DE2856138C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrlochtestvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 7 und 15.

Häufig müssen in Bohrlöchern, durch die Erdöl oder Erdgas gefördert wird, die Betriebsbedingungen gemessen werden. Hierbei handelt es sich meist um den Druck, die Temperatur oder die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums. Beim Untersuchen des Bohrlochs zum Bestimmen der Werte der verschiedenen Bedingungen ist es normalerweise erforderlich, den unteren Abschnitt des Bohrlochs unterhalb der Testvorrichtung zu isolieren, in dem die Betriebsbedingungen gemessen werden sollen. Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Abtrennen des Abschnitts des Bohrlochs bekannt, in dem die Betriebsbedingungen gemessen werden sollen. In einem Fall wird eine Stopfbuchsenpackung verwendet, die mit dem Bohrloch, dem Förder- oder Steigrohrstrang oder mit dem Bohrrohr des Bohrlochs in Eingriff steht und durch einen Rohrstrang unterstützt wird; diese Anordnung muß durch eine Bohrausrüstung gehandhabt werden, die außerordentlich kostspielig ist und zeitraubende Arbeiten erfordert. Andere bekannte Stoffbuchsenpackungen zum Abtrennen eines Abschnitts des Bohrlochs werden durch mechanisch angetriebene Seile gehaltert oder weisen Vorrichtungen auf, die einen elektrischen Stromanschluß erfordern. Diese bekannten Stopfbuchsenpackungen sind wegen ihrer erheblichen Länge und wegen des außerordentlich geringen Zwischenraums zwischen der Wand der Bohrlochverrohrung und der Stopfbuchsenpackung außerordentlich schwierig zu handhaben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere auf Ölfeldern eingesetzt werden, die einen außerordentlich geringen oder praktisch keinen Formationsdruck aufweisen und die durch sekundäre Gewinnungsverfahren ausgebeutet werden, beispielsweise durch Wasserinjektion in einzelne Bohrlöcher des Feldes, wobei das Wasser durch die Formation zu anderen Produktionslöchern gedrückt wird, um das Öl an die Oberfläche zu fördern. Derartige Felder müssen untersucht werden, um den gegebenenfalls vorhandenen Kommunikationsgrad zwischen den als Injektionslöcher zu verwendenden Bohrlöchern und den als Produktionslöcher zu verwendenden Bohrlöchern zu bestimmen. Bei derartigen Untersuchungen werden die Testvorrichtungen in die Produktionslöcher eingeführt und geeignete Medien, wie Wasser, in die Einpreßbohrungen gepumpt, so daß zur Bestimmung der Kommunikation zwischen den Löchern der Druck in den Produktionslöchern ermittelt werden kann. Für derartige Messungen wurden bisher elektrisch miteinander verbundene Stopfbuchsen verwendet. Derartige Stopfbuchsen erfordern im allgemeinen eine unterschiedliche Größe für das jeweilige Bohrloch und weisen außerdem keinerlei Druckausgleichssystem auf. In diesem Fall würde ein ausreichender Druck in dem Bohrloch unterhalb der Testvorrichtung die Stopfbuchse in dem Bohrloch nach oben drücken, wenn sie freigegeben wird.

Bei Bohrsystemen, insbesondere bei Verwendung eines Halteseils, wo die Vorrichtung in dem Bohrloch lösbar verriegelt ist, ist normalerweise zum Einsetzen der Vorrichtung eine erhebliche Kraft erforderlich, die zu einer stoßweisen Belastung der Meßvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung führen kann. Daher ist es wünschenswert, daß das Einsetzen und das Verriegeln der Meßvorrichtung mit minimalem Kraftaufwand erfolgt. Wenn jedoch die zum Herausnehmen der lösbar verriegelten Testvorrichtung erforderliche Kraft ebenfalls minimal ist, ist es für die Bedienungsperson an der Oberfläche schwierig festzustellen, ob die Meßvorrichtung in dem Bohrloch in der richtigen Arbeitstiefe zufriedenstellend abgesetzt und verriegelt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bohrlochtestvorrichtung zu schaffen, die eine Abtrennung eines Bohrlochs unterhalb einer gewünschten Tiefe und eine Messung der Betriebsbedingung des Bohrlochs bei dieser Tiefe ermöglicht und die leicht einsetzbar und verriegelbar ist, um Stöße der Testvorrichtung zu minimalisieren, und schwierig entfernbar ist, so daß für die Bedienungsperson an der Oberfläche erkennbar ist, daß die Vorrichtung wirksam abgesetzt und verriegelt worden ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 15.

Die erfindungsgemäße Bohrlochtestvorrichtung weist ein verriegelbares Übergangsstück auf, das mit einem Verriegelungsdorn gesichert werden kann, der an einem Absetznippel in dem Bohrloch lösbar verriegelt werden kann; ferner weist die Werkzeuganordnung der Testvorrichtung eine Sonde, die das Übergangsstück lösbar verriegelt und abdichtet, eine mit der Sonde verbundene, einstellbare Verlängerung sowie ein Ausgleichsventil und einen Stoßdämpfer auf, der mit der Verlängerung verbunden ist, um den Druck an der Sonde während des Einsetzens und des Herausziehens der Vorrichtung auszugleichen und Stöße zu absorbieren, um so die mit der Werkzeuganordnung verbundene Testvorrichtung zu schützen. Das verriegelbare Übergangsstück, die Sonde sowie das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer sind mit einem durchgehenden Strömungsdurchlaß in Längsrichtung versehen, um die Betriebsbedingungen des Bohrlochs, wie den Druck, die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur, nach oben durch die Werkzeuganordnung zu der mit dieser verbundenen Meßvorrichtung zu übertragen. Das verriegelbare Übergangsstück und die Sonde zeichnen sich insbesondere durch mechanische Merkmale auf, die ein Einsetzen der Sonde in das Übergangsstück durch eine kleine Kraft gestatten und eine wesentlich größere Kraft erfordern, um die Sonde aus dem Übergangsstück herauszuziehen. Diese Anordnung weist unter anderem folgende Bestandteile auf:
Verschiebbare Riegel mit Nockenflächen zum Vorschieben und Zurückziehen der Riegel, die unter vorbestimmten Winkeln angeordnet sind; um die Riegel herum angeordnete Nockenhülsen, deren Nockenflächen mit den Riegeln in Eingriff bringbar sind; ein innerhalb der Nockenhülsen angeordneter, ringförmiger Kolben, der die Riegel abstützt, um sie nach innen zu drücken und sie entsprechend einem Druckdifferential auf dem Kolben fester zu verriegeln; an der Sonde angeordnete Nockenflächen, die mit denen der Riegel in Eingriff stehen, und unter Winkeln relativ zu denen der Nockenflächen der Riegel und der Nockenhülsen angeordnet sind, um das Einsetzen und Verriegeln der Sonde mit geringer Kraft und das Herausziehen der Sonde mit wesentlich größerer Kraft zu bewirken. Das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer bilden eine Teleskopanordnung, die im auseinandergezogenen Zustand einen Strömungsdurchlaß bildet und im zusammengeschobenen Zustand geschlossen ist, wobei eine Feder zum Offenhalten der Teleskopanordnung, bis die Sonde in das Übergangsstück eingesetzt und dort verriegelt ist, verwendet wird; zum Ausgleichen des Drucks wird die Teleskopanordnung wieder geöffnet, indem sie durch eine Zugkraft auseinandergezogen wird, um die Werkzeuganordnung aus dem Verriegelungsdorn und dem Übergangsstück herauszuziehen. Das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer weisen eine Federeinrichtung auf, um beim Einsetzen der Werkzeuganordnung in den Verriegelungsdorn und das Übergangsstück und beim Herausziehen der Werkzeuganordnung aus diesen auftretende Stöße zu absorbieren. Diese Federanordnung soll im auseinandergezogenen Zustand beim Herausziehen und bei zusammengeschobenem Ausgleichsventil und Stoßdämpfer während des Herausziehens die auftretenden Kräfte absorbieren, d. h. die an der Werkzeuganordnung angreifenden Reaktionskräfte beim Herausziehen aus dem verriegelbaren Übergangsstück.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat unter anderem die folgenden Vorteile:
Sie kann mit geringer Kraft abgesetzt und verriegelt werden und erfordert zum Löschen in einem Bohrloch eine wesentlich größere Kraft. Durch den Stoßdämpfer wird die Meßvorrichtung geschützt. Ferner wird mit Hilfe des Ausgleichsventils der Druck an der Vorrichtung ausgeglichen, wenn diese in das Bohrloch eingesetzt oder aus diesem herausgenommen wird. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung weist ferner eine Verriegelungsanordnung auf, die eine festerere Verriegelung ermöglicht, wenn sich die Druckdifferenz an der Vorrichtung erhöht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann verschieden große Verriegelungs- oder Verschlußdorne aufweisen, so daß bei verschiedenen Bohrlöchern mit unterschiedlich großen Bohrungen und Rohrsträngen in den Bohrungen die gleiche Testvorrichtung verwendet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Längsansicht einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung, die an einem Absetznippel in dem Rohrstrang eines Bohrlochs verriegelt ist,

Fig. 2A bis 2E einen Längsschnitt des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers, des einstellbaren Dorns, der Sonde, des verriegelbaren Übergangsstücks bzw. des Verriegelungsdorns,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers entlang der Linie 3-3 in Fig. 2A,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers entlang der Linie 4-4 in Fig. 2A,

Fig. 5 eine Schnittansicht des unteren Endabschnitts des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers entlang der Linie 5-5 in Fig. 2B,

Fig. 6 eine Schnittansicht der Sonde und des verriegelbaren Übergangsstücks entlang der Linie 6-6 in Fig. 2D,

Fig. 7 einen Teillängsschnitt des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers im auseinandergezogenen Zustand, wobei das Ausgleichsventil während des Absenkens der Werkzeuganordnung in einem Bohrloch und während des ersten Schritts beim Herausziehen der Werkzeuganordnung im verriegelten Zustand aus dem verriegelbaren Übergangsstück offen ist,

Fig. 8 einen Teillängsschnitt des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers im zusammengeschobenen Zustand, wenn sich die Werkzeuganordnung anfänglich auf dem verriegelbaren Übergangsstück absetzt und mit diesem verriegelt und herausgezogen und freigegeben wird, wobei eine Reaktionskraft zum Zusammendrücken der Vorrichtung ausgelöst wird,

Fig. 9 eine Teilschnittansicht des unteren Abschnitts der Sonde des verriegelbaren Übergangsstücks, dessen Riegel herausgeschoben sind, wenn die Sonde in das Übergangsstück eingesetzt und von diesem freigegeben und aus diesem herausgezogen wird,

Fig. 10 eine vergrößerte Teilanschnittansicht eines Riegels des Übergangsstücks mit der Sonde, dem ringförmigen Kolben und den Nockenhülsen des Übergangsstücks zur Darstellung der Winkel zwischen den Nockenflächen am Riegel und an der oberen Nockenhülse des verriegelbaren Übergangsstücks und an der Trennfläche der Sonde und

Fig. 11 ein Teillängsschnitt des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers zur Darstellung der Arbeitsweise der Vorrichtung bei Zug auf die Werkzeuganordnung nach oben zum Überprüfen, ob die Werkzeuganordnung in dem Bohrloch verriegelt ist und zum Ausüben einer Zugkraft auf die Werkzeuganordnung, um diese von dem Übergangsstück zu lösen.

