulationsveniil angeordnet ist, das von der Arbeitsdruckmittel- und Zirkulationsöffnung 56 gebildet ist, die durch den oberen Teil 161 der ""> Antriebshülse 57 abgedeckt ist, wenn das Zirkulationsventil in seiner Schließstellung ist. Die öffnung 56 ist durch Dichtungen 162 abgedichtet, wenn das Zirkulationsventil in der Schließstellung ist, um eine Verbindung zwischen dem Ringraum außerhalb des Gerätes ^v< und der Innenbohrung 40 des Geräten zu verhindern.

Der obere Teil 161 der Antriebshülse 157 weist eine Differenzfläche 163 auf, auf welcher ein hydraulischer Druck wirkt, der die Bewegung der Antriebshülse 157 nach unten unterstützt, nachdem die Stifte 60 abge- ^hl) schert sind, wodurch auch das öffnen des Zirkulationsventils unterstützt wird.

Wenn somit der Ringraumdnick auf einen vorgegebenen Wert erhöht wird, werden die Scherstifte 60 abgeschert und gestatten somit eine Abwärtsbewegung "⁵ der Antriebshülse 57. Die Kraft, welche die Antriebshülse nach unten bewegt, wird durch den auf den Ringkolben 62 über den Strömungsweg 63 zwischen Antriebshülse 57 und Gehäuse 43 wirkenden Ringraumdruck erzeugt. Die Di Terenzflache 163 erzeugt ebenfalls eine nach unten gerichtete Kraft infolge des hydraulischen Drucks. Wenn sich die Antriebshülse 57 nich unten bewegt, wird der tote Weg, der in dem schmaleren Abschnitt 71 vorgesehen ist, aufgenommen, bis die Köpfe 79 der nach außen vorgespannten Federfinger 78 an der Fläche 81 des Teils 70 der Antriebshülse zur Anlage kommen. Die Antriebshülse 57 drückt nun die Federfinger 78 und den damit verbundenen Betätigungsmechanismus für die Kugelventile nach unten, wobei die Kugelventile 112 und 113 durch die Wirkung d?r Zapfen 126 und 128 in den Ausnehmungen 127 und 129 der Kugelventile in die Schließstellung verdreht werden. Die Geschwindigkeit mit welcher die Ventilkugel in die Schließstellung bewegt werden, wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher die hydrauli-

scher Flüssigkeit von der oberen ölgefüllten Teilkammer 85 zu der unteren ölgefüllten Teilkammer 86 gestattet.

Wenn der Betätigungsmechanismus in der voll unteren Stellung ist und die Kugelventile 112 und 113 vollständig geschlossen sind, kommen die nach unten gerichtete Fläche 103 der Federfingerhülse 76 und die nach oben gerichtete Fläche 104 des Dämpfungsabschnittgehäuses 46 aneinander zur Anlage und verhindern eine weitere Abwärtsbewegung des Betätigungsmechanismus für die Kugelventile. Nachdem die Kugelventile 112 und 113 vollständig geschlossen sind, können sie nicht mehr unbeabsichtigt geöffnet werden, da der Betätigungsmechanismus für die Kugelventile an einer Bewegung in Aufwärtsrichtung durch die Wirkung des Überdruckventils 93 gehindert ist, welches den Übergang von Hydraulikflüssigkeit von der unteren Teilkammer 86 in die obere Teilkammer 85 in dem hydraulischen Dämpfungsmechanismus 75 verhindert.

Nachdem die Kugelventile geschlossen sind und die Fläche 103 und 104 aneinander anliegen, werden die Köpfe 79 die Federfinger durch die nach außen gerichtete Vorspannung der Federfinger 78 nach außen bewegt, so daß die Köpfe 79 der Federiinger in den erweiterten Ringraum 82 ausweichen, wodurcn die Köpfe 79 von dem Hals 71 der Antriebshülse 57 entkoppelt werden. Die Anordnung der Köpfe 79 der Federfinger in dem erweiterten Ringraum 82 schafft auch eine mechanische Verriegelung, welche der. Betätigungsmechanismus an einer Bewegung nach oben in Öffnungsrichtung hindert.

