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Diese Erfindung befaßt sich grundsätzlich mit einem Bohrlochwerkzeug und
insbesondere mit einem auf Druckdifferential ansprechenden Bohrlochwerkzeug.
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Die Verwendung der Mehrzahl von Bohrlochwerkzeugen hängt mit
Betätigung eines Bohrlochfunktionssystems von der Oberfläche zusammen, um eine
Aufgabe zu bewältigen, beispielsweise das Öffnen eines Ventils, wie z.B. eines
Prüf- oder Umlaufventils. Diese Vorgangsweise hängt normalerweise mit der
Betätigung eines linearen Aktuators, d.h. eines Triebkolbens zusammen, der von
einem Druckdifferential betrieben wird, das auf einen hydraulischen Bereich
einwirkt. Es gibt verschiedene Methoden, durch die solches Druckdifferential auf
einen linearen Aktuator einwirken kann.
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Eine Vorgangsweise ist die Verwendung eines mit Stickstoff geladenen
Systems, in dem der Stickstoff als Feder wirkt, die den hydrostatischen
Bohrlochringraumdruck hält, jedoch durch an der Oberfläche angesetzten Druck
weiter verdichtet werden kann, was das lineare Aktivieren eines hydraulischen
Bereichs im Bohrloch ermöglicht. Ein Beispiel eines solchen Werkzeuges geht aus
US-A-4,711,305 hervor.
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Ein weiteres System vermittelt erste und zweite druckleitende Laufwege von
beiden Seiten eines Triebkolbens zum Bohrlochringraum. Eine Art von
Verzögerungseinrichtung in Form einer Dosieröffnung befindet sich im zweiten
druckleitenden Laufweg, um eine Verzögerung der Übertragung von Änderungen
im Bohrlochringraumdruck an die zweite Seite des Triebkolbens zu bewirken.
Dementsprechend führt eine schnelle Steigerung oder Reduktion des
Bohrlochringraumdrucks zu einem vorübergehenden Druckdifferential über dem
Kolben, wodurch dieser bewegt wird. Ein Beispiel eines solchen System geht aus
US-A-4,422,506 hervor.
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Ein weiterer Ansatz ist die Vermittlung von Hoch- und Niederdruckquellen
im Werkzeug selbst durch Vermittlung einer unter Druck stehenden
Hydraulikölversorgung und einer größtenteils atmosphärischen
Druckentleerkammer. Ein solcher Ansatz geht aus US-A-4,375,239 hervor.
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Ein weiterer Ansatz sieht Nutzung des Bohrlochringraumdrucks als
Hochdruckquelle vor und vermittelt eine größtenteils atmosphärische
Druckentleerkammer als Niederdruckzone im Werkzeug selbst. Ein solcher Ansatz
geht aus US-A-4,796,699; US-A-4,856,595; US-A-4,915, 168 und US-A-
4,896,722 hervor.