In Fig. 1 ist ein Bohrloch 20 dargestellt, das ein Bohrrohr 21 mit Perforationen 22 aufweist, so daß durch das Bohrrohr ein Formationsmedium in das Bohrloch strömen kann. Das Bohrrohr 21 erstreckt sich bis zu einem Bohrlochkopf 23 mit Ventilen 24 und 25, an dem ein Förder- und Steigrohrstrang 30 gehaltert ist, der sich nach unten in das Bohrloch bis zu einer Tiefe in der Nähe der Perforationen 22 erstreckt. Der Rohrstrang weist ein Absetznippel 31 aus, in dem ein Verriegelungsdorn 32 lösbar befestigt ist. Ein verriegelbares Übergangsstück 33 ist am unteren Ende des Verriegelungsdorns 32 befestigt. Eine wandlerartige Meßvorrichtung 34 für den Untergrund ist an einem Seil 35 gehaltert, das vorzugsweise als elektrischer Leiter ausgebildet ist, der über den Bohrlochkopf mit einem Aufzeichnungsgerät 40 an der Oberfläche verbunden ist, um die von der Meßvorrichtung ermittelten Messungen aufzuzeichnen. Über ein Verbindungsstück 42 ist ein Ausgleichsventil und Stoßdämpfer 41 mit der Meßvorrichtung 34 verbunden. An dem Ausgleichsventil und Stoßdämpfer 41 ist eine einstellbare Sonde 43 gehaltert und über eine Halterung 44 verbunden, die auf dem oberen Ende des Verriegelungsdorns 32 abgesetzt werden kann. Eine in Fig. 1 nicht dargestellte Verriegelungssonde ist am unteren Ende der einstellbaren Sonde 43 gehaltert und lösbar innerhalb des verriegelbaren Übergangsstücks 33 verriegelt.

Normalerweise weist eine wie in Fig. 1 dargestellte Bohrlochausrüstung einen Rohrstrang 30 mit einem oder mehreren Absetznippeln 31 auf, die entlang dem Rohrstrang vorgesehen sind, um zu einem späteren Zeitpunkt verschiedene zum Betrieb des Bohrlochs erforderliche Werkzeuge zu installieren. Der Absetznippel weist ein inneres Verriegelungsprofil auf, das mit den Riegelanschlägen an dem Verriegelungsdorn 32 kompatibel ist. Beispielsweise kann als Verriegelungsdorn 32 ein solcher der Firma Otis Engineering Corporation Typ X verwendet werden, der in The Composite Catalog of Oil Field Equipment and Services, herausgegeben von World Oil, Houston, Texas, 1974 bis 75, S. 3958, beschrieben ist. Der Verriegelungsdorn 32 weist verschiebbare Riegelanschläge 32a und eine Dichtung 32b auf, die in Fig. 2D im einzelnen dargestellt sind. Anders ausgebildete Verriegelungsdorne können verwendet werden, falls dies aufgrund eines bestimmten Absetznippels 31 in dem Rohrstrang 30 erforderlich ist. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das verriegelbare Übergangsstück 33 auf verschiedenen Verriegelungsdornen 32 installiert werden kann, die wiederum entsprechend der besonderen Ausbildung des Absetznippels 31 in diesem angeordnet werden können. Da die Übergangsstücke 33 auf verschiedenen Verriegelungsdornen befestigt werden können, kann die Meßvorrichtung 34 zusammen mit dem Ventil und dem Stoßdämpfer 41 sowie die daran gehalterte Sondenanordnung in verschiedenen Bohrlöchern verwendet werden, die unterschiedliche Rohrgrößen und unterschiedliche Absetznippel aufweisen. Dadurch wird das notwendige Testgerät zur Untersuchung verschiedener Bohrlöcher minimalisiert.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das zunächst mit dem Rohrstrang 30 und dem Absetznippel 31 ausgerüstete Bohrloch in einem ersten Schritt mit dem Verriegelungsdorn 32 versehen, an dem das verriegelbare Übergangsstück 33 gemäß der Erfindung befestigt worden ist. Bei einem nachfolgenden Schritt wird eine Werkzeuganordnung mit einer Meßvorrichtung 34, dem Ausgleichsventil und Stoßdämpfer 41 und mit der Sondenanordnung 43 an dem Seil 35 gehaltert, das durch den Bohrlochkopf 23 in den Rohrstrang 30 abgesenkt wird, bis die Sondenanordnung in dem Übergangsstück 33 eingesetzt und dort verriegelt ist. Erfindungsgemäß ist die zum Einsetzen der Sonde in das Übergangsstück erforderliche Kraft minimal. Beim Absenken der Werkzeuganordnung und beim Einsetzen der Sonde in das Übergangsstück bleibt das Ausgleichsventil 41 offen, so daß die Sonde abgedichtet in das Übergangsstück eingeführt werden kann. Durch die Stoßdämpfung des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers wird die Meßvorrichtung 34 während des Einbaus und während des Herausziehens der Werkzeuganordnung geschützt. Die zum Herausziehen der Riegelsonde aus dem Übergangsstück erforderliche, wesentlich größere Kraft ermöglicht es der Bedienungsperson festzustellen, ob die Werkzeuganordnung in der Betriebsstellung richtig verriegelt ist. Nach dem richtigen Verriegeln werden die gewünschten Messungen durch die Meßvorrichtung 34 vorgenommen und über das Kabel zu dem Aufzeichnungsgerät 40 an der Oberfläche übertragen. Während des Betriebs dienen die hohen Drücke innerhalb des Bohrlochs und unterhalb des Übergangsstücks 33 nur zu einer Verbesserung der Halterung des Übergangsstücks an der Verriegelungssonde der Werkzeuganordnung. Nachdem die Untersuchungen abgeschlossen sind, wird durch eine nach oben gerichtete Kraft auf das Seil 35 die Werkzeuganordnung von dem Übergangsstück gelöst. Danach kann gegebenenfalls der Verriegelungsdorn 32 mit dem Übergangsstück 33 aus dem Bohrloch in einem eigenen Vorgang entnommen werden.

Konstruktionseinzelheiten des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers 41 sowie der Kupplung 42 sind in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Gemäß Fig. 2A weist die Kupplung 42 ein oberes Verbindungsteil 45 mit einem oberen Endabschnitt 50 mit Innengewinde und mit einem unteren Endabschnitt 51 mit vermindertem Außengewinde auf. Das Verbindungsteil weist eine Längsbohrung 52 auf und ist in einen Mittelabschnitt 53 eingeschraubt, dessen oberer Endabschnitt 54 mit einem Innengewinde und dessen unterer Endabschnitt 55 mit einem Außengewinde versehen ist. Der Mittelabschnitt 53 weist eine Längsbohrung 60 auf, die mit der Bohrung 52 des oberen Verbindungsteils 45 in Verbindung steht. Auf dem mittleren Verbindungsteil 53 ist eine größere Hülse 61 angeordnet, die in azimutalem Abstand Längsschlitze 62 aufweist. In einer äußeren ringförmigen Aussparung des unteren Endabschnitts 51 des oberen Verbindungsteils 45 ist eine Ringdichtung 63 vorgesehen, die das obere und das mittlere Verbindungsteil 45 bzw. 53 gegeneinander abdichten. Der untere Endabschnitt 55 mit Außengewinde des mittleren Verbindungsteils ist am oberen Ende des Ausgleichsventils und Stoßdämpfers befestigt. In einer äußeren Ringnut des Verbindungsteils 53 ist eine Ringdichtung 64 vorgesehen, die die Kupplung 42 gegenüber dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer abdichtet.

Die aus dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer bestehende Einheit 41 bildet eine Teleskopanordnung, die verschiedene relative Positionen der Teleskopteile in Längsrichtung gestattet, um die Ventil- und Stoßdämpferfunktionen zu erfüllen. Die Teleskopanordnung 41 weist einen Außenkörper auf, der durch einen Kreuzungskopf 70 und eine Hülse 71 gebildet wird. Der Kreuzungskopf enthält eine Ventilführung und -verzweigung 72, die an der Stelle 73 mit einem Gehäuse 74 verschweißt ist. Das Gehäuse 74 weist einen verengten unteren Endabschnitt 74a mit Außengewinde auf, der im oberen Endabschnitt der Gehäusehülse 71 befestigt ist. Der obere Endabschnitt des Bauteils 72 ist mit einem Innengewinde versehen, in den gemäß Fig. 2A der untere, mit Gewinde versehene Endabschnitt der Kupplung 42 eingeschraubt ist. Das obere Ende des Bauteils 72 weist eine Blindbohrung 75 auf, die sich nach oben in die Bohrung 60 der Kupplung 42 öffnet und seitlich mit mehreren im assimutalen Abstand angeordneten, radialen Kanälen 80 in Verbindung steht, die sich an ihren äußeren Enden in eine Ringkammer 81 öffnen, die zwischen der Innenwand der Hülse 74 und einem in Längsrichtung verlaufenden, verengten äußeren Wandabschnitt 82 entlang des Bauteils 72 gebildet wird. Der Oberflächenabschnitt 82 des Bauteils 72 erstreckt sich von einer konischen Schulter 83 nach unten zu einem unteren, äußeren Flansch 84 des Bauteils 72, dessen Durchmesser größer ist als der des Oberflächenabschnitts 82, jedoch soviel kleiner als die Innenwand der Hülse 74, so daß ein ringförmiger Kanal innerhalb der Hülse 74 am unteren Endabschnitt des Bauteils 72 in den Ringraum 81 zwischen der Hülse 74 und dem Bauteil 72 gebildet wird. Das Bauteil 72 weist eine nach unten offene, abgestufte Bohrung auf, die durch einen oberen Endabschnitt 85, einen größeren Mittelabschnitt 90 und einen geringfügig verengten unteren Endabschnitt 91 gebildet wird. Der Bohrungsabschnitt 90 öffnet sich nach außen gemäß den Fig. 2A und 3 durch einen einzigen seitlichen Kanal 92, in der Seitenwand des Bauteils 72 und der Hülse 74. Der Kanal 92 erstreckt sich durch einen außen vergrößerten Wandabschnitt 93 des Bauteils 72 und durch eine ringförmige Schweißstelle 94, die die Hülse 74 und das Bauteil 72 an dem vergrößerten Abschnitt 93 des Bauteils 73 miteinander verbindet. Dieser Aufbau der Verbindung der Bauelemente miteinander und des seitlichen Kanals umfaßt eine nach außen offene, ringförmige Aussparung 95 in der Außenwand des vergrößerten Abschnitts 93 des Bauteils 72 sowie eine kreisförmige Bohrung 100 in der Hülse 94. Zum Befestigen des Bauteils 72 in der Hülse 74 wird ersteres in der Hülse genau ausgerichtet, wobei die Aussparung 95 des Bauteils 72 mit der Bohrung 100 der Hülse 74 ausgerichtet wird; danach wird der durch die Aussparung 95 und die Bohrung 100 gebildete Raum mit Schweißmaterial 94 ausgefüllt und danach ausgebohrt, so daß sich der Kanal 92 von der Außenseite der Anordnung in die Bohrung 90 des Bauteils 72 vollständig hinein erstreckt. Der untere, mit einem Flansch versehene Endabschnitt 84 des Bauteils 72 weist eine innere Ringnut 101 auf, in der ein O-Dichtungsring 102 zum Abdichten gegen das Ventil der Anordnung 41 vorgesehen ist. Gemäß Fig. 3 ist die gegenüberliegende Seite des vergrößerten Ringabschnitts 93 des Bauteils 72 mit einer Abflachung 103 versehen, die zusammen mit einem bogenförmigen Abschnitt der Innenwand der Hülse 74 am Bauteil 72 einen Längskanal hinter der Vergrößerung 93 bildet, so daß in dem Ringraum 81 hinter der Vergrößerung 93 eine Flüssigkeits- oder Gasströmung sowie eine Druckübertragung entlang dem Bauteil 72 erfolgen kann.