Nachdem die Köpfe 79 der Federfinger von dem Hals 71 der Antriebshülse 57 entkoppelt sind, kann die Antriebshülse 57 ihre Abwärtsbewegung fortsetzen, bis der Ringkolben 62 das untere Ende der Kammer 66 erreicht. Der Dämpfungsring 67 dämpft den Stoß der Antriebshülse 55, wenn sie diese unterste Stellung erreicht. Diese fortgesetzte Abwärtsbewegung der Antriebshülse 57 bewirkt ein Freigeben der Öffnung 56, so daß eine Verbindung zwischen dem Ringraum und der Innenbohrung 40 des Gerätes hergestellt wird. Der Teil 70 der Antriebshülse und die Länge der Federfinger 78 ist so bemessen, daß wenn die Antriebshülse 57 in ihrer vollständig unteren Stellung ist, die nach unten gerichtete Fläche des Sprengringhalters 72 nicht die nach oben gerichtete Fläche 164 der Federfingerhülse 76 berührt. Es ist so erkennbar, daß keine zusätzliche Spannung auf den Betätigungsmechanismus für die Kugelventile wirkt, wenn einmal die Kugelventile 112 und 11Ϊ vollständig geschlossen sind.

Nachdem das Gerät nach Abschluß des Prüfprogramms zur Erdoberfläche zurückgeholt worden ist, ist es wünschenswert, das Gerät bis auf einen in sich geschlossenen Probenkammerabschnitt zu demontieren. Das ist wünschenswert, damit nur die mit Formationsflüssigxeit gefüllte Probenkammer zu einem Laboratorium zwecks Untersuchung transportiert zu werden braucht. Dadurch, daß eine abtrennbare Probenkammer vorgesehen wird, ist es auch möglich, die Flüssigkeitsprobe von der Bohrplattform zu dem Laboratorium zu transportieren, ohne daß die Möglichkeit einer Verunreinigung der Probe von Formationsflüssigkeit besteht.

Um die Demontage des Gerätes in einen abtrennbaren Probenabschnitt zu erleichtern, ist eine Gewindeverbindung 166 vorgesehen, durch welche der Probenabschnitt 110 von dem Antriebsabschnitt 55 getrennt werden kann.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, ein Gerät als Sicherheitssperrventil statt als Probenahmevorrichtung zu verwenden. In solchen Fällen kann es nicht erforderlich oder wünschenswert sein, eine Probe von Formationsflüssigkeit einzuschließen. Es jedoch stets wünschenswert, ein Sicherheitsventil zu haben, welches schließt, wenn das Zirkulationsventil geöffnet wird, um sicherzustellen, daß die offene Längsbohrung des Prüfstranges geschlossen wird, wenn das Prüfventil während einer Untersuchung ausfällt Das vorliegende Gerät ist so aufgebaut, daß das untere Kugelventil 113 aus dem Gerät ausgebaut werden kann. Das obere Kugelventil 112 wird dann als Notabsperrventil benutzt, welches in Verbindung mit der Zirkulationsventilanordnung 160 arbeitet.

Um das untere Kugelventil 113 auszubauen, wird das Gerät an der Gewindeverbindung 167 und an der Gewindeverbindung 168 aufgetrennt. Dann wird die Verbindungshülse 117 entfernt und dafür wird die untere Innenhülse 173 unterhalb des oberen Kugelventils 112 eingesetzt. Bei diesem Aufbau ist in der Nut 170 eine Dichtung vorgesehen, welche eine Druckmittelverbindung von der unteren Seite der oberen Seite des geschlossenen Kugelventils 112 um den Zapfenträger 130 herum verhindert. Die Montage des Geräts als kombiniertes Zirkulationsventil und Absperrventil wird dadurch vollendet, daß das untere Gehäusezwischenstück 50 mit dem mittleren Probenahmegehäuse 48 durch die Schraubverbindung 168 verbunden wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig.5a bis 5i enthält das erfindungsgemäße Ga ät 30 ein rohrförniiges äußeres Gehäuse mit einem oberen Gehäusezwischenstück 241, welches ein Gewinde 242 zum Einbau des Gerätes in den Prüfstrang oberhalb des Gerätes aufweist, ein Zirkulationsventilgehäuse 243, ein Antriebsabschnittsgehäuse 244, ein Zwischengehäuse 24S, ein oberes Probenehmergehäuse 246, ein mittleres Probenehmergehäuse 247, ein unteres Probenehmergehäuse 248 und ein unteres Gehäusezwischenstück 249, welches ein Gewinde zum Einbau des Gerätes in den Teil des Prüfstranges aufweist, der sich unterhalb des Gerätes 30 befindet. Durch das Gehäuse ist eine offene Längshohrung 240 vorgesehen, die in Verbindung mit dem Strömungsweg durch den Prüfst rang steht. Das Gerät kann vorleilhafterweisc in drei Hauptbaugruppen unterteilt sein, nämlich einen Antriebsabschnitt 251. einen Zirkulationsventilabschnitt 268 und einen vollständig öffnenden Probenehmerabschnitt 290.

