DE68928199T2 - Mit Verzögerung sich öffnende Vorrichtung zur Flüssigkeitsprobenentnahme - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein einen Flüssigkeitssampler, der sich, ansprechend auf Druck, zum Aufnehmen einer Flüssigkeitsprobe öffnet. Diese Erfindung betrifft speziell, jedoch in keiner Weise ausschließlich, ein Flüssigkeitssamplergerät zur Verwendung in einem Bohrloch. Dieses Gerät hat eine verzögerte Öffnungsaktion ansprechend auf das Ansetzen von Druck, der ausreicht, um ein Ventil im Gerät zu bewegen.
• In der Öl- und Gasindustrie müssen gelegentlich Flüssigkeitsproben aus Bohrlöchern entnommen werden. Ein solcher Vorgang wird beispielsweise in US-A- 4,787,447 beschrieben, in dem ein Flüssigkeitssamplerwerkzeug eröffnet wird, bestehend aus einem Gehäuse mit einer ersten Kammer, einer zweiten Kammer, einer dritten Kammer und einer darin ausgeführten Öffnung; weiter bestehend aus Vorrichtungen, die in dem Gehäuse zwischen der zweiten und dritten Kammer ausgeführt sind und die den Flüssigkeitsfluß aus besagter zweiter Kammer in besagte dritte Kammer behindern sowie einer auf Druck ansprechenden Ventilvorrichtung, die zwischen besagter Öffnung und besagter erster Kammer in dem Gehäuse ausgeführt ist.
• Um eine Probe zu entnehmen, wird allgemein zunächst ein Werkzeug mittels einer Rohrkette, einer Drahtleine oder einer Slickleine in ein Bohrloch abgelassen. Wenn sich das Werkzeug in der gewünschten Tiefe befindet, wird eine Öffnung (oder mehrere Öffnungen) im Werkzeug geöffnet, wie z.B. ansprechend auf Druck, der durch die Bohrlochflüssigkeit angesetzt wird, oder auf eine elektrische Schaltung von der Oberfläche aus. Die geöffnete Öffnung läßt Bohrlochflüssigkeit in eine Probekammer im Inneren des Werkzeuges einströmen. Danach wird die Öffnung geschlossen, das Werkzeug aus dem Bohrloch entfernt und die Probe zur Analyse aus der Kammer entnommen.
• Die normalerweise auszuwertende Flüssigkeit stammt aus der unterirdischen Formation oder dem Reservoir, durch die/das das Bohrloch verläuft. Festgestellt werden soll damit, ob sich die Flüssigkeit zur Förderung eignet. Es kann jedoch vorkommen, daß sich an oder in Nähe der Stelle, wo die Bohrlochflüssigkeitsprobe entnommen werden soll, Spülschlamm oder andere Flüssigkeiten befinden. Diese (aus Sicht der Probenahme) unerwünschten Flüssigkeiten können die ersten Flüssigkeiten sein, die in den Flüssigkeitssampler einströmen. Auch kann es sich dabei um ausreichende Mengen handeln, die u.U. die Probekammer im Werkzeug füllen, bevor irgendwelche gewünschte Flüssigkeit aufgenommen werden kann. Dadurch ergibt sich eine unerwünschte Probe und der Abschluß des Probeentnahmeprozesses verlangsamt sich oder wird sogar vollständig verhindert, weil ein oder mehrere zusätzlicheis Einfahren in das Bohrloch erforderlich ist/sind, um eine richtige Probe zu beziehen, wenn das überhaupt möglich ist. Selbstverständlich ist das ein aufwendiger Prozeß. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf für ein verbessertes Flüssigkeitssamplergerät, das die Chancen des Bezugs einer richtigen Probe bei jeder Probeentnahme verbessert. Weiter ergibt sich ein Defizit bezüglich der Flüssigkeitssamplergeräte, die mit Scherstiften ausgerüstet sind, um ein Ventil bei der Probeöffnung in geschlossener Stellung zu halten, bis ein Druck im Bohrloch die Haltekraft der Stifte übersteigt. Der Betrieb eines solchen Werkzeuges in der gewünschten Tiefe verlangt, daß die Haltekraft der Stifte und der Bohrlochdruck akkurat gemessen werden, so daß die beiden aufeinander abgestimmt werden können. Nur so kann sich das Werkzeug in der korrekten Tiefe öffnen. Die akkurate Bestimmung der Haltekraft spezifischer Stifte und der Drücke in Bohrlochlagen kann schwierig sein. So besteht also ein Bedarf für ein verbessertes Flüssigkeitssamplergerät mit reduzierter Abhängigkeit von akkuraten Druckmessungen und akkuraten Messungen der Haltekraft von Scherstiften.
• Diese Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung zunächst geschlossen ist. Wenn diese dann durch die Öffnung dem darauf einwirkenden Druck ausgesetzt wird, kann sie die Verbindung zwischen der Öffnung und der ersten Kammer nur nach Ablauf einer festgelegten Verzögerung herbeiführen, die durch die Flußbehinderungsvorrichtung bestimmt wird.
• Dieses Merkmal zeichnet sich gegenüber dem Werkzeug in US-A-478744 ab, dessen Öffnung zunächst geöffnet ist, um Flüssigkeit in die Probekammer einströmen zu lassen. Die durch die Behinderungsvorrichtung ausgeübte Verzögerung dient dem Sicherstellen, daß sich die Probekammer vollständig füllt, bevor die Kammer geschlossen wird.
• Bei dem Werkzeug dieser Erfindung bleibt das Probeventil zunächst geschlossen und öffnet sich erst, wenn die durch die Behinderungsvorrichtung vorgegebene Verzögerungszeit abgelaufen ist.
• Weitere Vorteile, die sich mit dieser Erfindung herbeiführen lassen, sind die Einfachheit der Konstruktion, Herstellung und Bedienung, die Eignung zum Einsatz in Bohrlöchern oder anderen Umgebungen, wo Druck zum Betätigen des Werkzeuges herrscht, wie z.B. in einer Probekammer eines Perforations-/Testsamplerwerkzeuges, die Anpassungsfähigkeit zum Einfahren in ein Bohrloch an einer Rohrkette, Drahtleine, Slickleine oder anderer Vorrichtung, weil keine Elektro- oder Drucksignale von der Oberfläche erforderlich sind, um das Werkzeug zu betätigen (das Werkzeug kann jedoch auch mit solchen eingesetzt werden) sowie die Nutzung mit oder ohne Scherstifte/n oder anderen Haltemechanismen, je nach Art des spezifischen Einsatzes dieser Erfindung.