Gemäß den Fig. 2A, 2B, 3, 4 und 5 steht ein Ventil-Dorn-Teil 104 teleskopartig in Eingriff mit dem Kreuzungskopf 70 und der Gehäusehülse 74, um sowohl die Ventil- als auch die Stoßdämpferwirkung der Anordnung 41 zu erzielen. Das Bauteil 104 weist einen oberen Endabschnitt 104a auf, der innerhalb der Bohrung 90 des Bauteils 72 gleitet und mit einem nach oben offenen Sackloch 104b versehen ist, in dem sich ein Teil einer Ventilfeder 105 befindet, um das Ventil-Dorn-Teil nach unten in eine offene Ventilstellung vorzuspannen. Die Feder 105 ist zwischen der Bohrfläche der Bohrung 104b am unteren Federende und einem äußeren Ringflansch an einer Federführung 110 angeordnet, die innerhalb der Feder 105 nach unten verschoben werden kann. Das obere Ende der Federführung 110 steht im Eingriff mit dem oberen Ende der Bohrung 85 des Bauteils 72. Die Federführung dient lediglich dazu, die Ausrichtung der Feder aufrecht zu erhalten, wenn diese während des Betriebs der Anordnung 41 zusammengedrückt wird und sich entspannt. Die in Fig. 2A dargestellte Ringdichtung 102 dichtet am oberen Endabschnitt des Ventil-Dorn-Teils 104 innerhalb des unteren, mit einem Flansch versehenen Endes 84 des Kreuzungskopfteils 72 ab. Der obere Endabschnitt 104a des Ventil-Dorn-Teils weist einen geringeren Durchmesser auf als die Bohrung 90 des Bauteils 72, um zur freien Verbindung mit dem seitlichen Kanal 92 einen Ringraum um den oberen Endabschnitt des Ventilteils zu bilden, so daß bei einer Hin- und Herbewegung des Ventil-Dorn-Teils während des Betriebs der Anordnung 41 die Flüssigkeit oder das Gas frei in die Bohrungen 85 und 90 des Bauteils 72 hineinströmen oder herausströmen kann. Ohne den Steuerkanal 92 würde das in den Bohrungen 85 und 90 befindliche Medium den Betrieb der Anordnung behindern. Gemäß den Fig. 2A und 2B weist das Ventil-Dorn-Teil 104 ein nach unten offenes Sackloch 111 auf, das sich in Längsrichtung durch einen Rohrabschnitt 104c des Teils 104 erstreckt. Der Rohrabschnitt 104c weist mehrere, im Winkelabstand angeordnete, in Längsrichtung verlaufende, bogenförmige Schlitze 112 auf, die sich in das Sackloch 111 öffnen. Die Wandung der Hülse 74 ist in einem Abschnitt 74a verstärkt und weist eine Längsbohrung 74b auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der des Abschnitts 104c des Ventil-Dorn-Teils, so daß ein ringförmiger Strömungskanal 113 um das Ventilteil innerhalb des Hülsenabschnitts 74a und im wesentlichen entlang den Schlitzen 112 gebildet wird. Gemäß Fig. 2B ist die Hülse 74 so verstärkt, daß sie am unteren Endabschnitt 74c einen inneren Ringflansch bildet, der eng um den Abschnitt 104c des Ventil-Dorn-Teils paßt, ferner ist die Hülse 74 mit einer inneren Ringnut 114 versehen, in der eine Ringdichtung 115 zwischen der Hülse 74 und dem Ventil-Dorn-Teil 104 vorgesehen ist. Wie nachstehend näher erläutert wird, bestimmt die Längsstellung der Schlitze 112 relativ zu der Ringdichtung 115 bei der teleskopartigen Bewegung des Ventil-Dorn-Teils 104 während des Betriebs der Anordnung 41, ob der Ventilabschnitt der Anordnung 41 geöffnet oder geschlossen ist.

Gemäß Fig. 2B ist eine Stoßdämpferfeder 120 um den Rohrabschnitt 104c innerhalb der Hülse 71 und zwischen einem oberen spaltringförmigen Federanschlag 121 und einem unteren hülsenartigen Federanschlag 122 angeordnet. Der obere Anschlag 121 weist zwei halbringförmige Segmente auf, die um den Rohrabschnitt 104c des Ventildorns angeordnet sind. Der Rohrabschnitt 104c weist einen verengten Abschnitt 104d auf, der eine äußere Ringnut bildet, mit der ein innerer Flanschabschnitt 121a der Spaltringsegmente verschiebbar in Eingriff steht. Eine nach unten weisende Anschlagschulter 104e am oberen Ende der Nut entlang des Abschnitts 104d begrenzt die Aufwärtsbewegung der oberen Federführung 121.

Die untere hülsenartige Federführung 122 gleitet entlang einem geringfügig vergrößerten Abschnitt 104f des Rohrabschnitts 104c oberhalb einer nach oben weisenden, unteren Anschlagschulter 104g, die die nach unten gerichtete Bewegung des unteren Federanschlags 122 des Ventildorns begrenzt. Die Hülse 71 weist mehrere im Winkelabstand angeordnete obere Seitenkanäle 123 und entsprechende untere Kanäle 124 auf. Unterhalb der Schulter 104g ist der Rohrabschnitt 104c auf gegenüberliegenden Seiten mit Abflachungen 125 zum Eingriff eines Schraubenschlüssels oder eines anderen Werkzeugs versehen, um die Anordnung 41 zusammenzubauen oder zu zerlegen. Das untere Ende 104h des Rohrabschnitts 104c ist vergrößert und mit einem Außengewinde versehen, um eine Verbindung mit dem oberen Ende der Sonde 43 herzustellen, die einen vergrößerten, mit Innengewinde versehenen, oberen Endabschnitt 130 aufweist. In einer äußeren Ringnut des unteren Endabschnitts des Ventil-Dorns 104 ist zur Dichtung zwischen diesem und dem Endabschnitt 130 der Sonde eine Ringdichtung 131 vorgesehen, um eine Leakage zwischen den beiden Bauteilen zu verhindern, während die gewünschten Daten, wie der Druck, nach oben durch die Sonde und die Ventil-Dorn-Teile übertragen werden müssen.

Gemäß den Fig. 2B bis 2E weist die Sonde 43 ein oberes Außengewinde 43a, einen langen Mittelabschnitt 43b und einen unteren Verriegelungsabschnitt 43c auf. Jeder dieser Abschnitte der Sonde ist rohrförmig und bildet einen Strömungskanal 132, der sich über die gesamte Länge der Anordnung erstreckt, um den Druck oder dergleichen der Flüssigkeit oder des Gases von unterhalb der Sonde nach oben in die Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer zu übertragen. Die verschiedenen Abschnitte der Sonde sind gemäß den Fig. 2B und 2D miteinander verschraubt. Eine Ringdichtung 133 in einer äußeren Ringnut des Sondenabschnitts 43b bildet eine Dichtung zwischen letzterem und dem Abschnitt 43a. Die Schraubverbindung zwischen den Sondenabschnitten 43b und 43c gemäß Fig. 2D ist an der Stelle 134 verschweißt, um eine dauerhafte, flüssigkeits- oder gasdichte Verbindung herzustellen. Wie nachstehend näher erläutert wird, gestattet der Gewindeabschnitt 43a der Sonde eine Anpassung an verschiedene Riegeldorne durch Einstellung der Längsposition des unteren Riegelendabschnitts der Sonde.

Gemäß den Fig. 2B und 2C ist die Absetzhülse 44, die die Werkzeuganordnung auf dem Verriegelungsdorn 32 haltert, mit dem Gewindeabschnitt 43a der Sonde derart verbunden, daß die Relativlage der Sonde 43 in der Absetzhülse einstellbar ist. Die Absetzhülse weist einen ringförmigen Kopf 44a mit Innengewinde, der in eine längliche Hülse 44b eingeschweißt ist, einen an der Hülse 44b befestigten, unbewegbaren Haltering 44c sowie einen Rückhaltering 44d zum Festhalten des Rings 44c auf der Hülse auf. Der Ring 44c befindet sich auf einem verengten Abschnitt 44e der Hülse 44b, der eine nach unten weisende Anschlagschulter 44f zum Festhalten des Rings 44c auf der Hülse gegen eine Aufwärtsbewegung aufweist. Der Rückhaltering 44d ist auf einen weiter verengten Abschnitt 44g der Hülse 44b aufgeschraubt. Der Ring 44d weist eine Gewindebohrung 44h für eine nicht dargestellte Einstellschraube zum Verriegeln des Rings 44d auf dem Hülsenabschnitt 44g auf. Die Hülse 44b entlang dem unteren Endabschnitt der Hülse hat einen Innenflansch 44i, der einen engen Paßsitz mit dem Sondenabschnitt 43b bildet, um mit der Schraubverbindung zwischen der Hülse 44 und der Sonde am Ring 44a zusammenzuwirken und dabei die Ausrichtung der Sonde durch die Absetzhülse genau einzuhalten. Der Flanschabschnitt 44i der Hülse 44b weist eine Gewindebohrung 44j für eine Einstellschraube zum Festlegen der Hülse 44b mit dem Sondenabschnitt 43b am Flansch 44i auf. Der feste Ring 44c weist auf dem Umfang im Abstand angeordnete Längsschlitze 44k auf, die eine Strömung entlang dem Ring 44c ermöglichen, wenn die Werkzeuganordnung in dem Rohrstrang des Bohrlochs angehoben und abgesenkt wird.