Der Antriebsabschnitt 251 enthält in dem Antriebsabschnitlgchäuse 44 eine Arbcilsdriiekmittclöffming 52.

Gleitbeweglich in dem Gerätegehäuse ist eine Antriebshülse 253, die einen Ringkolben 254 aufweist Die Antriebshülse 253 weist weiterhin einen oberen Teil 255 und einen unteren Teil 256 auf.

ί Dichtungen 257 zwischen dem Ringkolben 254 und dem Antriebsabschnittgehäuse 244 und Dichtungen 258 zwischen der Antriebshülse 253 und dem Antriebsabschnittsgehäuse 244 dienen dazu, eine Niederdruckkammer 259 abzudichten. Somit besteht eine Druckdifferenz

in zwischen dem Außendruck, der durch die Arbeitsdruckmittelöffnung 252 übertragen wird, und den Druck, der innerhalb der Niederdruckkammer 259 wirksam ist. Weiterhin sind Dichtungen 260 zwischen der Antriebshülse 253 und dem äußeren Gehäuseteil 245 vorgesehen,

ι--· um eine Druckmittelverbindung zwischen dem Ringraum und der Innenbohrung 240 des Geräts zu verhindern.

Ein Scherstiftkragen 261 ist zwischen der Antriebshülse 263 und dem Antriebsabschnittsgehäuse 44

2n angeordnet Der Scherstiftkragen 261 ist durch eine Mehrzahl von Scherstiften 262 abscherbar mit der Antriebshülse 253 verbunden. Außerdem ist ein Scherstifthalter 263 vorgesehen, der die Scherstifte 62 bei der Montage des Gerätes in ihrer Stellung hält Die Scherstifte 262, die durch den Scherstiftkragen 261 hindurch und in die Antriebshülse 253 hineinragen dienen dazu, die Antriebshülse 273 in der dargestellten Lage zu halten, bis die Scherstifte 262 zwischen dem über die Arbeitsdruckmittelöffnung 252 wirkenden

jo Ringraumdruck und den Druck in der Niederdruckkammer 259 abgeschert werden.

Die Anzahl der Scherstifte 262 kann verändert werden, um den Wert der Druckdifferenz vorzugeben, die zum Abscheren der Scherstifte und zur Freigabe der

r> Antriebshülse 253 erforderlich ist

In der Kammer 259 ist ein gummielastischer Dämpfungsring 264 angeordnet, der den Stoß absorbieren soll, wenn die Antriebshülse 253 sich unter dem Einfluß des über die Arbeitsdruckmittclöffnung 252

•ίο eingelassenen Druckes in die obere Endstellung bewegt.

Der vollständig öffnende Probenahmeabschnitt 290

enthält eine Probenkammer 289 in der offenen

Längsbohrung 240 des Gerätes. Die Probenkammer 289

wird dadurch gebildet, daß zwei vollständig öffnende

*"> Kugelventile 299 und 306 geschlossen werden.

Die beiden Kugelventile 299 und 306 werden gleichzeitig durch eine Betätigungsvorrichtung betätigt, die eine Zughülse 291 aufweist, welche durch eine Mehrzahl von Federfingern 392 lösbar am unteren Teil 256 der Antriebshülse 243 befestigt ist. Jeder Federfinger 292 läuft in einen Kopf 293 aus. jeder der Köpfe 293 wird durch das Zwischengehäuse 245 in eine Nut 294 im unteren Teil 256 der Zughülse 253 gedrückt, wie in F i g. 2e dargestellt ist.

w Das Zwischengehäuse 245 weist auch eine Auslöse· ausnehmung 295 auf.