• Eine bevorzugte Ausführung dieser Erfindung wird jetzt näher beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
• FIG. 1 ein schematisches Bild und Blockbild einer Umgebung, in der die bevorzugte Ausführung dieser Erfindung besonders gut eingesetzt werden kann;
• FIG. 2A-2C eine der länge nach verlaufende Ansicht der bevorzugten Ausführung des Flüssigkeitssamplerwerkzeuges dieser Erfindung, bei der sich ein Ventil des Werkzeuges zunächst in geschlossener Stellung befindet;
• FIG. 3 einen längsschnitt eines Teils der in FIG. 2A-2C dargestellten Ausführung, bei der das Ventil in seine geöffnete Stellung, d.h. die Stellung bewegt wurde, in der die Probe entnommen wird und
• FIG. 4 eine Ansicht des längsschnitts eines Teils der Ausführung in FIG. 2A-2C mit dem Ventil in einer nachträglichen, geschlossenen Stellung.
• FIG. 1 stellt ein Flüssigkeitssamplerwerkzeug 2 nach dieser Erfindung dar, das in ein Öl- oder Gasbohrloch eingeführt ist, das durch Bohrung 4 gebildet wird. Dieses Bohrloch wird normalerweise mit einer Verrohrung (ohne Darstellung) verkleidet. Das Werkzeug 2 wird gegenüber der Bohrung 4 an einer Slickleine 6, die durch herkömmliche Anlagen an der Oberfläche 8 betätigt wird, abgesenkt und angehoben. Diese Erfindung kann, wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, mit Anlagen anderer Bauweise benutzt werden, wie z.B. mit einer Rohrkette, einer Drahtleine oder unter einem Packer. ln der in FIG. 1 dargestellten Umgebung wirkt das Werkzeug 2 ansprechend auf den durch Flüssigkeit in Bohrung 4 anstehenden Druck; die Bohrung 4 wird als Formation 10 durchlaufend gezeigt.
• Eine weitere spezielle Umgebung, in der diese Erfindung eingesetzt werden kann, ist eine große Probekammer eines Perforations-/Testsamplerwerkzeuges. Dabei würde diese Erfindung in eine atmosphärische Kammer eingeführt, in die Flüssigkeit einströmt Im Öl- oder Gaszusammenhang kann eine Flüssigkeitsströmung zunächst eine gewisse Menge Spülschlamm und dann Bohrlochflüssigkeit aus der Formation 10 beinhalten, aus der die Probe entnommen wird.
• Der Aufbau der bevorzugten Ausführung des Flüssigkeitssamplerwerkzeuges 2 dieser Erfindung wird mit Bezug auf FIG. 2A-2C beschrieben. Im Anschluß wird die Funktion der bevorzugten Ausführung unter Bezug auf FIG. 1-4 erläutert.
• Die bevorzugte Ausführung des Flüssigkeitssamplerwerkzeuges 2 dieser Erfindung, wie sie in FIG. 2A-2C erscheint, beinhaltet ein gestrecktes Gehäuse 12 mit drei Kammern 14, 16, 18 sowie einer darin gebildeten Öffnung 20 (bestehend aus einem oder mehreren Löchern durch die Seitenwand des Gehäuses 12). Das Werkzeug 2 umfaßt weiter eine zwischen den Kammern 16, 18 in Gehäuse 12 ausgeführte Vorrichtung 22 (siehe FIG. 2C), die dem Regeln der Flüssigkeitsströmung aus Kammer 16 in Kammer 18 dient. Die bevorzugte Ausführung des Werkzeuges 2 beinhaltet ebenfalls eine Ventilvorrichtung 24, die (siehe FIG. 2B) zwischen der Öffnung 20 und der Kammer 14 so in Gehäuse 12 ausgeführt ist, daß sie sich, gegenüber dem Gehäuse 12 und ansprechend auf Druck, der durch die Öffnung 20 auf die Ventilvorrichtung 24 einwirkt, bewegen kann, um die Öffnung 20 nur nach Ablauf einer bestimmten Verzögerung mit der Kammer 14 zu verbinden. Die Verzögerung beginnt dabei mit dem Beginn der Bewegung der Ventilvorrichtung 24 infolge der Druckeinwirkung.
• Von oben betrachtet bei der Orientierung in FIG. 2A, beinhaltet das Gehäuse 12 an einer Seite ein Endkupplungsteil 26, das entweder die Ober- oder die Unterseite des Werkzeuges 2 darstellt. Das heißt, daß das in FIG. 2A-2C dargestellte Werkzeug in beliebiger vertikaler Ausrichtung eingesetzt werden kann, so daß das Endkupplungsteil sich entweder oben oder unten befindet. Das Endkupplungsteil 26 hat in seinem Körper mehrere Bohrungen 28 zur Aufnahme eines Schraubenschlüssel, mit dem das Teil 26 zum An- oder Abkuppeln an oder von Gewindeverbindungen gedreht werden kann. Eine solche Gewindeverbindung befindet sich am Ende 30 der Slickleine 6, wenn das Werkzeug in der in FIG. 1 dargestellten Form eingesetzt wird. Eine weitere dieser Gewindeverbindungen entsteht an einer inneren Gewindefläche 32 des Teils 26. Diese verbindet das Teil 26 mit einem Endkupplungsadapter 34, der ein weiteres Teil des Körpers 12 darstellt.
• Wie aus FIG. 2A hervorgeht, hat der Endkupplungsadapter 34 zwei Gewindestiftseiten, darunter die mit dem Endkupplungsteil 26 verbundene sowie die mit einem Gehäuse 36 des Körpers 12 verbundene Seite. Der Endkupplungsadapter 34 beinhaltet gleichfalls mehrere Bohrungen 28 zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels. Axialbohrungen bilden einen der länge nach ausgeführten Laufweg 38 durch den Endkupplungsadapter 34. Dichtvorrichtungen 40, darunter ein O-Ring 42 sowie ein Stützteil 44, sind in jeweilige Rillen an den beiden Seiten des Endkupplungsadapters 34 eingelegt.