Gemäß den Fig. 2D und 2E ist der untere Riegelabschnitt 43c der Sonde derart ausgebildet, daß das Übergangsstück 33 bei einer geringen, nach unten gerichteten Kraft auf die Sonde lösbar verriegelt und bei Anwendung einer wesentlich größeren, nach oben gerichteten Kraft auf die Sonde gelöst wird. Der Sondenabschnitt 43c weist einen konischen unteren Endabschnitt auf, der durch eine nach unten und nach einwärts konvergierende Stirnnockenfläche 43d gebildet wird, die gegenüber der Längsachse des Sondenabschnitts unter einem sehr geringen Winkel, wie etwa 10°, geneigt ist, so daß die Nockenfläche eine im wesentlichen seitliche Kraft senkrecht zur Längsachse des Sondenabschnitts bei einer relativ geringen, nach unten gerichteten Kraft auf die Sonde ausübt. So übt beispielsweise bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine auf die Sonde nach unten wirkende Kraft von 6,8 kg eine seitliche Kraft von 39 kg zum Betätigen des verriegelbaren Übergangsstücks 33 aus. Oberhalb der Stirnnockenfläche 43d gemäß Fig. 2D weist der Sondenabschnitt 43c eine äußere ringförmige Verriegelungsnut 43e auf, die zwischen einer unteren Nockenfläche 43f und einer oberen Nockenfläche 43g gebildet ist. Die untere Nockenfläche 43f ist die Freigabenockenfläche der Sonde, und der Winkel der Nockenfläche ist hinsichtlich der Betätigung der Sonde kritisch, beispielsweise bezüglich der zum Herausziehen der Sonde nach oben aus dem Übergangsstück 33 erforderlichen Kraft. Im Gegensatz zu der zum Einschieben der Sonde erforderlichen niedrigen Kraft von etwa 6,8 kg ist es bevorzugt, daß die nach oben gerichtete Kraft zum Freigeben der Sonde etwa 90,7 kg beträgt. Nähere Einzelheiten dieses Merkmals werden nachstehend erläutert. Oberhalb der Riegelnut 43e weist der Sondenabschnitt 43c einen äußeren, ringförmigen Vorsprung 43h mit einer äußeren Ringnut 43i auf, in der zur Abdichtung gegenüber der Bohrung durch das Übergangsstück 33 eine Ringdichtung 135 vorgesehen ist, so daß die Flüssigkeit oder das Gas auf die Bohrung in der Sonde beschränkt ist, wenn letztere in dem Übergangsstück 33 richtig sitzt und verriegelt ist.

Gemäß den Fig. 2D, 2E und 9 weist das Übergangsstück 33 ein rohrförmiges Gehäuse 140, ein unteres Übergangsstück 141, einen ringförmigen Kolben 142, mehrere in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete Riegelansätze 143, obere und untere Nockenhülsen 144 und 145 und ein rohrförmiges Betätigungsteil 150 mit einer Feder 151 auf. Gemäß Fig. 2D weist das Gehäuse 140 einen verengten, mit einem Gewinde versehenen oberen Endabschnitt 140a auf, der mit dem unteren Ende des Riegeldorns 32 in Eingriff steht, um an diesem das Übergangsstück 33 zu haltern. In einer äußeren Ringnut 140b des Gehäuses 140 ist eine Ringdichtung 140c vorgesehen, die eine Dichtung zwischen dem Gehäuse des Übergangsstücks und des Riegeldorns gewährleistet. Der Kolben 142 paßt in einen erweiterten Bohrungsabschnitt des Gehäuses 140 mit einer inneren Ringdichtungsfläche 140e, die eine Gleitdichtung mit der oberen Außenwand des Kolbens 142 ermöglicht. Eine Ringdichtung 152 in einer äußeren Ringnut entlang dem oberen Endabschnitt des Kolbens 142 ermöglicht eine flüssigkeits- und gasdichte Gleitdichtung zwischen dem Kolben und der Dichtfläche 140e des Gehäuses. Die obere Nockenhülse 144 bildet eine Gleitpassung mit einem verengten Abschnitt 142a des Kolbens 142. Die Oberkante der Hülse 144 steht in Eingriff mit einer nach unten weisenden, inneren Anschlagschulter 140d, die eine Aufwärtsbewegung der Hülse 144 in dem Gehäuse verhindert. Die untere Nockenhülse 145 bildet ferner eine Gleitpassung mit dem verengten Abschnitt 142a des Kolbens 142 unterhalb der Riegelansätze 143. Die untere Hülse 145 gleitet ferner in dem Gehäuse 140 und liegt an einem unteren Endabschnitt in einer äußeren Ringnut 150a gegen eine Oberseite eines äußeren Ringflansches 150b des Bedienteils 150an, so daß die Hülse 145 und das Bedienteil 150 sich zusammen nach oben und nach unten bei verriegelter bzw. gelöster Sonde in dem Übergangsstück bewegen. Die Feder 151 ist zwischen der Bodenfläche des Flansches 150b am oberen Ende der Feder und einer inneren, ringförmigen Anschlagschulter 141a innerhalb des unteren Übergangsstücks 141 am unteren Ende der Feder eingespannt, so daß die Feder das Bedienteil 150 nach oben vorspannt. Der untere Endabschnitt des Bedienteils 150 gleitet in einem verengten unteren Endabschnitt 141b des unteren Übergangsstücks 141.

Gemäß den Fig. 2D und 6 werden die Riegelansätze 143 jeweils durch 90°-Bogensegmente gebildet, die in einem Fenster 142b des ringförmigen Kolbens 142 verschiebbar angeordnet sind. Gemäß Fig. 6 sind drei derartige 90°-Segmente vorgesehen, die in Umfangsrichtung durch drei in dem ringförmigen Kolben vorgesehene Fenster 142b getrennt angeordnet sind. Die Seitenwände der Ansätze sind ebenso wie die der Fenster, in denen die Ansätze gleiten, nach einwärts konvergent. Die Oberseite und Unterseite der Ansätze sind zueinander parallel und senkrecht zur Vertikalachse der Ansätze. Die Oberseiten und Unterseiten der Fenster 142b sind gemäß Fig. 2D parallel zueinander und senkrecht zur Längsachse des Kolbens 142. Die Ansätze sind eng, jedoch gleitend in die Fenster eingepaßt, so daß sich erstere seitlich oder radial nach einwärts oder nach außen, jedoch nicht vertikal oder in Längsrichtung relativ zum Kolben 142 bewegen können. Die Ansätze und der Kolben müssen sich in Vertikalrichtung miteinander bewegen.

Fig. 10 zeigt einen einzelnen Ansatz 143 mit Teilen des unterstützenden, ringförmigen Kolbens 142, der oberen und der unteren Nockenhülsen 144 bzw. 145 und den Verriegelungsabschnitt 43c der Sonde in der Nähe der Riegelnut 43e des Sondenabschnitts. Zur Erleichterung der Erläuterung und der Darstellung sind die in Fig. 10 dargestellten Bauteile aus der tatsächlichen Betriebsstellung im Gegenuhrzeigersinn um 90° gedreht worden; die tatsächliche Betriebsstellung würde normalerweise in einer vertikalen Bohrlochstellung sein, etwa gemäß den Fig. 2D und 2E und Fig. 9. Jeder Riegelansatz 143 weist innere, konische Nockenflächen 143a in Form von Kreissegmenten auf, die geometrisch zueinander einander geneigte Segmente einer konischen Oberfläche bilden. In ähnlicher Weise ist jeder Ansatz 143 mit äußeren, bogenförmigen Nockenflächen 143b versehen, die an dem Ansatz nach außen und zueinander geneigt sind. Jede obere und untere Nockenhülse 144 bzw. 145 ist mit einer geneigten, inneren Ringnockenfläche versehen. Die Hülse 144 weist eine Nockenfläche 144a auf, die in Eingriff mit der oberen Nockenfläche 144b des Riegelansatzes steht. Die untere Nockenhülse 145 weist eine Nockenfläche 145a auf, die mit der unteren Nockenfläche 143b des Riegelansatzes in Eingriff steht. Im allgemeinen sind die inneren Nockenflächen 143a des Ansatzes unter gleichen Winkeln ausgerichtet, die denen der Nockenflächen 43f und 43g der Sonde entsprechen. Ferner sind die äußeren Nockenflächen 143b der Ansätze unter gleichen Winkeln ausgerichtet, die denen der Nockenflächen 144a und 145a der Hülsen entsprechen. Ein erfindungsgemäßes Merkmal besteht in der Beziehung zwischen den Winkeln der Nockenflächen der Sonde und der Ansätze 43f und 143a, die durch den Winkel Δ wiedergegeben werden, sowie dem Winkel der Nockenflächen des Ansatzes und der Hülsen 143b und 144a, der durch den Winkel R wiedergegeben wird. Die Beziehung zwischen dem Winkel Δ und dem Winkel R muß eine Entfernung der Probe aus der Riegelstellung innerhalb der Riegelansätze ermöglichen; dies bedeutet, daß beim Herausziehen der Sonde nach oben und nach links in Fig. 10 die Nockenfläche 43f an der Sonde die Ansätze 43 nach außen drücken muß, wobei die Nockenfläche 143b der Ansätze entlang der Nockenfläche 144a der Hülsen nach außen und nach unten gleiten. Der Winkel Δ muß den Winkel R um einen vorbestimmten Wert übersteigen, wobei der Reibungswinkel des verwendeten Materials berücksichtigt werden muß, um ein Verklemmen der Sonde innerhalb der Riegelansätze zu vermeiden, so daß sie die Ansätze nicht nach außen drückt und daher nicht aus dem Übergangsstück herausgezogen werden kann. Der Reibungswinkel zwischen geschmierten Berührungsflächen aus hartem Stahl beträgt beispielsweise etwa 10 bis 12°. Die Winkel R und Δ gemäß Fig. 10 werden wie nachstehend beschrieben bestimmt. Der Winkel R ist gleich dem Wert eines vorgegebenen Winkels abzüglich einem Reibungswinkel. Der Winkel Δ ist gleich einem vorgegebenen Wert eines Winkels zuzüglich dem Reibungswinkel. Die Werte der vorgegebenen Winkel werden auf Grund der gewünschten Kräfte beim Einsetzen und Herausziehen der Sonde berechnet. Typisch sollte der Winkel Δ den Winkel R um etwa 30° übersteigen. Bei einem erfindungsgemäßen Prototyp beträgt der Winkel der inneren Nockenflächen 143a, der in der gleichen Weise wie der Winkel R gemessen wird, 55°, während der Winkel der äußeren Nockenflächen 143b, der entsprechend dem Winkel R gemessen wird, 25° beträgt, so daß die zum Freigeben der Sonde erforderliche Zugkraft etwa 90,7 kg beträgt. Während der Winkel Δ einen vorgegebenen Wert nicht unterschreiten darf, der den Winkel R um die erforderliche Differenz übersteigt, vermindert jede Zunahme des Winkels Δ über das erforderliche Minimum hinaus die Größe der Kraft, die zum Herausziehen der Sonde aus dem verriegelbaren Übergangsstück erforderlich ist. Andere noch zu beschreibende Faktoren beeinflussen ebenfalls den für die Freigabe der Sonde erforderlichen Wert der Kraft. Ferner beeinflußt die zum Zusammendrücken der Feder 151 erforderliche Kraft auch die zum Einsetzen und Herausziehen der Sonde notwendige Kraft. Da sich die Nockenhülse 144 nicht nach oben bewegen kann und damit die Sonde in das Übergangsstück eindringen oder aus diesem herausgezogen werden kann, müssen die Ansätze 143 sich radial nach außen bewegen, und zu diesem Zweck muß sich die untere Nockenhülse 145 gegen die Feder 151 nach unten bewegen. Wenn daher die Sonde in das Übergangsstück eindringt oder aus diesem herausgezogen wird, drücken die Nockenflächen an der Sonde die Riegelansätze nach außen, so daß die oberen, äußeren Nockenflächen 143b an den Ansätzen nach außen und unten entlang der Nockenfläche 144a der oberen Nockenhülse 144 gleiten. Die nach außen und nach unten gerichtete Bewegung der Ansätze bewirkt eine Bewegung des ringförmigen Kolbens 142 nach unten und drückt damit ebenfalls die untere Nockenhülse 145 nach unten, wobei sich das Betätigungsteil 150 nach unten bewegt und dabei die Feder 151 zusammendrückt. Entgegengesetzt zu der nach oben gerichteten Kraft der Feder 151 weist während des Einsetzens der Sonde eine nach unten gerichtete Kraft der Nockenfläche 43g der Sonde gegen die oberen Nockenflächen 143a der Riegelansätze eine nach unten gerichtete Komponente auf, die über die Ansätze 143 übertragen wird, um die Hülse 145 nach unten zu drücken, wobei gleichzeitig eine Radialkraft auftritt, die die Ansätze 143 gegen die obere Nockenfläche 143a der Hülse drückt; bei dieser nach außen gerichteten Bewegung der Ansätze wird ferner die Nockenhülse 145 niedergedrückt. Eine etwas andere Bedingung herrscht beim Herausziehen der Sonde, wenn die nach oben gerichtete Komponente der Kraft auf den Ansätzen 143, die auf die unteren, inneren Nockenflächen 143a einwirkt, durch die obere Nockenhülse 144 aufgenommen wird, während die horizontale Komponente der auf die Ansätze 143 einwirkenden Kräfte diese Ansätze erneut expandiert und sie dabei entlang der Nockenfläche 144a nach außen und unten drückt; dabei wird die Nockenhülse 145 wieder niedergedrückt. Die auf die Ansätze einwirkende Reaktionskraft an der oberen Nockenhülse beim Herausziehen der Sonde erfüllt erfindungsgemäß die gewünschten, wesentlich größeren Kraftanforderungen beim Herausziehen der Sonde.