Die Federfinger 292 der Zughülse 291 sind nach außen vorgespannt, so daß, wenn die Köpfe 293 durch den unteren Teil 256 der Antriebshülse 253 bis zu der

w Auslöseausnehmung 295 gezogen werden, die Federfinger 292 nach außen schnappen und die Köpfe 293 in die Auslöseausnehmung 295 bewegen. Dieser Vorgang trennt die Zughülse 291 von den Nuten 294 im unteren Teil 256der Anlnebshülse 253.

^ Der Betätigungsmechanismus für die beiden Kugelventile enthält weiterhin einen oberen Vcntilsitzträgcr 297 für das obere Kugelventil 299. welcher den oberen Ventilsitz 298 trägt. I Interhalb des Ventilsitzes 298 sitzt

28 05 78S

die Ventilkugel des oberen Kugelventils 299 und ihr zugehöriger unterer Ventilsitz 300. Unterhalb des oberen Kugelventils 299 ist eine Betätigungszughülse 301 zur Betätigung des unteren Kugelventils 306 angeordnet. Der obere Sitz 298 und der untere Sitz 300 werden durch (nicht dargestellte) C-förmige Klammern in abdichtender Anlage an der Ventilkugel des Kugelventils 299 gehalten. Diese Klammern greifen in eine Nut 302 in dem oberen Ventilsiteträger 227 und in eine Nut 303 in der Betätigungszughülse301. to

Mit dem unteren Ende der Betätigungszughülse 301 ist ein oberer Ventilsitzträger 304 für das untere Kugelventil 306 verschraubt Ein oberer Ventilsitz 305 ist in dem oberen Ventilsitzhalter 304 gehaltert

Ein unterer Ventilsitz 307 sitzt in einer Ausnehmung in einer unteren Innenhülse 308. Der obere Ventilsitz 305 und der untere Ventilsitz 307 werden durch (nicht dargestellte) C-förmige Klammern in abdichtender Anlage an der Ventilkugel des Kugelventils 306 gehalten. Diese Klammern greifen in eine Nut 309 in dem oberen VcntilsstzhaUer 304 und in eine Nut in der unteren Innenhülse 308.

Wenn sich somit die Antriebshülse 253 unter dem Einfluß des auf dem Ringkolben 254 wirkenden Ringraumdruckes aufwärtsbewegt, dann bewegt sich die gesamte Kugelventil-Baugruppe, bestehend aus Zughülse 291, oberen Ventilsitzhalter 297, oberem Kugelventil 299 mit den zugehörigen Ventilsitzen 298 und 300, Betätigungszughülse 301, oberem Ventilsitzhalter 304, Kugelventil 306 mit den zugehörigen Ventilsit- zen 305 und 307 und unterer Innenhülse 308 alle in Aufwärtsrichtung, solange wie der Kopf 293 in die Nut 294 eingreift Während dieser Aufwärtsbewegung wird das -iCugelventil durch die Wirkung eines Zapfens 317 in einer Ausnehmung 318 in die Schließstellung verdreht. In gleicher Weise wird das Kugelventil 306 durch die Wirkung eines Zapfens 322 in einer Ausnehmung 323 in die Schließstellung verdreht

Der Zapfen 317 erstreckt sich von einem oberen Zapfenträger 311 einwärts, der in seiner Stellung in dem oberen Probenahmegehäuse 226 durch die oberen Anschlagkörper 294,295 und den unteren Anschlagkörper 315 gehalten wird. Zwischen den Anschlagkörpern 294 und 295 ist ein Dämpfungsring 297 angeordnet, und ebenso ist ein Dämpfungsring 316 unterhalb des unteren Anschlagkörpers 315 vorgesehen, so daß Stöße absorbiert werden, die durch die Betätigung des oberen Kugelventils 299 bei seiner Bewegung zwischen der Offenstellung und der Schließstellung auf den oberen Zapfenträger 311 übertragen werden. so

In gleicher Weise bildet ein Zapfen 322 einen nach innen vorspringenden Teil eines unteren Zapfenträgers 319, der in seiner Stellung in dem unteren Probenahmegehäuse 248 durch einen Anschlagkörper 320 und durch einen Verriegelungsringhalter 324 gehalten wird. Oberhalb des oberen Anschlagkörpers 320 ist ein Dämpfungsring 321 angeordnet durch den Stöße absorbiert werden sollen, die auf den unteren Zapfenträger 319 durch die Wirkung des Kugelventil 306 übertragen werden, wenn dieses aus der Offenstellung w in die Schließstellung bewegt wird.