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US-A-2,770,308 eröffnet ein Bohrlochwerkzeuggerät, bestehend aus einem
Gehäuse mit einer Triebkammer, einer Hochdruckkammer und einer
Niederdruckkammer, die darin ausgeführt sind, wobei im besagten Gehäuse eine
Triebkolbeneinrichtung zum Verbinden besagter Hochdruckquellenkammer und
einem Bohrlochringraum dient, der besagtes Gehäuse umgibt; einem Triebkolben,
der gleitend in besagter Triebkammer ausgeführt ist und besagte Triebkammer in
erste und zweite Triebkammerabschnitte unterteilt; einem Druckübertragungskolben,
der in besagter Hochdruckquellenkammer gleitend ausgeführt ist und besagte
Hochdruckquellenkammer in einen bohrlochseitigen und einen werkzeugseitigen
Kammerbereich unterteilt, wobei besagter bohrlochseitiger Kammerbereich in
Flüssigkeitsflußverbindung mit besagter Trieböffnungseinrichtung steht; besagtes
Gehäuse umfaßt weiterhin eine darin ausgeführte Trieblaufwegeinrichtung zwischen
besagter Triebkammer und beiden besagten Kammerabschnitten und besagter
Niederdruckentleerkammer; sowie eine Regelventileinrichtung zur optionalen
Regelung der Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen besagter Triebkammer und den
besagten werkzeugseitigen Bereichen und besagter Niederdruckentleerkammer,
wobei besagte Ventileinrichtung eine erste Stellung hat, auf der besagter erster
Triebkammerbereich mit besagtem werkzeugseitigem Kammerbereich und besagter
zweiter Triebkammerbereich mit besagter Niederdruckentleerkammer in
Verbindung steht, so daß ein Druckdifferential zwischen besagtem
Bohrlochringraum und besagter Niederdruckentleerkammer in eine erste Richtung
auf besagten Triebkolben einwirkt; und eine zweite Stellung, auf der besagter erster
Triebkammerbereich mit besagter Niederdruckentleerkammer und besagter zweiter
Triebkammerbereich mit besagtem werkzeugseitigem Kammerbereich in
Verbindung steht, so daß besagtes Druc kdifferential zwischen besagtem
Bohrlochringraum und besagter Niederdruckentleerkammer in eine zweite Richtung
auf besagten Triebkolben einwirkt.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, daß besagte
Regelventileinrichtung eine elektrische Magnetventileinrichtung darstellt und daß
besagtes Gerät weiterhin aus einer Druckregeleinrichtung besteht, die den
Flüssigkeitsdruck aus der Hochdruckquellenkammer an die Regelventileinrichtung
so reguliert, daß ein Druckdifferential, das auf eine Regelventileinrichtung einwirkt
begrentz wird und so den zur Betätigung der Regelventileimichtung erforderlichen
elektrischen Strom reduziert.
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Vorzugsweise umfaßt die Trieblaufwegeinrichtung in ihrem Inneren vier
Flußwege. Ein erster Flußweg verbindet den ersten Triebkammerbereich mit dem
werkzeugseitigen Kammerbereich der Hochdruckquellenkammer. Ein zweiter
Flußweg verbindet den zweiten Triebkammerbereich mit der
Niederdruckentleerkammer. Ein dritter Flußweg verbindet den zweiten
Triebkammerbereich mit dem werkzeugseitigen Kammerbereich der
Hochdruckquellenkammer. Der vierte Flußweg verbindet den ersten
Triebkammerbereich mit der Niederdruckentleerkammer.
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Die elektrische Magnetventileinrichtung ist vorzugsweise eine elektrische
Magnetventilöffnereinrichtung, die sich bei Abwesenheit von elektrischem Strom in
geschlossener Stellung befindet, so daß die Triebkammer vom werkzeugseitigen
Kammerbereich ist und die Niederdruckentleerkammer abgetrennt, um den
Triebkolben hydraulisch in seiner Stellung in der Triebkammer zu arretieren.
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Die elektrische Magnetventileinrichtung umfaßt vorzugsweise getrennte
erste, zweite, dritte und vierte elektrische Magnetventile, die jeweils unmittelbar in
den ersten, zweiten, dritten und vierten Flußwegen zur Regelung der Strömung
dadurch ausgeführt sind. Die ersten und zweiten elektrischen Magnetventile sind
parallel verdrahtet, so daß beide gleichzeitig wirken. Die dritten und vierten
Magnetventile sind gleichfalls parallel verdrahtet, so daß beide gemeinsam
geschaltet werden.
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Dieses Betriebssystem trifft auf verschiedene Bohrlochwerkzeuge zu und ist
besonders im Zusammenhang mit Formationsprüfventilen und Umlaufventilen
nützlich.
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Das System ist zur Verwendung in einer ferngelegenen
Regelventileinrichtung konstruiert und wird als Reaktion auf ein aus einer
abgelegenen Position beim Bohrloch ausgegebenes Befehlssignal geregelt, in dem
das Werkzeug eingelassen ist.