Ein erfindungsgemäßes Merkmal des verriegelbaren Übergangsstücks 33 besteht darin, daß das Übergangsstück die Sonde sicher erfaßt, wenn die Druckdifferenz an dem ringförmigen Kolben 142 des Übergangsstücks mit dem innerhalb des Rohrstrangs unterhalb der Dichtung 32b existierenden höheren Druck zunimmt, so daß dieser höhere Druck die Sonde nicht nach oben aus dem Übergangsstück herausdrücken kann. Die axiale Aufwärtsbewegung des ringförmigen Kolbens 142 ist innerhalb des Gehäuses 140 begrenzt. Die Riegelansätze 143 sind so eingepaßt, daß sie eine radiale Bewegung lediglich innerhalb der Fenster des ringförmigen Kolbens ausführen. Die obere Nockenhülse 144 kann sich wegen der Anschlagschulter 140d nicht nach oben bewegen. Durch einen höheren Druck auf der Ringfläche, die zwischen der Dichtungslinie der Ringdichtung 135 mit der Innenwand des Kolbens 142 und der Dichtungslinie der Ringdichtung 152 mit der Dichtungsfläche 140a des Gehäuses 140 festgelegt ist, wird der ringförmige Kolben 142 nach oben gedrückt. Die nach oben gerichtete Kraft verschiebt die Riegelansätze 143 zusammen mit dem ringförmigen Kolben 142 nach oben, so daß die oberen, äußeren Nockenflächen 143b an den Ansätzen gegen die untere Nockenfläche 144a an der Nockenhülse 144 gedrückt werden, so daß die Ansätze noch fester nach einwärts gegen den Sondenabschnitt 143c in der Riegelnut 43e des Sondenabschnitts gedrückt werden. Bei zunehmendem Differenzdruck an dem ringförmigen Kolben 142 nimmt die Klemmwirkung der Ansätze an der Sonde zu. Das Übergangsstück 33 ist an dem Riegeldorn 32 mit Hilfe einer Kupplung 160 befestigt, die auf dem Riegeldorn unterhalb der Dichtung 32b aufgeschraubt ist. Als Riegeldorn 32 wird, wie vorstehend ausgeführt, vorzugsweise ein handelsüblicher Typ X-Riegeldorn der Firma Otis Engineering Corporation verwendet. Der Dorn 32 weist einen oberen, rohrförmigen Fanghals 161 auf, an dessen unterem Endabschnitt ein verschiebbarer Expanderdorn 162 befestigt ist, der wiederum gemäß Fig. 2C und 2D an einem Dornkörper 163 befestigt ist. Der Dornkörper 163 ist mit der Kupplung 160 verbunden und trägt die Dichtung 32b. Mehrere radial verschiebbare Riegelanschläge 164 sind in Fenster 165 einer Aufnahmehülse 170 angeordnet, die an dem Dornkörper befestigt ist. Jeder Riegelanschlag wird durch eine Feder 171 nach außen vorgespannt. Die Riegelanschläge 164 werden durch eine nach unten gerichtete Bewegung des Expanderdorns aufgrund einer nach unten gerichteten Kraft am Fanghals nach außen verschoben und verriegelt. Eine nach oben gerichtete Zugkraft auf den Fanghals hebt den Expanderdorn an, um die Riegelanschläge freizugeben, wenn der Riegeldorn aus dem Absetznippel herausgenommen werden soll. Das obere Ende des Fanghalses weist eine innere, nach unten und nach einwärts konische Stützschulter 172 auf, auf der ein fester Ring 44c der Absetzhülse 44 ruht, wenn die Sonde in das Übergangsstück 33 eingesetzt und mit diesem verriegelt ist. Ein besonderer Vorteil des verschraubten, einstellbaren Abschnitts der Sonde 43 besteht darin, daß der Abstand zwischen dem festen Ring 44c und dem unteren Riegelabschnitt der Sonde entsprechend dem Abstand zwischen der Schulter 172 an dem Fanghals 161 und den Riegelansätzen 143 in dem Übergangsstück 33 eingestellt werden kann, das mit dem unteren Ende des Riegeldorns verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel der äußeren Riegelnockenflächen 143b 25° und der Winkel für die inneren Riegelnockenflächen 143a 55° mit entsprechenden Winkeln an der Sonde und an den Nockenhülsen, wobei die Federn 151 auf das Bedienteil 150 mit einer Kraft von etwa 34 kg drückt. Bei einem derartigen Übergangsstück ist eine nach unten gerichtete Kraft von 6,8 kg auf die Sonde 43 erforderlich, um diese zum Verriegeln einzusetzen; um die Sonde wieder herauszunehmen, ist eine nach oben gerichtete Kraft von 90,7 kg erforderlich. Bei dieser Ausführungsform ist in der Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer eine Feder 105 vorgesehen, bei der eine Kraft von 11,3 kg erforderlich ist, um sie zum Schließen des Ausgleichsventils zusammenzudrücken; ferner wird eine Stoßdämpferfeder 120 verwendet, die zum vollständigen Zusammendrücken beim Dämpfen von Stößen auf die Anordnung 41 eine Kraft von 68 kg erfordert.

Die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Bohrloch mit dem Rohrstrang 30 und dem Absetznippel 31 erfolgt in der nachstehenden Weise:
Zunächst wird das Übergangsstück 33 mit dem unteren Ende eines Riegeldorns 32 gemäß den Fig. 2D und 2E verbunden und der Riegeldorn 32 in dem Absetznippel 31 innerhalb des Rohrstrangs abgesetzt und verriegelt. Dies erfolgt in üblicher Weise, indem ein Werkzeug mit einem Handhabungsseil mit dem Fanghals 161 des Riegeldorns 32 in Eingriff gebracht wird. Der verwendete Riegeldorn 32 ist mit dem Absetznippel 31 hinsichtlich der Riegelanschläge 32a kompatibel, deren Absetz- und Riegelprofile dem Innenprofil des Absetznippels entsprechen. Erfindungsgemäß kann das Übergangsstück 33 an verschiedene Ausführungsformen und Größen des Riegeldorns 32 angepaßt werden, indem eine geeignete Kupplung 160 ausgewählt wird. Gemäß Fig. 2D kann das Übergangsstück mit einem beliebigen Riegeldorn 32 jeder gewünschten Größe und Ausführung verbunden werden.

Nach dem Einbau des Riegeldorns 32 werden die Werkzeuganordnung mit der Meßvorrichtung 34, der Kupplung 42, der Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer, die Sonde 43 sowie mit der Absetzhülse 44 für die Sonde miteinander verbunden und mit einer üblichen Seilzuganordnung in den Rohrstrang 30 des Bohrlochs auf dem elektrischen Kabel 35 abgesenkt. Beim Absenken der Werkzeuganordnung verlängert sich die Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer, so daß sich das Ausgleichsventil gemäß Fig. 7 öffnet. Das Gewicht der Sonde 43 mit den mit dieser verbundenen Bauteilen einschließlich des Ventildorns 104 der Anordnung 41 zieht über die Federkraft der Ventilfeder 105 den Ventildorn 104 in eine untere Endstellung innerhalb des Kreuzungskopfes 70 und der Hülse 71 der Anordnung 41 gemäß Fig. 7. Der Ventildorn bewegt sich nach unten, bis die Anschlagschulter 122a am Bauteil 122 mit der inneren, ringförmigen Anschlagschulter 71a innerhalb des mit einem Innenflansch versehenen unteren Endabschnitts der Hülse 71 in Eingriff kommt. In der unteren, offenen Endstellung des Ventildorns besteht eine Verbindung von der Bohrung 111 radial nach außen durch die Schlitze 112 und nach unten innerhalb der Schlitze hinter der unteren Ringdichtung 115 in die Hülse 71 hinein, unter das untere Ende des Bauteils 74 oberhalb des Spaltringwiderlagers 121 für die Feder und nach außen durch die seitlichen Kanäle 123. Das untere Ende der Bohrung 111 steht in Verbindung mit der Bohrung 132, die sich durch das untere Ende der Sonde 43 erstreckt, so daß eine Bypassleitung von unterhalb der Sonde über deren gesamte Länge und durch den Ventildorn nach außen durch die Seitenkanäle der Anordnung 141 erhalten wird; dadurch wird das Absenken der Werkzeuganordnung unterstützt, und die Sonde kann sich gemäß den Fig. 2D und 2E innerhalb des Übergangsstücks 33 in abgedichteter Riegelstellung einspannen. Wenn sich der Ventildorn 104 nach unten auseinanderzieht, ermöglicht der seitliche Kanal 42 der Anordnung 41 eine nach einwärts gerichtete Strömung von Flüssigkeit oder Gas in die Kammer, um den oberen Endabschnitt des durch die Bohrungen 85 und 90 innerhalb des Kreuzungskopfes 70 definierten Bauteils. Die Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer bleibt gemäß Fig. 7 offen, bis die Sonde vollständig in dem Übergangsstück 33 eingesetzt und mit diesem verriegelt ist, da zum Zusammendrücken der Feder 105 11,3 kg erforderlich sind, während zum Einsetzen in die vollständig verriegelte Stellung gemäß den Fig. 2D und 2E der Riegelzapfen der Sonde lediglich 6,8 kg benötigt. Der Riegelzapfen der Sonde wird durch die Bohrung des Riegeldorns 32 in die Bohrung des Übergangsstücks 33 innerhalb dessen Riegeln 143 abgesenkt. Die konische Nockenfläche 43d am unteren Endabschnitt der Sonde kommt in Eingriff mit den Innenflächen der Riegel 143, so daß diese gemäß Fig. 9 nach außen verschoben werden; dadurch kann sich die Sonde nach unten bewegen, bis die Riegel 143 mit der Riegelnut 43e an der Sonde ausgerichtet sind. Die Verschiebung der Riegel 143 nach außen gemäß Fig. 10 bewirkt eine Gleitbewegung der Riegelnockenflächen 143b nach außen entlang den Nockenflächen 144a und 145a der Nockenhülsen 144 bzw. 145. Damit sich die Riegel zwischen den Hülsen 144 und 145 nach außen bewegen, muß sich die untere Hülse 145 gegen die Feder 151 nach unten bewegen, da die Aufwärtsbewegung der oberen Hülse 144 durch die Schulter 140d begrenzt ist. Das die Hülse 145 unterstützende Bedienteil 150 wird ausreichend nach unten gedrückt und drückt dabei die Feder 151 zusammen, so daß sich die Riegel 143 vollständig nach außen verschieben können, damit der Riegelzapfen der Sonde innerhalb den Riegeln gleiten kann, bis die Nut 43e am Riegelzapfen mit den Riegeln ausgerichtet ist. Die Federkraft der Feder 151, die auf das Bedienteil 150 nach oben einwirkt, hebt die Nockenhülse 145 bis zur oberen Hülse 144 an, so daß die Riegel 143 gemäß den Fig. 2D und 10 nach einwärts in die Riegelstellungen zurückgedrängt werden.