Das dargestellte bevorzugte Gerät enthält einen Verriegelungsmechanismus für die Probenahmevorrichtung, durch welchen die Probenahmevorrichtung in der Schließstellung verriegelbar ist, wenn einmal der Betätigungsmechanismus beide Ventilkugeln in die Schließstellung verdreht hat. Dieser Verriegelungsmechanismus für die Probenahmevorrichtung enthält einen geteilten, sich zusammenziehenden Verriegelungsring 326, der unterhalb des Verriegelungsringhalters 324 angeordnet ist und in eine Nut 325 in der unteren Innenhülse 308 eingreift, wenn sich die Betätigungsvorrichtung für die Kugelventile nach oben in die Stellung bewegt, in welcher die Probe eingeschlossen wird.

Die Zughülse 291 enthält eine öffnung 296, um eine hydraulische Sperre der Betätigungsanordnung in Folge von Flüssigkeiten zu verhindern, die zwischen der Betätigungsanordnung und dem oberen Zapfenträger 311 eingeschlossen sind. Zwischen dem unteren Gehäusezwischenstück 249 und dem unteren Teil der unteren Innenhülse 308 sind keine Dichtungen vorgesehen. Das gestattet es den zwischen dem unteren Teil der Betätigungsanordnung und dem unteren Zapfenträger 319 eingeschlossenen Flüssigkeiten in die Innenbohrung zu entweichen, um eine hydraulische Sperre zu verhindern.

In der Wandung des mittleren Probenehmergehäuses 247 sind Mittel zum Ablassen der Flüssigkeit aus der Probenkammer 289 vorgesehen. Diese bestehen aus einem Ablaßkanal 228 mit einem (nicht dargestellten) Ventil, die in gleicher Weise aufgebaut sind wie die Anordnung von Fig.4 des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels. In der Zughülse 301 ist eine Mehrzahl von Schlitzen 327 vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen der Probenkammer 289 und dem Ablaßkanal 328 gestattet Der Ablaßkanal 328 ist durch Dichtungen 329 und 330 abgedichtet

Wie oben erwähnt ist das vorliegende Gerät sehr vorteilhaft in Verbindung mit einem Prüfventil etwa nach der US-PS 38 56 085 verwendbar, das vom Ringraumdruck betätigt wird. Bei Verwendung mit einem solchen Prüfventil ist es wünschenswert. Mittel vorzusehen, um die zwischen dem unteren Kugelventil 306 und dem unterhalb des vorliegenden Geräts in dem Prüfstrang angeordneten Prüfventils eingeschlossenen Flüssigkeiten abzulassen. Es ist somit ein zweiter Ablaßkanal 331 in dem unteren Gehäusezwischenstück 249 vorgesehen, welcher das Ablassen von Formationsflüssigkeit gestattet, die zwischen dem vorliegenden Gerät und dem Prüfventil eingeschlossen ist Es kann in Verbindung mit diesem Ablaßkanal 331 ein Schieberventil ähnlich dem Fig.4 dargestellten, verwendet werden.

Der Zirkulationsventilabschnitt 268 enthält eine Zirkulationsventil-Zughülse 269, die verschiebbar in dem Zirkulationsventilgehäuse 243 angeordnet ist. Die Zirkulationsventil-Zughülse 269 ist mit einer Schieberhülse 270 des Zirkulationsventil verbunden. Die Schieberhülse 270 deckt in einer Stellung die Zirkulationsöffnung 271 dichtend ab und gibt die Zirkulationsöffnung 271 in einer zweiten Stellung frei.

Die Zirkulationsöffnung 271 erstreckt sich durch das rohrförmige Gehäuse des Gerätes an einer geeigneten Stelle, beispielsweise, wie dargestellt, im oberen Gehäusezwischenstück 241. Die Zirkulationsöffnung 271 stellt eine Druckmittelverbindung zwischen dem Ringraum 216 außerhalb des Geräts und der zentralen Längsbohrung 240 durch das rohrförmige Gehäuse hindurch her, wenn die Zirkulationsöffnung 271 freigegeben wird.

Die Zirkulationsöffnung 271 wird durch geeignete Dichtungen 272 und 273 in der Schieberhülse 270 abgedichtet. Außerdem sind die Schieberhülse 270 und das rohrförmige Gehäusezwischenstück 241 so ausgebildet, daß sich eine kleine Differenzfläche 274 zu der Schieberhülse 270 ergibt, derart, daß der in dem

Ringraum über die Zirkulationsöffnung 271 wirksame hydrostatische Druck eine Vorbelastung der Schieberhülse 270 auf die Offenstellung erzeugt.