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Um ein besseres Verständnis der Erfindung herbeizuführen, wird jetzt auf
die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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FIG. 1 einen schematischen Aufriß einer typischen Bohrlochprüfkette, in die
das Gerät dieser Erfindung aufgenommen werden kann und
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FIG. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführung des
Bohrlochwerkzeuges dieser Erfindung, die beispielhaft dargestellt wird.
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Im Verlauf einer Bohiung eines Ölbohrlochs füllt sich das Bohrloch mit
Flüssigkeiten, die auch Bohrflüssigkeit oder Spülschlamm genannt werden. Ein
Zweck dieses Spülschlamms ist das Stemmen irgendwelcher Flüssigkeiten aus
Formationen, die eventuell durchbohrt werden. Um diese Formationsflüssigkeiten
zu stemmen, wird der Spülschlamm mit verschiedenen Additiven beschwert, so daß
der hydrostatische Druck auf Formationstiefe ausreicht, um die
Formationsflüssigkeit in der Formation zu stemmen, ohne Ausströmen in das
Bohrloch zuzulassen. Spülschlamm und Formationsflüssigkeiten lassen sich
allgemein als Bohrlochflüssigkeiten bezeichnen.
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Wenn die Förderkapazität einer Formation geprüft werden soll, wird eine
Prüfkette auf Formationstiefe in das Bohrloch abgesenkt, wo die
Formationsflüssigkeit in die Kette, im Laufe eines kontrollierten Prüfprogramms, in
die Kette einströmen kann.
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Unter Umständen wird niedrigerer Druck im Innenraum der Prüfkette
beibehalten, während sie in das Bohrloch eingelassen wird. Das wird grundsätzlich
dadurch realisiert, daß ein Formationsprüfventil am unteren Ende der Prüfkette
geschlossen bleibt. Wenn die Prüftiefe erreicht ist, wird ein Packer zum Abdichten
des Bohrlochs gesetzt, wodurch die Formation vom hydrostatischen Druck des
Spülschlamms im Bohrlochringraum abgetrennt wird. Dann wird das
Formationsprüfventil am unteren Ende der Prüfkette geöffnet und
Formationsflüssigkeit kann in das Innere der Prüfkette einströmen, nachdem der
Stemmdruck, der durch den Spülschlamm ausgeübt wird, entfernt worden ist.
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Zu anderen Zeiten machen es Umstände wünschenswert, die Prüfkette über
dem Formationsprüfventil mit Flüssigkeit zu füllen, während die Prüfkette in das
Bohrloch abgelassen wird. Der Grund dafür kann darin liegen, den hydrostatischen
Druck, der auf die Wände der Prüfkette einwirkt, auszugleichen, um einen
Zusammenbruch des Rohrs nach innen zu verhindern und/oder kann dazu dienen,
Druckprüfungen in der Prüfkette vorzunehmen, während diese in das Bohrloch
abgelassen wird.
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Das Bohrlochprüfprogramm umfaßt Intervalle, während denen die
Formations zum Strömen offen ist und solche, während denen die Formation
geschlossen bleibt. Im Verlauf des Programms werden Druckmessungen zur
späteren Auswertung genommen, um die Förderkapazität der Formation zu
bestimmen. Bei Bedarf kann eine Probe von Formationsflüssigkeit in geeigneter
Probekammer aufgenommen werden.
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Zum Abschluß des Bohrlochprüfprogramms wird ein Umlaufventil in der
Prüfkette geöffnet, die Formationsflüssigkeit in der Prüfkette abgelassen, der Packer
gelöst und die Prüfkette aus dem Bohrloch abgezogen.
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Eine typische Anordnung zur Durchführung einer Schwerstangenprüfung im
Offshore-Einsatz geht aus FIG. 1 hervor. Natürlich können sowohl Gerät wie
Vorgangsweise auch in Landbohrlöchern Verwendung finden.