Bei normalem Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt keine Stoßdämpfung durch die Anordnung 41. Wenn jedoch eine größere nach unten gerichtete Kraft als normalerweise auf die Vorrichtung einwirkt, was beispielsweise bei zu raschem Absenken der Werkzeuganordnung auftreten könnte, so schlägt sie auf dem Riegeldorn mit einer Geschwindigkeit auf, so daß die Werkzeuge einschließlich der Meßvorrichtung 34 und der Kupplung 42 sich nach unten zusammenschieben. In diesem Fall bewegt sich der Kreuzungskopf 70 zusammen mit der Hülse 41 nach unten, während die Sonde 43 einschließlich des an dieser befestigten Ventildorns 104 gegen eine nach unten gerichtete Bewegung durch den Eingriff des Aufsetzrings 44c an der Schulter 172 des Riegeldorns gemäß Fig. 2c festgehalten werden. Der Kreuzungskopf und die Hülse der Anordnung 41 bewegen sich nach unten, bis der untere Rand 41b der Hülse in Eingriff mit dem oberen Rand 130a am Kopfende des Sondenabschnitts 43a kommt. Wenn sich der Kreuzungskopf und die Hülse nach unten bewegen, drückt der untere Rand des Bauteils 74a die Spaltringsegmente 121 nach unten gegen die Feder 120 des Stoßdämpfers. Die Spaltringsegmente bewegen sich nach unten entlang der Aussparung 104d des Ventildorns 104 gemäß Fig. 8. Die Feder des Stoßdämpfers absorbiert somit eine Stoßbelastung, um die Meßvorrichtung 34 gegen Zerstörung durch Stoß zu schützen.

Ein Hauptgrund dafür, zum Lösen der Sonde vom Übergangsstück 33 eine erhebliche Krafteinwirkung zu fordern, liegt darin, daß der die Vorrichtung bedienende Maschinist sicher sein kann, daß die Sonde richtig verriegelt ist, bevor er weitere Maßnahmen ergreift; dabei könnten beispielsweise an der Vorrichtung Druckdifferenzen auftreten, die sie im Bohrloch nach oben herausdrücken würde. Die wesentlich größere Kraft, wie die vorstehend erläuterten 90,7 kg, die zum Lösen der Sonde erforderlich ist, ermöglicht es der Bedienungsperson, das Seil mit einer ausreichend großen, nach oben gerichteten Kraft zu belasten; diese Kraft kann an der Oberfläche gemessen werden, so daß man weiß, daß die Probe richtig verriegelt ist. Bei Einwirkung dieser nach oben gerichteten Kraft auf das Seil wird die Anordnung 41 auseinandergezogen, etwa aus der Position gemäß Fig. 7 in die der Fig. 11, in der die Feder 120 des Stoßdämpfers nach oben zusammengedrückt ist. Wenn jedoch die zum Überprüfen der Sonde nach oben ausgeübte Kraft geringer ist als die, die zum Zusammendrücken der Feder des Stoßdämpfers erforderlich ist, so wird die Vorrichtung die in Fig. 7 dargestellte Position einnehmen.

Nachdem die Vorrichtung richtig abgesetzt und gemäß der Beschreibung verriegelt worden ist, werden die gewünschten Messungen mit Hilfe der Meßvorrichtung 34 durchgeführt. Wenn beispielsweise ein Drucktest bei sekundärer Förderung in einer Produktionsbohrung durchgeführt werden soll, so wird der Formationsdruck in einem oder mehreren Injektionsbohrlöchern erhöht, wobei dann die Messungen mit der in dem Produktionsbohrloch installierten, erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Der Druck innerhalb des Bohrlochs wird nach oben durch die Bohrung 132 der Sonde 43, durch die Bohrung 111 der Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer und nach außen durch die radialen Schlitze 112 in den Ringraum 113 zwischen dem Ventildorn 104 und dem Bauteil 74 übertragen. In dem Ringraum 113 wird der Druck nach oben in den Ringraum 81 im Kreuzungskopf 70 und entlang der Abflachung 103 gemäß Fig. 3 und weiter nach oben entlang dem Ringraum 81 in die seitlichen Kanäle 80 zur Bohrung 60 in der Kupplung 42 und durch diese zur Meßvorrichtung 34 übertragen. Diese Druckverbindung wird ermöglicht durch die Tatsache, daß das Ausgleichsventil geschlossen ist, wenn das Gewicht der Werkzeuganordnung auf der Anordnung 41 ruht, nachdem die Verriegelung der Sonde in dem Übergangsstück beendet ist. Das Gewicht der Werkzeuganordnung oberhalb der Anordnung 41 reicht aus, um die Feder 105 zusammenzudrücken, so daß die Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer wieder die in den Fig. 2A und 2B dargestellte Position einnimmt, bei der die Ventilschlitze 112 sich in Längsrichtung zwischen der oberen Ringdichtung 102 und der unteren Ringdichtung 115 befinden; dadurch wird die Druckverbindung auf den Ringraum 113 beschränkt, von dem aus der Druck gemäß vorstehender Beschreibung nach oben übertragen wird.

Wie vorstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung des Übergangsstücks 33 näher erläutert worden ist, drückt ein Differenzdruck an den ringförmigen Kolben 142 des Übergangsstücks den Kolben sowie die Riegelansätze 143 nach oben, wobei auf alle Ansätze eine radial einwärts wirkende Kraft aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Oberseite 144a der Nockenhülse und den oberen, äußeren Nockenflächen 143b der Riegelansätze ausgeübt wird. Je größer die Druckdifferenz ist, um so fester wird die Sonde von dem Übergangsstück festgeklemmt. Während daher die Sonde von dem Übergangsstück durch eine Kraft in der Größenordnung von etwa 90,7 kg in Abhängigkeit von der Ausbildung der Sonde und des Übergangsstücks gelöst werden kann, können durch den Bohrlochdruck unterhalb des Übergangsstücks wesentlich höhere Drücke auf dieses und die verriegelte Sonde ausgeübt werden, ohne daß dabei die Sonde verschoben und nach oben gedrückt wird, dies liegt daran, daß die Klemmwirkung des Übergangsstücks auf die Sonde unmittelbar mit der Zunahme der Druckdifferenz an den Bauteilen zunimmt.

Wenn die gewünschten Messungen mit Hilfe der Meßvorrichtung 34 durchgeführt und gegebenenfalls mit Hilfe des Aufzeichnungsgerätes 40 an der Erdoberfläche aufgezeichnet worden sind, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aus dem Bohrloch entnommen werden. Zu diesem Zweck wird auf das Seil 35 am Bohrlochkopf eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt, so daß die Meßvorrichtung 34, die Kupplung 42, der Kreuzungskopf 70 und die Hülse 71 der Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer angehoben werden. Da die Sonde 42 und der Ventildorn 104 der Anordnung 41 durch die Verriegelung der Sonde mit dem Übergangsstück 33 gegen eine Aufwärtsbewegung festgehalten wird, befindet sich die Anordnung 41 zunächst in dem in Fig. 7 dargestellten Zustand. Die Schulter 71a kommt dann in Eingriff mit der Schulter 122a an dem Bedienteil 122 des Stoßdämpfers und hebt dieses Bedienteil an, wobei die Feder 120 des Stoßdämpfers mit ihrem oberen Ende gegen die Spaltringsegmente 121 zusammengedrückt wird, die sich an dem Bauteil 104 wegen des Eingriffs mit der Anschlagschulter 104e nicht nach oben bewegen können. Fig. 11 zeigt die Relativlage der Bauteile der Anordnung 41, nachdem die Feder des Stoßdämpfers erheblich zusammengedrückt worden ist. Das Bedienteil 122 wird gegen die Feder des Stoßdämpfers angehoben, bis die Oberkante des Bedienteils in Eingriff mit der Unterkante der Spaltringsegmente 121 kommt, die den Ventildorn 104 aufnehmen und dadurch auf die Sonde 43 eine nach oben gerichtete Kraft ausüben. Wenn die Kraft den gewünschten Wert, beispielsweise 90,7 kg bei einer Ausführungsform, übersteigt, verschiebt das Verriegelungsende des unteren Sondenabschnitts die Riegelansätze 143 nach außen in die in Fig. 9 gezeigten Stellungen, so daß die Sonde freigegeben wird. Wie sich aus den Fig. 7 und 11 ergibt, befindet sich während des gesamten Herausziehens der Sonde der Ventildorn 104 in einer offenen Stellung, so daß die Mittelbohrung der Sonde mit den seitlichen Kanälen 123 in Verbindung steht; dadurch wird der Druck über der Sonde ausgeglichen, wenn diese aus der abgedichteten, verriegelten Stellung bezüglich des Übergangsstücks 33 herausgezogen wird. Bei Einwirkung der nach oben gerichteten Kraft auf die Werkzeuganordnung nach dem Überwinden der Verriegelung und des Reibungswiderstandes auf die nach oben gerichtete Bewegung der Sonde neigt diese zu einem Vorprellen nach oben und schiebt den Ventildorn nach oben sowohl gegen die Ventilfeder 105 als auch gegen die Feder 120 des Stoßdämpfers, bis die Anordnung 41 sich gemäß Fig. 8 zusammenschiebt; diese Bewegung wird begrenzt durch den Eingriff der Schulter 103a am oberen Ende der Sonde mit der nach unten weisenden Schulter 71b an der Hülse 71 der Anordnung 41 mit dem Ausgleichsventil und dem Stoßdämpfer. Die Energieabsorptionseigenschaften der beiden Federn schützen die Meßvorrichtung 34 gegen eine Zerstörung durch Stoß aufgrund dieser Reaktionskraft, wenn die Sonde nach oben vorprellt. Danach zieht das Gewicht der Sonde und der mit dieser verbundenen Bauteile diese zurück in die in Fig. 7 gezeigten Stellungen, wobei das Ausgleichsventil offen ist, wenn die Werkzeuganordnung in dem Bohrloch nach oben gezogen wird. Während der gesamten Teleskopwirkung der Anordnung 41 ermöglicht deren seitlicher Kanal 92 eine Strömung von Flüssigkeit oder Gas in die Bohrungszwischenräume am oberen Ende des Ventildorns 104 hinein oder aus diesem heraus. Daher wird jegliche Flüssigkeit oder jegliches Gas in den Bohrungszwischenräumen durch den Kanal 92 ausgestoßen, wenn sich der Ventildorn nach oben bewegt.