Die Zirkulationsventil-Zughülse 269 und die daran befestigte Schieberhülse 370 des Zirkulationsventils sind außerdem auf die Offenstellung hin durch eine in Öffnungsrichtung wirkende Druckfeder 275 vorbelastet, weiche zwischen einem verdickten Teil 276 des rohrförmigen Gehäuses und einem verdickten Teil 277 der Zughülse wirkt

Das Zirkulationsventil 268 ist in der in Fig.5 dargestellten Schließstellung durch eine Zirkulationsventil-Auslösehülse 278 gehalten, die durch ein Gewinde 279 mit der Zughülse des Zirkulationsventils verschraubt ist Die Zirkulationsventil-Auslösehülse 278 weist eine Mehrzahl von Federfingern 280 auf, von denen jeder in einem Kopf 281 ausläuft Der Kopf 281 der Federfinger 280 wird durch einen nach innen vorspringenden verdickten Teil des Zirkulationsventilgehäuses 243, der eine Rückhalteleiste 282 bildet, in der dargestellten Lage gehalten. Der Kopf 281 des Federfingers wird hinter der Rückhalteleiste 282 durch einen nach außen vorspringenden verdickten Teil 283 des oberen Teils 255 der Antriebshülse 253 gehalten.

Der verdickte Teil 283 enthält eine Auslösekante 284, wie in F i g. 5c dargestellt ist. Federfinger 280 haben eine nach innen gerichtete Vorspannung, derart, daß in die Auslösekante 284 durch die Bewegung der Antriebshülse 253 bis zu einem Punkt jenseits des Kopfes 281 vorbewegt wird, die Federfinger 280 nach innen schnappen und den iCopf 281 in den ausgedrehten Teil 285 der Zughülse 253 bewegen

Nach Freigeben des Kopfes 251 durch die Rückhalteleiste 282 bewirkt die Druckfeder 2751 vierstützt durch den auf die Differenzfläche 274 wirkenden hydraulischen Druck, daß die Zughülse 269 die Schieberhülse 270 des Zirkulationsventils in die Offenstellung zieht.

In der Antriebshülse 253 ist eine öffnung 286 vorgesehen, um eine hydraulische Sperre zu verhindern, wenn sieh die Antriebshülse 253 bewegt und die Zirkulationsventil-Auslösehülse 278 freigibt.

Auch bei dieser Ausführungsform ist es wünschenswert nach Zurückholen des Gerätes an die Erdoberflä- ehe nach der Beendigung des Prüfprogramms das Gerät bis auf einen in sich geschlossenen Probenkammerabschnitt zu demontieren.

Um die Demontage des Geräts in einen getrennten Probenabschnitt zu erleichtern, ist eine Gewindeverbin dung 332 vorgesehen, mittels derer der Probenahmeab schnitt 290 von dem Antriebsabschnitt 251 und dem Zirkulationsventilabschnitt 268 getrennt werden kann.

Auch bei dieser Konstruktion kann es wünschenswert sein, das Gerät als Notabsperrventil statt als Probenah meabschnitt zu verwenden.

Zu diesem Zweck ist das vorliegende Gerät ebenfalls so konstruiert, daß das untere Kugelventil 306 aus dem Gerät ausgebaut werden kann. Das obere Kugelventil 299 wird dann als Notabsperrventil verwendet, welches