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Die Anordnung des Offshore-Systems umfaßt u.a. eine schwimmende
Arbeitsstation 10, die über einer unter Wasser liegenden Arbeitsstation 12
positioniert ist. Das Bohrloch besteht aus einer Bohrung 14, die typischerweise mit
einer Verrohrungskette 16 ausgekleidet ist und von Arbeitsstelle 12 bis zu einer
unterirdischen Formation 1- verläuft. Natürlich läßt sich erkennen, daß
Vorgangsweise und Gerät dieser Erfindung gleichfalls zum Prüfen eines Bohrlochs
verwendet werden können, in dem noch keine Verrohrung vorhanden ist.
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Die Verrohrungskette umfaßt an ihrem unteren Enden eine Mehrzahl von
Pefforationen 19, die eine Verbindung zwischen Formation 18 und einer unteren
internen Zone oder Ringraum 20 von Bohrung 14 vermitteln.
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An der unter Wasser liegenden Arbeitsstelle 12 befindet sich die
Bohrlochkammerinstallation 22, incl. Bohrlochschiebermechanismen 23. Ein
Führungsrohr 24 verläuft von der Bohrlochkammerinstallation 22 bis zur
schwimmenden Arbeitsstation 10. Die schwimmende Arbeitsstation 10 umfaßt u.a.
eine Arbeitsplattform 26, die einen Bohrturm 28 trägt. Der Bohrturm 28 trägt eine
Hebevorrichtung 30. Der Bohrlochkammerverschluß 32 befindet sich am oberen
Ende des Führungsrohrs 24. Der Bohrlochkammerverschluß 32 ermöglicht das
Absenken einer Formationsprüfkette 34 in Führungsrohr und Bohrung 14. Die
Prüfkette 34 wird mittels der Hebevorrichtung 30 in das Bohrloch abgesenkt und
daraus abgezogen. Sie kann gleichfalls als Rohrkette 34 bezeichnet werden.
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Eine Versorgungsleitung 36 verläuft von einer Hydraulikpumpe 38 auf der
Plattform 26 der schwebenden Station 10 bis zur Bohrlochkammerinstallation 22 an
eine Stelle unter dem Bohrlochschieber 23, womit der zwischen Prüfkette 34 und
Bohrung 14 gebildete Bohrlochringraum 40 unter Druck gestellt werden kann.
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Die Prüfkette 34 umfaßt ein oberes Ieitungskettenteil 42, das von der
Arbeitsplattform 26 bis zur Bohrlochkammerinstallation 22 verläuft. Am unteren
Ende der oberen Leitungskette 42 befindet sich ein unter dem Wasser ausgeführter
Prüfbaum 44, der in der Bohrlochkammerinstallation 22 terminiert.
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Das untere Teil der Formationsprüfkette 34 verläuft von Prüfbaum 44 bis
Formation 18. Ein Packermechanismus 46 trennt die Formation 18 von
Flüssigkeiten im Bohrlochringraum 40. So wird eine interne oder
Rohrkettenbohrung der Rohrkette 34 vom oberen Bohrlochringraum 40 über Packer
46 abgetrennt. Weiterhin ist der obere Bohrlochringraum 40 über Packer 46 von
der unteren Zone 20 des Bohrlochs abgetrennt, die häufig Rattenloch 20 genannt
wird.
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Ein am unteren Ende der Prüfkette 34 vorgesehenes perforiertes
Schwanzende 48 ermöglicht durch die untere Zone 20 die Flüssigkeitsverbindung zwischen
Formation 18 und dem Innenraum der rohrförmigen Forinationsprüfkette 34.
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Das untere Teil der Formationsprüfkette 34 umfaßt weiterhin ein
Zwischenleitungsteil 50 und eine momentübertragende, druck- und
mengenausgeglichene Ausdehnungskoppeleinrichtung 52. Ein Zwischenleitungsteil
54 ist am unteren Ende der Kette zum Ansetzen von Packersetzgewicht auf den
Packermechanismus 46 vorgesehen.