• Das Gehäuse 36, das mit dem Endkupplungsadapter 34 verbunden und in FIG. 2A-2B dargestellt ist, ist eine zylindrische Hülse mit einer Innenseite 46, die einen Hohlraum 48 bildet, der wenigstens einen Teil der Kammer 14 bildet. Die Kammer 14, die wenigstens teilweise durch den Hohlraum 48 gebildet wird, kann speziell als eine Probekammer zur Aufnahme einer Flüssigkeitsprobe verstanden werden, wie die aus einem Bohrloch, das durch Bohrung 4 in FIG. 1 gebildet wird. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, strömt die Probe durch die Öffnung 20 ein, die in der Wand von Gehäuse 50 gebildet ist. Dieses Gehäuse so ist an einer Seite mit dem Endkupplungsadapter 34 verbunden. Diese Verbindung kommt durch Verschrauben der Gewindeflächen zustande, die eine Verschraubung 52 bilden, siehe FIG. 2B. Diese Verschraubung wird durch eine weitere Dichtvorrichtung 40 abgedichtet.
• Das in FIG. 2B und 2C dargestellte Gehäuse so ist eine zylindrische Hülse mit einer Stiftseite 54, die beim Bilden der Verschraubung 52 verwendet wird. Sie hat am gegenüberliegenden Ende gleichfalls eine Gewindekastenseite 56. Das Gehäuse 50 beinhaltet eine Innenseite 58, die einen Hohlraum 60 bildet, der mit Hohlraum 48 des Gehäuses 36 in Verbindung steht. So kann sich ebenfalls ein Teil der Probekammer 14 bilden. Der Hohlraum 60 hat einen Querschnittbereich, der durch Linie 62 in FIG. 2B angezeigt wird. In der bevorzugten Ausführung ist dieser Querschnittbereich rund und hat einen Durchmesser, der mit Linie 62 übereinstimmt. Die Öffnung 20, die gleichfalls mehrere Öffnungen haben kann (siehe FIG. 2B) durchschneidet die Oberfläche 58 und verbindet die Außenseite der Umgebung von Werkzeug 2 mit dem Hohlraum 60, so daß die Öffnung 20 eine Öffnung in Werkzeug 2 bildet, durch die Druck und Flüssigkeit aus dem Bohrloch einströmen/einwirken können.
• Das Gehäuse 50 beinhaltet eine Innenseite 64, die der länge nach von der Innenfläche 58 verläuft und sich ihr gegenüber im Abstand befindet. Dazwischen liegt eine radiale oder quer verlaufende Oberfläche 66, siehe FIG. 2B. Die Oberfläche 64 bildet einen Hohlraum 68, der zu dem Hohlraum 60 coaxial verläuft und einen Querschnittbereich aufweist, der durch Linie 70 in FIG. 2B gekennzeichnet wird. Der Querschnittbereich 70 der bevorzugten Ausführung ist rund, so daß Linie 70 gleichfalls einen Durchmesser des Hohlraums 68 darstellt. Wie aus FIG. 2B hervorgeht, ist der Querschnittbereich des Hohlraums 68 größer als der Querschnittbereich des Hohlraums 60. Der Hohlraum 68 bildet wenigstens einen Teil der Kammer 16, die in der bevorzugten Ausführung eine Flüssigkeitsdosierungskammer zur Aufnahme der Dosierflüssigkeit und insbesondere einer Flüssigkeit, wie z.B. Öl herkömmlicher Art, wie sie dem Fachmann bekannt sind, darstellt.
• Mit Bezug auf FIG. 2C: Mit der Kastenseite 56 des Gehäuses 50 verbunden ist ein Adapterteil 72 mit einer Gewindestiftseite 74, die mit Gehäuse 50 verbunden ist und eine Dichtvorrichtung 40 aufweist. Das Adapterteil 72 weist ebenfalls eine Stiftseite 76 auf, die eine weitere Dichtvorrichtung 40 aufweist und mit einem Gehäuse 78 verbunden ist. Das Adapterteil 72 sowie Gehäuse 78 bilden weitere Bestandteile des Gehäuses 12 der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung.
• Das Adapterteil 72 weist einen axialen Laufweg 80 auf, der durch es verläuft. Dieser Laufweg 80 steht in Verbindung mit dem Hohlraum 68 des Gehäuses 50 und bildet so einen weiteren Teil der Kammer 16, in der die Dosierflüssigkeit gehalten wird. Nach Aktivierung dieser Erfindung, die nachfolgend näher erläutert wird, wird eine Dosierflüssigkeit oder wenigstens ein Teil davon durch den Laufweg 80 und die in der Seite 76 des Adapterteils 72 (siehe FIG. 2C) befindliche Öffnung eingedrückt. Wenn die Flüssigkeit durch die Vorrichtung 22 strömt, wird solche Dosierflüssigkeit in der durch die Innenseite 84 des Gehäuses in Hohlraum 82 gebildeten Kammer 18 aufgenommen. Die durch Hohlraum 82 gebildete Kammer 18 ist in der bevorzugten Ausführung eine Dosierflüssigkeit aufnehmende Kammer, wo aus der Dosierflüssigkeitskammer 16 übertragene Dosierflüssigkeit aufgenommen wird.
• Das Adapterteil 72 und das Gehäuse 78 beinhalten ebenfalls mehrere Bohrungen 28 zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels.