Μ in Verbindung mit der Zirkulationsventilanordnung 268 arbeitet

Um das untere Kugelventil 306 auszubauen wird das Gerät an der Gewindeverbindung 335 und der Gewindeverbindung 336 aufgetrennt Dann wird die Betätigungszughülse 301 herausgenommen, und dafür wird unterhalb des obereji Kugelventils 29S die untere Innenhülse 308 eingesetzt Bei diesem Aufbau ist in einer Nut 336 eine Dichtung vorgesehen, welche eine Druckmittelverbindung von der unteren Seite zur oberen Seite des geschlossenen Kugelventils 299 um den Zapfenträger 311 verhindert Für den Dämpfungsring 316 wird ein Sperring 326 eingesetzt, um das Absperrventil in der Schließstellung zu verriegeln. Die Montage des Gerätes als Schließventil mit einem damit verbundenen Zirkulationsventil wird dadurch beendet daß das untere Gehäusezwischenstück 249 mit dem mittleren Probenehmergehäuse 246 mittels der Schraubverbindung 335 verschraubt wird.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Untersuchung von Ölbohrungen, welches in einen Prüfstrang einbaubar ist, der sich in einem Bohrloch von der Erdoberfläche bis zu einer s zu untersuchenden Formation erstreckt und einen offenen Strömungsweg umschließt, wobei zwischen dem Prüfstrang und der Bohrlochwandung oder einer Vorrichtung ein Ringraum gebildet wird, enthaltend ein zylindrisches Gehäuse, das eine ι ο Längsbohrung aufweist, welche einen Teil des offenen Strömungsweges bildet, und dessen Wandung mit einer Arbeitsdruckmittelöffnung versehen ist, welche eine Verbindung zu dem Ringraum herstellt, eine Antriebshülse, die in der Längsbohrung geführt ist und einen Ringkolben aufweist, welcher von dem aus dem Ringraum über die Arbeitsdruckmittelöffnung eintretenden Arbeitsdruckmittd ^:ji einer ersten Richtung und gegen die Kräfte von Rückhaltevorrichtung^ beaufschlagt ist, und eine Ventilanordnung, die von der Antriebshülse gesteuert und durch welche die Längsbohrung absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtungen von abscherbaren Haltegliedern (60; 262) gebildet sind, durch welche die Antriebshülse (57, 253) in einer ersten Stellung gehalten ist, bei der die Ventilanordnung (112,113; 299,306) in Offenstellung ist, und welche durch einen vorgegebenen Druck des Arbeitsdruckmittels abscherbar siDd, daß die Antriebshülse (57, 253) mit Betätigungsgliedern (77, 291) für die Ventilanordnung (112,113; 299,30&) überi-Jsbare Kupplungseinrichtungen (78, 79, 80, 82; 93, 95) verbunden ist, durch welche die Antriebsverb; (dung zwischen der Antriebshülse (57,253) und den Betätigungsgliedern (77, 291) nach dem Abscheren der Halteglieder und einer Bewegung der Antriebshülse (57,253) in eine zweite Stellung lösbar ist, in welcher sich die Ventilanordnung (112,113; 299,306) in Schließstellung befindet, und daß das Gehäuse ein Zirkulation- ventil (56,161; 269,270,271) enthält, durch welches eine Verbindung zwischen dem Ringraum und der Längsbohrung oberhalb der Ventilanordnung herstellbar ist mittels einer Bewegung der Antriebshülse (57, 253) über die zweite Stellung hinaus in eine dritte Stellung.

2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse eine ringförmige ölkammer (85, 86) gebildet ist, welche durch eine Trennwand in zwei Teilkammern (85 und 86) unterteilt ist, und in der Trennwand ein mit einer Strömungsdrossel (94) versehener Strömungskanal (89) vorgesehen ist, welcher die beiden Teilkammern (85 und 86) miteinander verbindet, wobei bei einer gemeinsamen Bewegung der Antriebshülse (57) und der Betätigungsglieder (77) aus der ersten in die zweite Stellung öl aus der einen Teilkammer (85) über den Strömungskanal (89) und die Strömungsdrossel (94) in die zweite Teilkammer (86) abgebbar ist. ω

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strömungskanal (89) ein Rückschlagventil (93) angeordnet ist, welches eine ölströmung durch den Strömungskanal (89) bei Bewegung der Antriebshülse (57) und der Betätigungsglieder (77) in der ersten Richtung freigibt und eine ölströmung bei Bewegung der Betätigungsglieder (77) in einer dazu entgegengesetzten, zweiten Richtung blockiert.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Kupplungseinrichtungen eine mechanische Verriegelungseinrichtung (79, 80) enthalten, durch welche nach Lösen der Antriebsverbindung zwischen Antriebshülse (57) und Betätigungsgliedern (77) die Betätigungsglieder (77) im Gehäuse (45) verriegelbar sind, wobei eine Bewegung der Betätigungsglieder (77) in der zweiten Richtung verhindert ist

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand ein das Rückschlagventil (93) umgehendes, wahlweise zu öffnendes Umgehungsventil (96) angeordnet ist