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Häufig ist es wünschenswert, ein Umlaufventil 56 am unteren Ende der
Prüfkette 34 vorzusehen, das durch Drehen oder Hin- und Herbewegen der
Prüfkette oder eine Kombination beider Aktionen oder durch Fallenlassen eines
Gewichts im Innenraum der Prüfkette 34 geöffnet werden kann. Unter dem
Umlaufventil 56 kann sich ein Kombinationsprobeventilteil sowie ein
Rückwärtsumlaufventil 58 befinden.
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Außerdem befindet sich am unteren Ende der Formationsprüfkette 34 ein
Formationsprüfventil 60. Direkt über dem Formationsprüfventil 60 kann sich ein
Bohrrohrprüfventil 62 befinden.
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Ein Druckaufzeichnungsgerät 64 befindet sich unter dem
Formationsprüfventil 60. Das Druckaufzeichnungsgerät 64 ist vorzugsweise ein
Gerät mit einem vollständig offenen Laufweg, der durch die Mitte des
Druckrecorders verläuft und der einen ungehinderten Laufweg durch die gesamte
Länge der Formationsprüfkette vermittelt.
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein System zum Aktivieren verschiedener
Werkzeuge, die in einer solchen Prüfkette 34 aufgenommen werden können sowie
auf eine neue Konstruktionsweise solcher Werkzeuge, die eigens zur Verwendung
mit diesem neuen Betätigungssystem ausgeführt sind. Typische Beispiele von
Werkzeugen, auf die dieses neue Betätigungssystem angewendet werden kann,
wären das Formationsprüfventil 60 und/oder das Rückwärtsumlaufventil 56.
Diese Erfindung
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FIG. 2 zeigt eine schematische Ausführung eines Bohrlochwerkzeugs, das
sich dieser Erfindung bedient. In HG. 2 wird ein Bohrlochwerkzeuggerät
schematisch dargestellt und allgemein mit Ziffer 100 gekennzeichnet. Beim
Bohrlochwerkzeuggerät 100 handelt es sich um ein Werkzeug zur Verwendung in
einem Bohrloch, wie es zuvor hinsichtlich FIG. 1 erläutert wurde. Beim
Bohrlochwerkzeug 100 kann es sich beispielsweise um ein Formationsprüfventil in
einer Lage handeln, die in FIG. 1 mit Ziffer 60 gekennzeichnet ist oder um ein
Umlaufventil in der in FIG. 1 mit Ziffer 58 gekennzeichneten Lage. Diese
Erfindung kann ebenfalls mit anderen der in Werkzeugkette in FIG. 1 dargestellten
Werkzeugen eingesetzt werden.
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Werkzeug 100 umfaßt ein Gehäuse, das allgemein mit 102 gekennzeichnet
und schematisch dargestellt ist. Das Gehäuse 102 hat in seinem Inneren eine
Triebkammer 104, eine Hochdruckquellenkammer 106 und eine
Niederdruckentleerkammer 108.
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Gehäuse 102 hat in seinem Inneren eine Trieböffnungseinrichtung 110 zum
Verbinden der Hochdruckquellenkammer 106 mit dem Bohrlochringraum 40, der
Gehäuse 102 umgibt.
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Gerät 100 umfaßt einen Triebkolben 112, der gleitend in der Triebkammer
104 ausgeführt ist und die Triebkammer 104 in erste und zweite
Triebkammerbereiche 114 und 116 unterteilt.
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Gerät 100 umfaßt einen Druckübertragungskolben 118, der gleitend in der
Hochdruckquellenkammer 106 ausgeführt ist und die Hochdruckquellenkammer 106
in einen bohrlochseitigen Kammerbereich 102 und einen werkzeugseitigen
Kammerbereich 122 unterteilt. Der bohrlochseitige Kammerbereich 120 befindet
sich in Flüssigkeitsverbindung mit der Trieböffnung 110, d.h. Flüssigkeit kann aus
dem Bohrlochringraum 40 durch Öffnung 110 in den bohrlochseitigen
Kammerbereich 120 strömen.