• Unter weiterer Bezugnahme auf FIG. 2C wird die Vorrichtung 22 zum Behindern der Flüssigkeitsströmung aus der Kammer 16 in die Kammer 18 in der bevorzugten Ausführung durch ein herkömmliches Dosierungsgerat, wie z.B. eine Dosierungspatrone 86 gebildet, die eine Dosierungsöffnung, wie z.B. ein Visco-Jet-Element enthält, wie sie dem Fachmann bekannt ist. Diese Öffnungsvorrichtung verhindert den Flüssigkeitsstrom aus der Kammer 16 in die Kammer 18, bis die Dosierflüssigkeit in der Kammer 16 unter ausreichenden Druck gesetzt wird. Dazu kommt es, wenn die Ventilvorrichtung 24 durch ausreichenden Druck, der durch Öffnung 20 einwirkt, verschoben wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. In der bevorzugten Ausführung (siehe FIG. 2C), ist die Dosierungspatrone 86 an Seite 76 des Adapterteils 72 in den Laufweg 80 eingeschraubt. Die Dosierungspatrone 86 ist mit einem der abdichtenden O-Ringe 42 ausgerüstet.
• Mit Bezug auf FIG. 2B wird eine bevorzugte Ausführung der Ventilvorrichtung 24 beschrieben. Wie aus FIG. 2B hervorgeht, hat die Ventilvorrichtung 24 Bauteile, die sowohl in dem Hohlraum 60 wie in Hohlraum 68 des Gehäuses 50 ausgeführt sind. Allgemein hat die Ventilvorrichtung 24 drei Abschnitte, auf die hier als erste Verschlußvorrichtung 88, als Öffnungsvorrichtung 90 und als zweite Verschlußvorrichtung 92 Bezug genommen wird. Die erste Verschlußvorrichtung 88 dient dem Abdichten der Öffnung 20 gegenüber der Kammer 14, wenn sich die Ventilvorrichtung 24 während der bestimmten Verzögerungszeit gegenüber der Öffnung 20 bewegt. Die Öffnungsvorrichtung, die integral mit der ersten Verschlußvorrichtung 88 verbunden ist und diese der länge nach verlängert, dient als die Flüssigkeit zwischen der Öffnung 20 und der Kammer 14 leitender Flußweg, nachdem die bestimmte Verzögerungszeit abgelaufen ist. Die zweite Verschlußvorrichtung 92, die integral mit der Öffnungsvorrichtung 90 verbunden ist und diese der länge nach verlängert, dient dem Abdichten der Öffnung 20 gegenüber der Kammer 14, nachdem die Öffnungsvorrichtung 90 an Öffnung 20 vorbei gegangen ist. Mit diesen drei Abschnitten kann die Ventilvorrichtung 24, ansprechend auf Druck aus dem Bohrloch, der durch Öffnung 20 einwirkt, durch wenigstens einen Teil der Kammer 16 bewegt werden. Während sich die Ventilvorrichtung 24 bewegt, schiebt sie Dosierflüssigkeit aus der Kammer 16 durch die Dosierungsvorrichtung 22 und in die Kammer 18. Wenn das zum ersten Mal vor sich geht, beginnt sich die Ventilvorrichtung 24 zu bewegen. Dadurch wird Dosierflüssigkeit verschoben, und die Ventilvorrichtung 24 verschließt durch die erste Verschlußvorrichtung 88 die Öffnung 20 von Kammer 14, um ein Eindringen von Bohrlochflüssigkeit in Kammer 14 zu verhindern. Beim zweiten Mal verbindet die Ventilvorrichtung 24 dann, mittels der Öffnungsvorrichtung 90, die Öffnung 20 mit der Kammer 14, damit eine Probe von Bohrlochflüssigkeit in Kammer 14 aufgenommen werden kann. Später, d.h. beim dritten Mal, dichtet die Ventilvorrichtung 24, mittels der zweiten Verschlußvorrichtung 92, die Öffnung 20 gegenüber der Kammer 14 ab, um dort die Probe der Bohrlochflüssigkeit zu halten. Eine Stellung der Ventilvorrichtung 24 während der o.g. ersten Aktivierung geht aus FIG. 2B hervor; eine Stellung der Ventilvorrichtung während der o.g. zweiten Aktivierung geht aus FIG. 3 hervor, während die Stellung der Ventilvorrichtung 24 während der o.g. dritten Aktivierung aus FIG. 4 hervorgeht.
• Unter erneuter Bezugnahme auf FIG. 2B wird eine spezielle Struktur der dargestellten, bevorzugten Ausführung der Ventilvorrichtung 24 beschrieben. Die bevorzugte Ausführung von Ventilvorrichtung 24 ist ein Teil, der einen gestreckten Ventilkörper 94 beinhaltet. Der Körper 94 hat eine Seite 96, die in dem Hohlraum 68 ausgeführt ist und eine zweite Seite 98, die in Hohlraum 60 ausgeführt ist. Die Seite 96 hat einen Querschnittbereich, der größtenteils mit dem Querschnittbereich 70 identisch ist, während die Seite 98 einen Querschnittbereich aufweist, der größtenteils mit dem Querschnittbereich 62 identisch ist (hierbei bedeutet "größtenteils identisch" = gleich mit Ausnahme von Toleranzen oder anderen Konstruktionsunterschieden, die ein Gleiten der Ventilvorrichtung innerhalb der Hohlräume 60, 68 ermöglichen).
• Die Seite 96 des Ventilkörpers 94 wird als Kopfteil gekennzeichnet, der in der bevorzugten Ausführung einen runden Querschnitt aufweist und einen Durchmesser hat, der größtenteils mit dem Durchmesser identisch ist, der ebenfalls mit dem Pfeil 70 gekennzeichnet ist. Dieser Kopfteil umfaßt eine runde Endseite 100, die quer zum gestreckten Gehäuse 12 des Werkzeuges 2 ausgeführt ist. Der Kopfteil beinhaltet weiter eine zylindrische Außenseite 102, die sich der länge nach von der Endseite 100 erstreckt. Eine auf dem Umfang ausgeführte Rille 104 befindet sich auf der Oberfläche 102. Der Kopfteil endet an der ringförmigen, zwischengelagerten Querfläche 106, die von der Außenseite 102 nach innen verläuft.