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung der Ölkammer (85, 86) beweglich ist, wobei eine Ausdehnung des Öls in der ölkammer bei Temperaturerhöhung ermöglicht ist

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung der ölkammer (85,86) von einem schwimmenden Ringkolben (100) gebildet ist, der an einem Ende der ölkammer zwischen dem Gehäuse (47) und dem als Zughülse ausgebildeten Betätigungsglied (77) axial beweglich geführt und über eine Feder (101) gegen eine Gehäuseschulter (99) abgestützt ist

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung zwei im Abstand voneinander in der Längsbohrung angeordnete Kugelventile (112, 113; 299, 306) aufweist, welche über die Betätigungsglieder (77; 291) gemeinsam steuerbar sind, in der Offenstellung einen vollständig offenen Strömungsweg freigeben und in der Schließstellung zwischen sich eine abgeschlossene Probenkammer (111) zum Einschließen einer Flüssigkeitsprobe bilden.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Ventilkugel-Lagerg!^:-sder (114,115,116; 297,298,300) des oberen Kugelventils (112; 299) und die Ventilkugel-Lagerglieder(128,121,122; 304,305, 307) des unteren Kugelventils (113; 306) über eine Verbindungshülse (117; 308) miteinander verbunden und durch die Antriebshülse (57; 253) über Betätigungsglicder in Form einer Zug- oder Schubhülse (77, 291) gemeinsam relativ zu dem zylindrischen Gehäuse bewegbar sind und daß in axialer Richtung gehäusefest gehaltene Zapfen (126, 128; 317,322) in Ausnehmungen (127,129; 318,323) der Ventilkugeln eingreifen, wobei die Ventilkugeln bei der Bewegung der Ventilkugel-Lagerglieder aus einer Offenstellung, in welcher die Bohrungen der Ventilkugeln mit der Längsbohrung fluchten, in eine Schließstellung verdrehbar sind, in welcher die Ventilkugeln die Längsbohrung abschließen.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse im Bereich der Ventilkugeln der Kugelventile (112,113; 299,306) längs der Gehäuseinnenwandung Zapfenträger (130,136; 311, 319) angeordnet und durch Anschläge (132,133,137, 138; 295,315,320,324) in axialer Richtung gesichert sind, wobei diese Zapfenträger die Zapfen (126,128; 317, 322) tragen und um die Längsachse des Gehäuses begrenzt verdrehbar sind.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge für die Zapfenträger (130, 136; 311,, 319) von gesonderten Anschlagkörpern (132, 133; 137, 138 bzw. 295, 315; 320, 324) gebildet sind, die über elastische Pufferglieder (134,

135; 139, 140 bzw. 297, 316; 321) gegenüber dem Gehäuse abgestützt sind.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 1], dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des zylindrischen Gehäuses '48) im Bereich zwischen s den Kugelventil (112,113; 299,306) ein Ablaßventil (146,147,148; 340, 341,342) für Flüssigkeitsproben vorgesehen ist

13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkulationsventil die Arbeitsdruckmit- ι ο telöffnung (56) enthält, die durch eine mit der Antriebshülse (57) verbundene Zirkulationsventilhülse (161) gegenüber der Längsbohrung (40) abgedichtet und von der Zirkulationsventilhülse (161) freigebbar ist durch Bewegung der Antriebshülse (57) aus der zweiten Stellung in die dritte Stellung nach Lösen der Kupplungseinrichtungen (78,79,80,82).

14. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Betätigungsglieder (77) relativ zu dem Gehäuse (41) bei Errefehen der zweiten Stellung der Antriebshülse (57) durch Anschläge (103,104) begrenzt ist

15. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkulationsventil eine von der Arbeitsdruckmittelöffnung (252) gesonderte Zirkulationsventilöffnung (271) aufweist, welche im Ausgangszustand durch eine Zirkulationsventilhülse (270) abdichtend abgeschlossen ist, daß an der Zirkulationsventilhülse (270) eine vorgespannte, in Längsrichtung wirkende Feder (275) im öffnenden Sinne angreift und die Zirkulationsventilhülse (270) in ihrer Schließstellung durch eine Verriegelungsvorrichtung (281, 282, 283, 284) gegenüber dem Gehäuse (243) verriegelt ist und daß die Verriegelungsvorrichtung (281, 282, 283, 284) durch die Antriebshülse (253) bei deren Bewegung aus der zweiten in die dritte Stellung auslösbar ist