Nach dem Entfernen der Werkzeuganordnung einschließlich der Sonde 43 von dem Riegeldorn 32 kann dieser mit dem verbundenen Übergangsstück 33 von dem Absetznippel 31 unter Anwendung üblicher Seilanordnungen und Verfahren zum Ergreifen des Riegeldorns am Fanghals 161 abgenommen werden; indem der Fanghals nach oben gezogen wird, wird der Riegeldorn freigegeben, so daß sich die Zapfen 164 nach innen zusammenziehen können. Durch das Herausziehen des Riegeldorns kommt das Bohrloch wieder in seinen ursprünglichen Zustand.

Während vorstehend die Meßvorrichtung 34 im Zusammenhang mit Druckmessungen beschrieben worden ist, können im Rahmen der Erfindung auch andere Betriebsbedingungen gemessen werden wie die Strömungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Meßvorrichtung, die eine Rückströmung in den Rohrstrang 30 oberhalb der Meßvorrichtung und bis zur Oberfläche gestattet.

Die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vorhandene Bohrlöcher in einfacher Weise zum Messen von Bohrlochcharakteristika eingebaut werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Ausgleichsventil und einen Stoßdämpfer auf, die lediglich auf eine Teleskopwirkung in Längsrichtung ansprechen, und zwar sowohl zum Druckausgleich an einer durch die Werkzeuganordnung in dem Bohrloch gebildeten Dichtung als auch zum Dämpfen von Stößen, die während des Einbaus und Ausbaus der Werkzeuganordnung auftreten, um die in der Werkzeuganordnung vorgesehene Meßvorrichtung zu schützen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Riegelanordnung auf, die durch eine geringe Kraft beim Einführen der Vorrichtung betätigt werden kann und die eine wesentlich höhere Kraft beim Herausziehen der Vorrichtung erfordert. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung, ob die Werkzeuganordnung in dem Bohrloch richtig verriegelt ist. Die Riegelvorrichtung ermöglicht ferner eine festere Klemmwirkung, wenn sich die Druckdifferenz an der Vorrichtung in dem Bohrloch erhöht. Die Verwendung eines getrennten Übergangsstücks, das an dem Riegeldorn befestigt werden kann, ermöglicht den Einsatz der Vorrichtung in unterschiedlich bemessenen Rohrsträngen und mit unterschiedlichen Riegeldornen, da die durch das Übergangsstück zum Abtrennen des unteren Abschnitts eines Bohrlochs bewirkte Dichtung durch das Übergangsstück erfolgt, das mit verschiedenartigen und unterschiedlich großen Riegeldornen verbunden werden kann.

Claims (21)

1. Bohrlochtestvorrichtung für Bohrlöcher mit einem Rohrstrang und einem mit diesem einstückigen Absetznippel, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß in dem Absetznippel (31) ein Riegeldorn (32) vorgesehen ist, der mit einem verriegelbaren Übergangsstück (33) verbindbar ist,
• b) daß zum Absperren des Bohrlochs (20) nach unten eine lösbar mit dem Übergangsstück (33) verbundene und gegenüber diesem abgedichtete Werkzeuganordnung vorgesehen ist,
• c) daß die Werkzeuganordnung eine verriegelbare Sonde (43) aufweist, die lösbar mit dem Übergangsstück (33) in Eingriff steht,
• d) daß die Sonde (43) eine Dichtungsanordnung (135, 142, 152), die mit einer Dichtungsfläche in dem Übergangsstück (33) in Eingriff steht, sowie eine Längsbohrung (132) aufweist, die einen Strömungsdurchlaß von unterhalb der Dichtungsanordnung (135, 142, 152) zu einem oberen Ende der Sonde (43) bildet,
• e) daß eine Einrichtung zum Verbinden der Sonde (43) und der Sondenbohrung (132) mit einer Meßvorrichtung (34) zum Messen der durch die Sondenbohrung (132) übertragenen Bohrlochbedingungen vorgesehen ist und
• f) daß das Übergangsstück (33) und die Sonde (43) eine Einrichtung zum lösbaren Verriegeln der Sonde (43) in dem Übergangsstück (33) bei Einwirkung einer ersten Kraft mit einem vorgegebenen Wert und zum Freigeben der Sonde (43) vom Übergangsstück (33) bei Vorliegen einer zweiten Kraft mit einem größeren vorgegebenen Wert aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (33) eine Haltevorrichtung zum Festhalten der Sonde (43) mit einer Kraft proportional zum Differenzdruck an der Dichtung (135, 142, 152) zwischen der Sonde (43) und dem Übergangsstück (33) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuganordnung ein Ausgleichsventil aufweist, um die Sondenbohrung (132) oberhalb der Dichtungsanordnung (135, 142, 152) beim Absenken und Hochziehen der Werkzeuganordnung mit dem Bohrloch (20) zu verbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuganordnung ein Ausgleichsventil aufweist, um die Sondenbohrung (132) beim Absenken und Hochziehen der Werkzeuganordnung mit dem Bohrloch (20) zu verbinden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil oberhalb der Dichtungsanordnung (135, 142, 152) auf der Sonde (43) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuganordnung zum Aufnehmen von Stoßkräften beim Absenken und Herausziehen der Werkzeuganordnung einen Stoßdämpfer aufweist.

7. Bohrlochtestvorrichtung für Bohrlöcher mit einem Rohrstrang und einem mit diesem einstückigen Absetznippel, in dem ein Riegeldorn vorgesehen ist, gekennzeichnet durch

• a) ein verriegelbares Übergangsstück (33) mit einer zentralen Längsbohrung und einem auf dem Riegeldorn (32) befestigbaren Gehäuse (140),
• b) in dem Gehäuse (140) radial bewegbare Riegelansätze (143), die in der inneren Riegelstellung in die Bohrung ragen und in der äußeren Freigabestellung aus der Bohrung zurückgezogen sind,
• c) eine mit den Riegelansätzen (143) verbundene Einrichtung (142) zum Vorspannen der Ansätze nach einwärts in die erste Riegelstellung durch eine Druckdifferenz zwischen bestimmten Stellen in der Bohrung und durch
• d) eine in das Übergangsstück (33) einsetzbare, verriegelbare Sonde (43) mit
  • d1) im longitudinalen Abstand angeordneten Betätigungsflächen mit einer ersten Eintrittsnockenfläche zum Herausschieben der Ansätze beim Einsetzen der Sonde (43) in die Bohrung (132) des Übergangsstücks (33),
  • d2) einer Riegelnut zum Aufnehmen der Ansätze, wenn diese in der ersten, inneren Riegelstellung sind, um die Sonde (43) in der Bohrung gegen eine Längsbewegung festzuhalten, und
  • d3) einer Freigabenockenfläche, die das eine Ende der Riegelnut bildet und die gegenüber der Längsachse der Sonde (43) stärker geneigt ist als die Eintrittsnockenfläche, so daß die zum Herausziehen der Sonde aus der Bohrung des Übergangsstückes erforderliche Kraft größer ist als die zum Einsetzen der Sonde in die Bohrung des Übergangsstücks erforderliche Kraft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Sonde (43) eine Längsbohrung (132) als Strömungskanal aufweist,
• b) daß auf der Sonde (43) eine Dichtungsanordnung (135, 142, 152) zum Abdichten innerhalb der Bohrung des Übergangsstücks (33) vorgesehen ist und
• c) daß ein Ausgleichsventil mit der Sonde (43) verbunden und ein Druckausgleichskanal vorgesehen ist, der beim Absenken und Hochziehen der Sonde mit der Sondenbohrung (132) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit der Sonde verbundenen Stoßdämpfer zum Aufnehmen der beim Absenken und Hochziehen der Sonde auf diese einwirkenden Stoßkräfte.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß das Ausgleichsventil teleskopartig aufgebaut ist und ein rohrförmiges Mittelteil (104) aufweist, das in ein äußeres, rohrförmiges Gehäuse (74) gleitend eingepaßt ist,
• b) daß in dem äußeren Gehäuse ein Druckausgleichskanal vorgesehen ist und
• c) daß Strömungskanäle vorgesehen sind, die den Druckauflaßkanal mit der Sondenbohrung (132) verbinden, wenn das Mittelteil und der Ringkörper in eine erste Stellung auseinandergezogen sind, und die den Druckausgleichskanal verschließen, wenn das Mittelteil und der Ringkörper zusammengeschoben sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer eine zwischen dem Mittelteil (110) und dem Ringkörper (104a) angeordnete Feder (105) aufweist, an deren entgegengesetzten Enden zwischen den beiden Bauteilen ringförmige Federwiderlager vorgesehen sind, um die Feder bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile aufeinander zu zusammenzudrücken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine mit dem Ausgleichsventil verbundene Meßvorrichtung (34) zum Vermessen der Bedingungen des Bohrlochs, die über das Ventil auf die Meßvorrichtung übertragen werden, und durch ein Verbindungsteil zwischen der Meßvorrichtung und einem Kabel oder Seil (35) zum Ablassen und Herausziehen der Vorrichtung in ein bzw. aus einem Bohrloch (20).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Ausgleichsventil mit

• a) einem äußeren, rohrförmigen Gehäuse (74) mit einem Kopfende (70) mit Strömungskanälen (80) in eine mit dem Gehäuse (74) verbundene Werkzeuganordnung,
• b) einem in dem Gehäuse (74) gehalterten, in Längsrichtung bewegbaren Ventildorn (104) mit einer Längsbohrung (112), die sich an einem dem Kopfende des Gehäuses gegenüberliegenden Ende öffnet, und mit sich in Radialrichtung öffnenden Kanälen (80), die mit dem anderen Ende der Bohrung durch den Ventildorn (104) in Verbindung stehen, der aus einer ersten geschlossenen Stellung in eine zweite offene Stellung bewegbar ist,
• c) im Abstand angeordneten Dichtungen zwischen dem Gehäuse (74) und dem Ventildorn (104) auf einander gegenüberliegenden Seiten der sich radial öffnenden Kanäle (80), wenn der Ventildorn (104) in der ersten geschlossenen Stellung ist,
• d) einem seitlichen Kanal (92) in dem Gehäuse (74), der mit den radialen Kanälen (80) des Ventildorns (104) in Verbindung steht, wenn dieser in der zweiten, offenen Stellung ist,
• e) einem Strömungsdurchlaß (81) in dem Gehäuse (74), der mit dem Durchlaß im Kopfende des Gehäuses in Verbindung steht, um eine Strömungsverbindung zwischen der Bohrung des Ventildorns und den Kanälen (80) des Kopfendes herzustellen, wenn der Ventildorn in der ersten Stellung ist, und mit
• f) einer zwischen dem Gehäuse (74) und dem Ventildorn (104) angeordneten Feder (105), die den Ventildorn (104) in die zweite offene Stellung vorspannt, wobei der Ventildorn (104) und das Gehäuse (74) teleskopartig bewegbar miteinander verbunden sind, so daß entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf das Gehäuse (74) und den Ventildorn (104) letzteren aus der ersten geschlossenen Stellung in die zweite offene Stellung bewegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 mit einem Stoßdämpfer, gekennzeichnet durch

• a) eine zwischen dem Gehäuse (71) und dem Ventildorn (104) angeordnete Stoßdämpferfeder (120),
• b) einen zwischen dem Gehäuse und dem Ventildorn angeordneten ersten Federanschlag (121), der mit dem einen Ende der Feder (120) in Eingriff steht und relativ zum Ventildorn (104) und zum Gehäuse (74) in Längsrichtung bewegbar ist sowie mit einer Anschlagschulter (104e) an dem Ventildorn (104) und einer Abschlagschulter an dem Gehäuse (71) in Eingriff steht, und durch
• c) einen zwischen dem Ventildorn (104) und dem Gehäuse (71) angeordneten, zweiten Federanschlag (122), der mit dem gegenüberliegenden, zweiten Ende der Feder (120) in Eingriff bringbar und relativ zum Ventildorn (104) und zum Gehäuse (71) in Längsrichtung bewegbar ist, sowie mit den Anschlagschultern (104g, 71a) an dem Ventildorn (104) und dem Gehäuse (71) in Eingriff steht, wobei die Feder (120) bei einer Relativbewegung zwischen dem Ventildorn (104) und dem Gehäuse (71) zusammengedrückt wird, um Stoßkräfte aufzunehmen und die Auswirkungen derartiger Kräfte auf das Ausgleichsventil (41) zu minimalisieren.