• Vom Kopfteil des Ventilkörpers 94 verläuft ein Halsteil 108 mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Kopfteils ausfällt. Er ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser, der durch Pfeil 62 in FIG. 2B dargestellt wird, so daß sich zwischen dem Halsteil 108 und dem Gehäuse 50 ein Ringraum 109 bildet. Der Halsteil 108 beinhaltet eine zylindrische Außenseite 110, die der länge nach von der Querfläche 106 verläuft. Die länge der Oberfläche 110 und somit die des Halstejls 108, ist einer der wichtigen Faktoren zur Bestimmung der spezifischen Verzögerungszeit, die in einem spezifischen Ventil zur Anwendung kommen muß. Ein weiterer Faktor, dem Rechnung zu tragen ist, ist die Dosierungsrate durch die Vorrichtung 22. Also ist die spezifische Verzögerungszeit dieser Erfindung ein Produkt der Dosierungsrate und der Länge des Halsteils 108.
• Vom Halsteil 108 aus verläuft ein Ansatzteil 112 des Ventilkörpers 94. Dieser Ansatzteil 112 hat einen Querschnittbereich und Durchmesser kleiner als die des Kopfteils an Seite 96, jedoch größer als die des Halsteils 108. Der Querschnittbereich und Durchmesser des Ansatzteils 112 sind größtenteils identisch mit den durch Ziffer 62 gekennzeichneten Merkmalen. Der Ansatzteil 112 beinhaltet eine Querfläche 114, die von der Außenseite 110 nach außen verläuft. Der Ansatzteil 112 beinhaltet weiter eine zylindrische Außenseite 116, die der länge nach von der Querfläche 112 verläuft. Die auf dem Umfang gebildete Rille 118 ist auf der Außenseite 116 gebildet. Der Ansatzteil 112 endet an der zwischengelagerten Querfläche 120, die von der Außenseite 116 nach innen verläuft.
• Ein Zwischenteil 122 des Ventilkärpers 94 verl uft vom Ansatzteil 112. Der Zwischenteil 122 beinhaltet eine zylindrische Außenseite 124, die der Länge nach von der Querfläche 120 aus verläuft. Mehrere radiale Öffnungen 126 durchschneiden die Außenseite 123 und eine Innenseite 128. Der Durchmesser des Zwischenteils 122 ist kleiner als der Durchmesser 62, so daß sich zwischen der Innenseite 58 des Gehäuses 50 und der Außenseite 124 des Zwischenteils 122 ein Ringraum 130 bildet.
• Der länge nach vom Zwischenteil 122 verläuft ein Endteil 98 des Ventilkörpers 94. Die Oberfläche 128 des Zwischenteus 122 verläuft durch das Endteil 98 bis zu einer Öffnung 132, die mit der Kammer 14 verbunden ist. Das Endteil 98 beinhaltet weiter eine Querfläche 134, die von der Außenseite 124 des Zwischenteils 122 nach außen verläuft. Das Endteil 98 beinhaltet weiter eine zylindrische Außenseite 136, die der länge nach von der Querfläche 134 aus verläuft. Drei auf dem Umfang gebildete Rillen 138, 140, 142 sind in der Außenseite ausgeführt. Das Endteil 98 hat einen Querschnittbereich, der größtenteils mit den durch Ziffer 62 gekennzeichneten identisch ist. Das Endteil 98 endet an der ringförmigen Endfläche 144, die von der Außenseite 136 nach innen verläuft. Die Öffnungen 126, die Innenseite 128 und die Öffnung 132 bilden einen Laufweg 145 vom Zwischenteil 122 durch das Endteil 98.
• Zur Ventilvorrichtung 24 zählen weiter vier Dichtvorrichtungen. Eine Dichtvorrichtung 146 ist in der Rille 104 des Kopfteils bei Ende 96 ausgeführt. Dadurch wird eine Abdichtung zwischen dem Kopfteil und der Innenseite 64 des Gehäuses 12 herbeigeführt. Eine Dichtvorrichtung 148 ist in Rille 118 des Ansatzteils 112 ausgeführt, um zwischen dem Ansatzteil 112 und der Innenseite 58 des Gehäuses 12 abzudichten. Eine Dichtvorrichtung 150 ist in der Rille 138 des Endteils 98 ausgeführt, um zwischen dem Endteil und der Innenseite 58 des Gehäuses 12 abzudichten. Eine Dichtvorrichtung 152 befindet sich in der Rille 140 des Endteils 98, um zwischen dem Endteil 98 und der Innenseite 58 des Gehäuses 12 abzudichten. Jede der Dichtvorrichtungen 146, 148, 150, 152 beinhaltet einen O-Ring (nicht getrennt numeriert), der gegenüber der daneben liegenden Oberfläche abdichtet, sowie zwei Stützteile (nicht getrennt numeriert), die dem Fachmann bekannt sind.
• In der in FIG. 2A-2C dargestellten bevorzugten Ausführung beinhaltet Werkzeug 2 weiter brechbare Vorrichtungen zum Halten der Ventilvorrichtung 24 gegenüber der Öffnung 20 mit ausreichend Kraft, bis der Druck aus dem Bohrloch, der durch die Öffnung 20 einwirkt, diese Haltekraft übersteigt. Die brechbare Vorrichtung wird in der bevorzugten Ausführung durch brechbare Scherstifte 154 (FIG. 2B) dargestellt, die in den Löchern 156 gehalten werden, die in Ende 54 von Gehäuse 50 gebildet sind. Die internen Seiten der Scherstifte 154 werden in die auf dem Umfang gebildete Rille 142 im Endteil 98 des Ventilkörpers 94 eingelegt. Die Scherstifte 154 halten den Ventilkörper 94 gegenüber dem äußeren Gehäuse 12 des Werkzeuges 2 und dessen Öffnung 20 solange im Stillstand, bis eine festgelegte Größe auf die Oberfläche 106,114 des Ventilkörpers 94 einwirkt. Dadurch entsteht eine Differentialkraft, d.h. der Unterschied zwischen dem aus dem Bohrloch auf die Fläche 106 ausgeübten Druck und dem aus dem Bohrloch auf die Fläche 114 ausgeübten Druck. Weil die Fläche 106 größer ist, bewegt die Differentialkraft, wenn sie groß genug ist, den Ventilkörper 94 nach unten, siehe FIG. 2B. Die Druckdifferentialkraft muß größer sein als die Haltekraft, die durch die Anzahl und Art der Scherstifte 154 bestimmt wird, bevor der Ventilkörper 94 seine Bewegung aus der in FIG. 2B dargestellten läge beginnt.