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Gehäuse 102 umfaßt weiterhin in seinem Inneren eine
Trieblaufwegeinrichtung zum Vermitteln einer Flüssigkeitsdruckverbindung
zwischen der Triebkammer 104 und dem bohrlochseitigen Kammerabschnitt 106
sowie der Niederdruckentleerkammer 108. Die Trieblaufwegeinrichtung 124 besteht
aus verschiedenen Laufwegsegmenten, die mit 124A-124J gekennzeichnet sind.
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Laufwegeinrichtung 124 umfaßt einen ersten Flußweg, der durch Segmente
124A, 124B und 124B gebildet ist und der den ersten Triebkammerbereich 114 mit
dem werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106
verbindet.
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Die Triebkammerlaufwegeinrichtung 124 umfaßt einen zweiten Flußweg,
bestehend aus Segmenten 124D, 124E und 124F, der den zweiten
Triebkammerbereich 116 mit der Niederdruckentleerkammer 108 verbindet.
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Die Triebkammerlaufwegeinrichtung 124 umfaßt einen dritten Fiußweg,
bestehend aus Segmenten 124G, 124H und 124C, der den zweiten
Triebkammerbereich 116 mit dem werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der
Hochdruckquellenkammer 106 verbindet.
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Die Triebkammerlaufwegeinrichtung 124 umfaßt einen vierten Flußweg,
bestehend aus Segmenten 124I, 124J und 124F, der den ersten Triebkammerbereich
114 mit der Niederdruckentleerkammer 108 verbindet.
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Gerät 100 beinhaltet eine elektrische Magnetventileinrichtung 126,
einschließlich individuellen elektrischen Magnetöffnerventilen 126A, 126B, 126C
und 126D, die unmittelbar in den Trieblaufwegeinrichtungen 124 ausgeführt sind,
um die Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen Triebkammer 104 und dem
werkzeugseitigen Kammerbereich 122 sowie der Niederdruckentleerkammer 108
wahlweise zu regeln.
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Gerät 100 umfaßt weiterhin eine elektronische Steuerung auf
Mikroprozessorbasis 128, die durch Batterien oder andere Stromquellen 130
betrieben wird. Eine Sensoreinrichtung 132 ist über Verdrahtung 134 betriebsmäßig
mit Steuerung 128 verbunden. Der Sensor 132 ist zum Empfang eines von der
abgelegenen Station 136 auf der Arbeitsplattform 26 am Bohrloch ausgegebenen
Befehlssignals ausgelegt.
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Eine erste elektrische Verdrahtungseinrichtung 138 verbindet die
elektronische Steuerung auf Mikroprozessorbasis 128 mit ersten und zweiten
elektrischen Magnetventilen 126A und 126B, so daß diese Ventile parallel
verdrahtet und gleichzeitig geschaltet werden. Ahnlich verbindet eine zweite
Verdrahtungseinrichtung 140 die dritten und vierten Magnetventile 126C und 126D
mit der elektronischen Steuerung 128, so daß die dritten und vierten Regelventile
126C und 126 parallel verdrahtet und gemeinsam geschaltet werden.
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Die elektrische Magnetventileinrichtung 126 hat eine erste Stellung, auf der
Ventile 126A und 126B erregt und offen gehalten werden, während Ventile 126C
und 126D nicht erregt sind und geschlossen bleiben, so daß der erste
Triebkammerbereich 114 mit dem werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der
Hochdruckquellenkammer 106 und der zweite Triebkammerbereich 116 mit der
Niederdruckentleerkammer 108 in Verbindung steht. So wirkt ein Druckdifferential
zwischen dem Bohrlochringraum 40 und der Niederdruckentleerkammer 108 in
eine erste Richtung von links nach rechts, siehe FIG. 2, auf den Triebkolben 122
ein, um diesen von links nach rechts zu bewegen.