15. Bohrlochtestvorrichtung für Bohrlöcher mit einem Rohrstrang und einem mit diesem einstückigen Absetznippel, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß ein ein Gehäuse (140) aufweisendes, verriegelbares Übergangsstück (33) mit einem Riegeldorn (32) verbindbar ist, der in dem Absetznippel (31) lösbar befestigt ist,
• b) daß eine Längsbohrung durch das Gehäuse (140) vorgesehen ist, die sich in die Bohrung durch den Riegeldorn (32) öffnet,
• c) daß in dem Gehäuse (140) konzentrisch um die Bohrung eine erste Nockenhülse (144) vorgesehen ist, die gegen eine Längsbewegung auf das mit dem Riegeldorn verbindbare Ende des Gehäuses zu festgehalten wird,
• d) daß in dem Gehäuse (140) konzentrisch um die Bohrung eine zweite Nockenhülse (145) im Axialabstand zur ersten Nockenhülse (144) vorgesehen und derart gehaltert ist, daß sie zur Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Nockenhülsen (144, 145) eine Längsbewegung ausführt,
• e) daß die zweite Nockenhülse (145) durch ein rohrförmiges Betätigungsteil (150) gehaltert ist,
• f) daß zwischen dem Gehäuse (140) und dem rohrförmigen Betätigungsteil (150) eine Feder (151) vorgesehen ist, um die zweite Nockenhülse (145) zur ersten Nockenhülse (144) hin vorzuspannen,
• g) daß die Nockenhülsen (144, 145) an den einander benachbarten Enden innere, ringförmige Nockenschultern (144a) bzw. (145b) aufweisen, die radial nach außen geneigt sind,
• h) daß konzentrisch in dem Gehäuse (140) innerhalb der Nockenhülsen (144, 145) ein ringförmiger Kolben (142) mit in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Fenstern (142b) vorgesehen ist, die zwischen den benachbarten Enden der beiden Nockenhülsen ausrichtbar sind,
• i) daß zwischen dem Ringkolben (142) und dem Gehäuse (140) eine Dichtung (152) vorgesehen ist,
• j) daß der Ringkolben (142) in dem Gehäuse zu dem mit dem Riegeldorn (32) verbindbaren Ende des Gehäuses hin begrenzt bewegbar ist,
• k) daß in jedem Fenster (142b) des Ringkolbens (142) zwischen einer inneren Riegelstellung und einer äußeren Freigabestellung radial verschiebbare Riegelansätze (143) vorgesehen sind, die jeweils an ihren einander gegenüberliegenden Enden äußere, bogenförmige Nockenschultern (143b) zum Eingriff mit den Nockenschultern (144a, 145a) an den Nockenhülsen (144, 145) und innere Nockenschultern (143a) zum Eingriff mit einer verriegelbaren Sonde (43) vorgesehen sind, die durch den Ringkolben (142) geführt ist, wobei die äußeren Nockenschultern (143b) mit den Nockenschultern (144a, 145a) an den Nockenhülsen (144, 145) zusammenwirken, um die Riegelansätze (143) durch die Rückstellkraft des Betätigungsteils (150) nach einwärts in ihre Verriegelungsstellungen zu drücken, und wobei die inneren Nockenschultern (143a) durch den Eintritt der Nockenflächen (43f) an der Sonde (43) die Riegelansätze (143) nach außen in ihre Freigabestellungen drücken,
• l) daß die Sonde (43) in das Übergangsstück (33) einführbar ist und einen ersten konischen Endabschnitt (43c) als Stirnnockenfläche (43d) zum Eingriff mit den und Verschieben der Riegelansätze (143) und eine in Längsrichtung versetzte, äußere, ringförmige Riegelnut (43e) aufweist, die zwischen einander gegenüberliegenden, nach innen konvergierenden und geneigten Nockenflächen (43g, 43f) gebildet wird, um die Riegelansätze (143) zum Freigeben der Sonde (43) aus dem Übergangsstück (33) zu verschieben,
• m daß die erste Eintrittsnockenfläche (143b) gegenüber der Längsachse der Sonde (43) unter einem ersten Winkel (R) und die zweite Freigabenockenfläche (43f) gegenüber der Längsachse der Sonde unter einem zweiten Winkel (Δ) geneigt ist,
• n) daß der zweite Neigungswinkel (Δ) größer als der erste Neigungswinkel (R) ist, so daß die Sonde (43) mit einer ersten Axialkraft auf das Übergangsstück zu in dieses einschiebbar und durch eine größere zweite Axialkraft von dem Übergangsstück weg aus diesem freigebbar ist, und
• o) daß ein Kupplungsteil vorgesehen ist, um die Sonde (43) mit einer Werkzeuganordnung zu verbinden, die mit dem Bohrloch durch die Sonde (43) und das Übergangsstück (33) lösbar verriegelbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine äußere Ringdichtung (135) an der Sonde (43), um diese gegenüber dem Ringkolben (142) des Übergangsstücks (33) abzudichten.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Sonde (43) eine Längsbohrung (132) aufweist und mit einem Ausgleichsventil (41) verbunden ist und
• b) daß das Ausgleichsventil (41) einen Kanal aufweist, der die Längsbohrung (132) der Sonde (43) mit dem Bohrloch (20) zum Druckausgleich beim Ablassen und Hochziehen der Sonde verbundet, und
• c) daß eine mit dem Ausgleichsventil verbundene Einrichtung vorgesehen ist, um dieses und die Sonde im Bohrloch zu haltern und das Ventil mit einer an diesem gehalterten Werkzeuganordnung zu verbinden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil folgende Bestandteile aufweist:

• a) ein äußeres rohrförmiges Gehäuse (74) mit einem Kopfende, das mit der mit dem Ausgleichsventil (41) verbundenen Werkzeuganordnung in Verbindung stehende Strömungskanäle (80) aufweist,
• b) ein im dem Gehäuse (74) gehalterter, in Längsrichtung bewegbarer Ventildorn (104), wobei das Gehäuse (74) an dem dem Kopfende gegenüberliegenden Ende mit der Sonde (43) verbunden ist, wobei eine Längsbohrung (112) des Ventildorns (104) mit der Bohrung (132) in der Sonde (43) in Verbindung steht und wobei der Ventildorn (104) in Radialrichtung sich öffnende und mit der Bohrung des Ventildorns in Verbindung stehende Kanäle (80) aufweist und aus einer ersten geschlossenen Stellung in eine zweite offene Stellung bewegbar ist,
• c) einen seitlichen Kanal (92) in dem Gehäuse (74), der mit den radialen Kanälen (80) des Ventildorns (104) in Verbindung steht, wenn dieser in der zweiten offenen Stellung ist,
• d) einen Strömungsdurchlaß (81) in dem Gehäuse (74), der mit dem Strömungsdurchlaß im Kopfende des Gehäuses (74) in Verbindung steht, um eine Strömungsverbindung aus der Bohrung durch den Ventildorn und die Strömungskanäle in dem Kopfende herzustellen, wenn der Ventildorn (104) in der ersten Stellung ist,
• e) eine zwischen dem Gehäuse (74) und dem Ventildorn (104) vorgesehene Feder (105), die den Ventildorn (104) in die zweite, offene Stellung drückt, wobei der Ventildorn (104) und das Gehäuse (74) teleskopartig bewegbar miteinander verbunden sind, so daß entgegengesetzte Kräfte auf das Gehäuse (74) und den Ventildorn (104) diesen aus der ersten geschlossenen Stellung in die zweite offene Stellung verschieben.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18 mit einem Stoßdämpfer in dem Ausgleichsventil, gekennzeichnet durch

• a) eine Stoßdämpferfeder (120) zwischen dem Gehäuse (71) und dem Ventildorn (104),
• b) einen mit dem einen Ende der Feder (120) in Eingriff stehenden ersten Federanschlag (121) zwischen dem Gehäuse (71) und dem Ventildorn (104), wobei der erste Federanschlag (121) relativ zum Ventildorn (104) und zum Gehäuse (71) in Längsrichtung bewegbar und mit einer Anschlagschulter (104e) an dem Ventildorn (104) und einer Anschlagschulter in dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist, und durch
• c) einen mit dem zweiten, gegenüberliegenden Ende der Feder in Eingriff stehenden zweiten Federanschlag (122) zwischen dem Ventildorn (104) und dem Gehäuse (71), wobei der zweite Federanschlag (122) relativ zum Ventildorn (104) und zum Gehäuse (71) in Längsrichtung bewegbar und mit Anschlagschultern (104a, 71a) an dem Ventildorn (104) und innerhalb des Gehäuses (71) in Eingriff bringbar ist und wobei die Feder (120) durch eine Relativbewegung des Ventildorns (104) und des Gehäuses (71) zum Aufnehmen von Stoßkräften komprimiert wird, um die Auswirkungen derartiger Stoßkräfte auf das Gehäuse (71) zu minimalisieren.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil (41) eine Kammer innerhalb des Gehäusekopfes um einen Endabschnitt des Ventildorns (104) sowie einen Auslaßkanal in der Gehäusewand aufweist, der mit der Kammer (81) in Verbindung steht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (33) innere Nockenschulter an den Riegelansätzen (143) aufweist, wobei die Neigungswinkel gegenüber der Längsachse des Übergangsstücks (33) geringer sind als der Neigungswinkel der Riegelschulterfläche am Ende der ersten, festen Nockenhülse (144) und der Nockenfläche (143b) auf den Riegelansätzen (143), die mit der Nockenfläche (144a) auf der ersten, festen Nockenhülse (144) in Eingriff bringbar sind, und daß der Unterschied zwischen den Neigungswinkeln ausreichend ist, um ein Zurückziehen der Sonde (43) aus dem Übergangsstück (33) zu ermöglichen, ohne die Riegelansätze (143) zu betätigen, wenn diese zum Freigeben der Sonde (43) nach außen gedrückt werden.