• Zu beachten ist, daß die in FIG. 2B dargestellten Scherstifte erforderlich sind, wenn das Werkzeug 2 in einer Umgebung eingesetzt wird, wie sie aus FIG. 1 hervorgeht. Der Bedarf für Scherstifte oder äquivalente Haltevorrichtungen erübrigt sich, wenn das Werkzeug 2 in einer Umgebung eingesetzt wird wie z.B. einer Probekammer oder in einem Perforations-/Testsamplergerät.
• Die in FIG. 2A-2C dargestellte bevorzugte Ausführung des Werkzeuges 2 umfaßt weiter ein bewegliches Teil 158 (FIG. 2B), das in Kammer 14 (spezifisch in deren Hohlraum 48) ausgeführt ist, so daß sich das bewegliche Teil 158 darin, ansprechend auf die Aufnahme von Bohrlochflüssigkeit in Kammer 14 durch den internen Laufweg 145 der Ventilvorrichtung 24, bewegt. Das bewegliche Teil 158 wird speziell als Kolben bezeichnet, der sich zwischen dem Gehäuse 50 und dem Endkupplungsadapter 34 frei im Hohlraum 48 bewegen kann.
• Obwohl sich die vorhergehende Beschreibung des Werkzeuges 2 spezifisch auf diverse Elemente mit zylindrischer oder runder Form bezogen hat, beschränkt sich diese Erfindung keineswegs auf solche spezifische Formen oder Konstruktionen.
Betrieb
• Zur Beschreibung der in FIG. 2A-2C dargestellten Ausführung wird auf die in FIG. 1 dargestellte Umgebung Bezug genommen. Das heißt, es wird davon ausgegangen, daß das Werkzeug 2 eine Probe an der Unterseite des durch Bohrung 4 gebildeten Bohrlochs entnehmen soll. Es wird angenommen, daß der Druck an dieser unteren Bohrlochlage 27,6 MPa ist. Um jedoch nicht unbedingt davon abhängig zu sein, wie genau der 27,6 MPa Wert ist, wird die Erfindung in der in FIG. 2A-2C dargestellten Ausführung benutzt. Ein oder mehrere Scherstifte 154 würden ausgewählt, die ausreichend Haltekraft mit einem Wert unter 27,6 MPa leisten, der mit Sicherheit in einem Bohrloch herrscht, auch wenn es schwierig ist, genau zu wissen, wo genau im Bohrloch dieser geringere Druck herrscht. So kann z.B. ein Wert von 24,8 MPa gewählt werden. Damit reduziert diese Erfindung die Abhängigkeit davon, genau zu wissen, welcher Druck wo im Bohrloch herrscht sowie von den Toleranzen der Scherstifte.
• Zur Vorbereitung von Werkzeug 2 wird Dosierflüssigkeit bekannter Art in Kammer 16 gefüllt. Eine Vorgehensweise wäre das Entfernen des Gehäuses 78 und der Dosierpatrone 86 und Eingießen der Flüssigkeit durch den laufweg 80 des Adapterteils 72. Danach würde die Patrone 86 eingebaut und das Gehäuse 78 mit dem Adapterteil 72 verbunden. Als Alternative könnte eine Füllöffnung (ohne Darstellung) in der Seitenwand des Gehäuses 50 vorgesehen werden, das mit der Kammer 16 in Verbindung stünde.
• Wenn die Scherstifte 154 eingesetzt sind, die Dosierflüssigkeit sich in der Kammer 16 befindet und das Werkzeug 2 entsprechend FIG. 2A-2C zusammengebaut ist, wird das Werkzeug 2 mit herkömmlicher Oberflächenanlage 8 in das Bohrloch abgelassen. Da keine Übertragung elektrischer Signale zwischen der Oberfläche und dem Werkzeug 2 erforderlich ist, kann die Baugruppe beispielsweise an einer Suckleine abgelassen werden.
• Während das Werkzeug 2 durch Loch oder Bohrung 4 eingeführt wird, wirkt der hydrostatische Druck aus der Flüssigkeit in der Bohrung 4 auf den Ventilkörper 94 zwischen den Bereichen, die durch die Ziffern 70 und 62 gekennzeichnet werden. Genauer gesagt wirkt der Druck durch ein oder mehrere löcher in der Probeöffnung 20 auf die Flächen 106 und 114 ein. Wenn der Differentialdruck, der auf diese Flächen einwirkt, groß genug ist, um die Haltekraft der Stifte 154 zu überwältigen, scheren oder brechen die Stifte 154 und der kolbenartige Ventilkörper 94 beginnt sich abwärts zu bewegen, siehe FIG. 2B. Der Ventilkörper 94 wird durch die Dosierungsvorrichtung 22 daran gehindert, sofort seinen gesamten Laufweg zu absolvieren.. Die Bewegung des Ventilkörpers 94 beginnt jedoch, während die Dosierflüssigkeit in der Kammer 16 beginnt, durch die Dosierungsvorrichtung 22 in die Aufnahmekammer 18 zu strömen, wobei es sich normalerweise um eine atmosphärische Luftkammer handelt.
• Nach Ablauf der durch das Dosieren der Vorrichtung 22 und der länge des Halsteils 108 der Ventilvorrichtung 24 herbeigeführten Verzögerung, geht die Dichtvorrichtung 148 an Probeöffnung 20 vorbei, wodurch Bohrlochflüssigkeit durch die Probeöffnung 20 in den Ringraum 130 und weiter durch den Laufweg 145 strömt, der durch das Zwischenteil 122 und das Endteil 98 des Ventilkörpers 94 (siehe FIG. 3) gebildet wird. Wenn die Bohrlochflüssigkeit in die Kammer 14 einströmt, wird Druck weiter auf den Ventilkörper ausgeübt, um dessen Abwärtslauffortzusetzen, während gleichzeitig der Kolben 158 aufwärts gedrückt wird, siehe FIG. 2B.