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Die elektrische Magnetventileinrichtung 126 hat eine zweite Stellung, auf
der die dritten und vierten Ventile 126C und 126C erregt sind und so offen
gehalten werden, während die ersten und zweiten Ventile 126A und 126B nicht
erregt sind und so geschlossen bleiben. So wird der erste Triebkammerbereich 114
mit der Niederdruckentleerkammer 108 und der zweite Triebkammerbereich 116
mit dem werkzeugseitigen Bereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106 in
Verbindung gebracht, so daß das Druckdifferential zwischen dem
Bohrlochringraum 40 und der Niederdruckentleerkammer 108 in eine zweite
Richtung von rechts nach links, siehe FIG. 2, auf den Triebkolben 112 einwirkt,
wodurch der Triebkolben 112 in der Triebkammer 104 von rechts nach links
zurückversetzt wird.
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Letztlich hat die elektrische Magnetventileinrichtung 126 eine dritte
Stellung, auf der alle Ventile 126A, 126B, 126C und 126D in Ruhestellung sind.
So bleiben alle in ihrer normal geschlossenen Stellung, wodurch beide Seiten der
Triebkammer 104 vom werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der
Hochdruckquellenkammer 106 und der Niederdruckentleerkammer 108 abgetrennt
sind. Der Triebkolben 112 wird so in seiner Lege in der Triebkammer 104 in der
jeweiligen Stellung hydraulisch arretiert, in der er sich zum Zeitpunkt der
Entregung der elektrischen Magnetventileinrichtung befand. So läßt sich der
Triebkolben 112, der typischerweise zwischen der linken und rechten Seite der
Triebkammer 104 läuft, siehe FIG. 2, in einer dieser Stellungen hydraulisch
gesperrt.
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Eine saubere hydraulische Flüssigkeit füllt größtenteils den werkzeugseitigen
Kammerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106, die ersten und zweiten
Triebkammerbereiche 114 und 116 der Triebkammer 104 sowie die
Trieblaufwegeinrichtung 124. Jedesmal, wenn der Triebkolben 112 durch die
Triebkammer 104 getaktet wird, wird eine Menge sauberer Hydraulikflüssigkeit
gleich der Verdrängung durch den Kolbenhub 112, in die Entleerkammer 108
ausgestoßen und eine gleiche Menge Flüssigkeit aus dem werkzeugseitigen
Kammerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106 verdrängt. Somit ergibt sich
eine Einschränkung der Anzahl der Spiele, die der Triebkolben 112 realisieren
kann, die von der Versorgung mit reiner Hydraulikflüssigkeit im werkzeugseitigen
Kammerbereich 122 abhängig ist.
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Wie schon erwähnt ist die elektrische Magnetventileinrichtung 126 zur
Regelung der Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen Triebkammer 104 und dem
werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106 und der
Niederdruckentleerkammer 108 unmittelbar in der Trieblaufwegeinrichtung 124
ausgeführt. Spezifisch ist das erste elektrische Magnetöffnerventil 126A zum
Regeln der Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen dem ersten Triebkammerbereich
114 und dem werkzeugseitigen Kammerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer
106 unmittelbar im ersten Flußweg 124A, 124B, 124C ausgeführt. Das zweite
elektrische Magnetöffnerventil 126B ist zum Regeln der
Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen dem zweiten Triebkammerbereich 116 und
der Niederdruckentleerkammer 108 unmittelbar im dritten Flußweg 124D, 124E,
124F ausgeführt. Das dritte elektrische Magnetöffnerventil 126C ist zum Regeln
der Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen dem zweiten Triebkammerbereich 116
und dem werkzeugseitigen Karnmerbereich 122 der Hochdruckquellenkammer 106
unmittelbar im vierten Flußweg 124I, 124J, 124D ausgeführt. Das vierte elektrische
Magnetöffnerventil 126D ist zum Regeln der Flüssigkeitsdruckverbindung zwischen
dem ersten Triebkammerbereich 114 und der Niederdruckentleerkammer 108
unmittelbar im zweiten Flußweg 124D, 124E, 124F ausgeführt.