• Nach Ablauf eines weiteren Zeitraums, während dessen das Zwischenteil 122 des Ventilkörpers 94 an der Probeöffnung 20 vorbei geht, läuft auch die Dichtvorrichtung 150 an der Probeöffnung 20 vorbei, so daß die Dichtvorrichtungen 150, 152 das Einwirken eines weiteren Druckdifferentials auf den Ventilkörper 94 verhindern. So wird ebenfalls die weitere Flüssigkeitsströmung in Kammer 14 verhindert. Diese Stellung des Ventilkörpers 94 geht aus FIG. 4 hervor, wo die Endfläche 100 des Ventilkörpers 44 in Kontakt mit der Endfläche 160 des Adapterteils 72 dargestellt wird. Wenn sich der Ventilkörper 94 in dieser läge befindet, kann das Werkzeug an die Oberfläche zurückgebracht werden, wo die Probe abgelassen und ausgewertet werden kann.
• Eine Vorgehensweise der Entnahme der Probe aus der Kammer 14 ist das Entfernen des Gehäuses 78 und der Dosierpatrone 86, wonach eine Stange (ohne Darstellung) eingeführt wird, um den Ventilkörper 94 in seine geöffnete Stellung zurück zu schieben (siehe FIG. 3). So kann die Flüssigkeit in der Probekammer 14 durch den Laufweg 145 in den Ventilkörper 94 und durch die Probeöffnung 20 herausströmen. Weiter kann die Probekammer durch Pumpen einer Flüssigkeit durch Laufweg 38 des Endkupplungsadapters 34 gegen Kolben 158 herausgedrückt werden, wodurch der Kolben 158 in Richtung Gehäuse 50 zurück gedrückt wird.
• Wenn also das Werkzeug 2 laut vorheriger Beschreibung an einer Slickleine in das Bohrloch abgelassen wird, ermöglichen die Scherstifte 154 das Ablassen des Werkzeuges 2 fast bis an den Boden des Bohrlochs, bevor das Werkzeug 2 aktiv wird. Wenn die Scherstifte 154 abgeschert sind, öffnet sich das Werkzeug 2 nicht unmittelbar, sondern mit Verzögerung. So kann das Werkzeug 2 bis zur Unterseite abgelassen werden, bevor eine Probe entnommen wird. Dadurch reduziert sich die Abhängigkeit an akkuraten Druckmessungen und Scherstiften.
• Wenn Werkzeug 2 beispielsweise in einer Probekammer eines Perforations/Testsamplerwerkzeuges benutzt wird, erübrigt sich der Gebrauch von Scherstiften 154. Die Verzögerung des Dosierungssystems reicht aus, um ein unmittelbares Öffnen des Samplers zu verhindern. So kann unerwünschter Spülschlamm an Öffnung 20 vorbeiströmen, bevor sich diese öffnet, um die gewünschte Reservoirflüssigkeit aufzunehmen, die normalerweise dem Spülschlamm folgt.
• Zum Einsatz kommen können eine Vielzahl von Dosierungsgeräten und Dosierflüssigkeiten sowie Scherstifte oder andere Haltemechanismen (wenn erforderlich), um den Betrieb des Werkzeuges 2 bei unterschiedlichen Drücken und Verzögerungszeiten zu ermöglichen.

Claims (10)

1. Ein Flüssigkeitssampler, bestehend aus einem Körper (12) mit einer ersten Kammer (14), einer zweiten Kammer (16), einer dritten Kammer (18) und einer darin gebildeten Öffnung (20); einer zwischen besagter ersten und zweiten Kammer in besagtem Körper ausgeführten Vorrichtung (22) zum Hindern des Flüssigkeitsstroms aus besagter zweiter Kammer in besagte dritte Kammer sowie eine zwischen besagter Öffnung und besagter erster Kammer (14) in besagtem Körper ausgeführten, auf Druck ansprechenden Ventilvorrichtung (24), dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Ventilvorrichtung zunächst geschlossen ist und sich, wenn sie dem darauf durch besagte Öffnung einwirkenden Druck ausgesetzt wird, öffnen kann, um die Verbindung zwischen besagter Öffnung und besagter erster Kammer (14) nur nach einer bestimmten Verzögerung herzustellen, die durch die Strombehinderungsvorrichtung (22) bewirkt wird.

2. Ein Werkzeug nach Anspruch 1, weiter bestehend aus einer brechbaren Vorrichtung (154) zum Halten besagter Ventilvorrichtung im Stillstand gegenüber besagtem Körper, bis Druck über einer bestimmten Größenordnung durch besagte Öffnung auf besagte Ventilvorrichtung einwirkt.

3. Ein Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem besagte Ventilvorrichtung weiter folgendes umfaßt: eine erste Verschlußvorrichtung (88) zum Verschlossenhalten besagter Öffnung gegenüber besagter erster Kammer, während sich besagte Ventilvorrichtung während besagter Verzögerungszeit gegenüber besagter Öffnung bewegt; eine Öffnungsvorrichtung (90), die mit der ersten Verschlußvorrichtung zusammenhängt und nach der bestimmten Verzögerungszeit einen Flüssigkeitsweg zwischen besagter Öffnung und besagter erster Kammer aufweist und eine zweite Verschlußvorrichtung (92), die mit besagter Öffnungsvorrichtung verbunden ist und besagte Öffnung gegenüber besagter erster Kammer abdichtet, wenn sich besagte Öffnungsvorrichtung an besagter Öffnung vorbei bewegt hat.

4. Ein Werkzeug nach Anspruch 3, bei dem besagte Ventilvorrichtung folgendes aufweist: einen gestreckten Ventilkörper (94) mit einem ersten Ende (96), das sich bei besagter zweiter Kammer (16) befindet und ein zweites Ende (98), das bei besagter erster Kammer (14) liegt; eine erste Dichtung (146), die in besagtem Ventilkörper am ersten Ende (96) ausgeführt ist; eine zweite Dichtung (148), die in besagtem Ventilkörper zwischen besagten ersten und zweiten Enden ausgeführt ist; eine dritte Dichtung (150), die in besagtem Ventilkörper zwischen besagten ersten und zweiten Enden und im Abstand zur besagten zweiten Dichtung ausgeführt ist; eine vierte Dichtung 8152), die in besagtem Ventilkörper am zweiten Ende (98) ausgeführt ist sowie einen in besagtem Ventilkörper ausgeführten Laufweg (145), der darin gebildet ist und von besagtem zweiten Ende (98) an eine Stelle zwischen besagten zweiten und dritten Dichtungen verläuft.

5. Ein Werkzeug nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, bei dem besagter Körper folgende Bauteile beinhaltet: ein Endkupplungsteil (26); einen Endkupplungsadapter (34), der mit besagtem Endkupplungsteil verbunden ist; ein erstes Gehäuse (36) mit einem ersten Hohlraum (48) zum Bilden wenigstens eines Teils besagter erster Kammer, wobei besagtes erstes Gehäuse mit besagtem Endkupplungsadapter verbunden ist; ein zweites Gehäuse (50) mit einem zweiten Hohlraum (60) und einem dritten Hohlraum (68), wobei besagter dritter Hohlraum wenigstens einen Teil besagter zweiter Kammer bildet und besagtes zweites Gehäuse (50) mit besagtem erstem Gehäuse (36) so verbunden ist, daß besagter zweiter Hohlraum (60) mit besagtem ersten Hohlraum (48) in Verbindung steht, während die in besagtem zweiten Gehäuse (50) gebildete Öffnung mit besagtem zweiten Hohlraum (60) in Verbindung steht und besagte Ventilvorrichtung in besagtem zweiten (60) und dritten (68) Hohlraum ausgeführt ist; eine Adaptervorrichtung (72), die mit besagtem zweiten Gehäuse (50) verbunden ist, wobei im Inneren besagter Adaptervorrichtung besagte Vorrichtung (22) zum Behindern des Flüssigkeitsstroms aufweist sowie ein drittes Gehäuse (78), das mit besagtem Adapterteil verbunden ist und einen vierten Hohlraum (82) aufweist, der besagte dritte Kammer bildet.

6. Ein Werkzeug nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes zweites Gehäuse (50) eine erste Innenseite (58) aufweist, die besagten zweiten Hohlraum (60) mit einem Querschnittbereich (62) bildet, während ein zweites Gehäuse eine zweite Innenseite (64) aufweist, die besagten dritten Hohlraum (68) mit einem zweiten Querschnittbereich (70) bildet, der größer als besagter erster Querschnittbereich (62) ausfällt; besagte Öffnung (20) durchläuft besagte erste Innenseite (58); das erste Ende (96) des Ventilkörpers (94) befindet sich in besagtem dritten Hohlraum (68) während besagtes zweites Ende (98) des Ventilkörpers (94) in besagtem zweiten Hohlraum (60) ausgeführt ist; besagtes erstes Ende (96) weist einen Querschnittbereich auf, der in seiner Fläche größtenteils mit dem besagten zweiten Querschnittbereich (70) übereinstimmt, während besagtes zweites Ende (98) einen Querschnittbereich hat, der in seiner Fläche größtenteils mit dem ersten Querschnittbereich (62) übereinstimmt; besagte erste Dichtung (146) befindet sich in abdichtendem Kontakt mit besagter zweiter Innenseite und besagte dritte Dichtung (150) befindet sich in abdichtendem Kontakt mit besagter erster Innenseite. Besagte vierte Dichtung (152) befindet sich in abdichtendem Kontakt mit besagter erster Innenseite.

7. Ein Werkzeug nach Ansprüchen 5 oder 6, das weiter einen in besagtem ersten Hohlraum ausgeführten Kolben (158) beinhaltet.

8. Ein Werkzeug nach Anspruch 2 und 5, wobei besagtes zweites Gehäuse ein darin gebildetes Lech (156) aufweist und besagtes Werkzeug weiter einen Scherstift (154) aufweist, der im Eingriff mit besagter Ventilvorrichtung in besagtem Loch ausgeführt ist.

9. Ein Werkzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem die Ventilvorrichtung folgendes beinhaltet: eine erste Endfläche (100), die quer zum besagten Körper (12) ausgeführt ist; eine erste Außenseite (102), die längs von besagter Endfläche (100) verläuft und eine darin gebildete Rille (104) aufweist; eine erste zwischengelagerte quer ausgeführte Fläche (106), die von besagter erster Außenseite (102) nach innen verläuft; eine zweite Außenseite (110), die der länge nach von besagter erster, zwischengelagerter und quer ausgeführter Fläche (106) verläuft; eine zweite zwischengelagerte, quer ausgeführte Fläche (114), die von besagter zweiter Außenseite (110) nach außen verläuft; eine dritte Außenseite (116), die der länge nach von besagter zweiter, zwischengelagerter und quer ausgeführter Fläche (114) verläuft und eine darin gebildete Rille (118) aufweist; eine dritte, zwischengelagerte und quer ausgeführte Fläche (120), die von besagter dritter Außenseite (118) nach innen verläuft; eine vierte Außenseite (124), die der länge nach von besagter dritten, zwischengelagerten Querfläche (120) verläuft; eine vierte, zwischengelagerte Querfläche (134) verläuft von besagter vierten Außenseite (124) nach außen; eine fünfte Außenseite (136) verläuft der länge nach von besagter vierter, zwischengelagerter Querfläche (134) und weist zwei darin gebildete Rillen (138,140) auf; eine zweite Endfläche (144) verläuft von besagter fünfter Außenseite (136) nach innen; eine Innenseite (132) verläuft von besagter zweiter Endfläche (144) bis zur besagten vierten Außenseite (124), um dazwischen besagten Laufweg (154) zu bilden; die erste Dichtvorrichtung (146) ist in besagter Rille (104) besagter erster Außenseite (102) gebildet; die zweite Dichtvorrichtung (148) befindet sich in besagter Rille (118) besagter dritter Außenseite; die dritte Dichtvorrichtung (150) ist in einer (138) der besagten Rillen besagter fünfter Außenseite (136) ausgeführt und die vierte Dichtvorrichtung (152) ist in der zweiten (140) besagter zwei Rillen besagter fünfter Außenseite (136) ausgeführt.

10. Ein Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das zur Verwendung in einem Bohrloch ausgeführt ist, in dem besagte Flüssigkeit Bohrlochflüssigkeit und besagter Druck Bohrlochdruck ist.