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Wenn der Triebkolben 112 in Triebkammer 104 hin und her läuft, betätigt
dieser ein Stellteil 142, mit dem es durch Betätigungsmechanismus 144
betriebsmäßig verbunden ist. Das Stellteil 142 kann verschiedener Art sein, die den
verschiedenen Werkzeugen entsprechen, die sich in der in FIG. 1 dargestellten
Prüfkette 34 befinden und schon beschrieben wurden.
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So kann das Stellteil 142 beispielsweise ein drehbares Kugelventilelement
eines Formationsprüfventils 60 sein, dessen Betätigungsmechanismus größtenteils
mit dem übereinstimmt, der aus US-A-3,856,085 hervorgeht.
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Als weitere Beispiel könnte das Stellteil 142 das Schubhülsenventil eines
wieder verschließbaren Rückwärtsumlaufventils 58 sein, das einen zugehörigen
Betätigungsmechanismus 144 aufweist, der größtenteils dem in US-A-4,113,012
eröffneten entspricht. Vorzugsweise würde das Indexsystem dieses Werkzeuges
entfallen.
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Gleichfalls könnte ein Stellteil mit mehreren Betriebsarten verwendet
werden, wie es größtenteils dem in US-A-4,711,305 eröffneten entspricht.
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In Laufwegabschnitt 124C, der Bestandteil der ersten und dritten Flußwege
ist, befindet sich eine Druckregeleinrichtung 146, die dem Regeln des
Flüssigkeitsdrucks dient, der von der Hochdruckquellenkammer 106 an die ersten
und dritten elektrischen Magnetventile 126A und 126C in den ersten und dritten
Flußwegen geliefert wird. Die Druckregeleinrichtung 146 umfaßt eine
Referenzdruckleitung 148, die mit der Niederdruckentleerkammer 108 in
Verbindung steht. So bezieht sich die Druckrcgeleinrichtung 146 auf den
größtenteils atmosphärischen Druck in Niederdruckentleerkammer 108 und regelt
den Druck aus der Hochdruckquellenkammer 106 so, daß der aus dem
Bohrlochringraum 40 an die elektrischen Magnetventile 126A und 126C vermittelte
Druck auf einem festgelegten Wert über dem Druck in der Entleerkammer 108
steht. Wenn der Druck in der Entleerkammer 108 größtenteils Null ist, kann der
Druckregler 146 zum Vermitteln eines Druck aus dem Bohrlochringraum 40 an die
elektrischen Magnetventileiirrichtungen 126A und 126C von 6,89 MPa über dem in
der Entleerkammer 108 anstehenden Nulldruck eingestellt werden.
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Der Zweck dieser Druckregelung besteht in der Begrenzung des
Druckdifferentials, das auf die elektrischen Magnetventileinrichtungen 126A und
126C einwirkt, wodurch der elektrische Strombedarf reduziert wird, der zum
Betätigen dieser Regelventile erforderlich ist.
Fernsteuerungsweisen
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Verschiedene Systeme können zum Senden von Befehlssignalen von der
Oberflächenstation 26 an den bohrlochseitigen Sensor 132 zur Steuerung von
Werkzeug 100 Verwendung finden.
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Ein geeignetes System ist das Signalisieren der Steuerung 128 und Empfang
einer Rückmeldung von der Steuerung 128 unter Verwendung akustischer
Kommunikation, wobei Variationen von Signalfrequenzen, spezifische Frequenzen
oder Codes akustischer Signale oder Kombinationen davon benutzt werden können.
Die akustischen Übertragungsmedien umfassen u.a. Rohrkette, Verrohrungskette,
elektrische Leitungen, Slickleitungen, Erde um das Bohrloch, Rohr- und
Ringraumflüssigkeit. Ein Beispiel eines System zum Senden akustischer Signale
über eine Rohrkette geht aus US-A-4,375,239, US-A-4,347,900 und US-A-
4,378,850 hervor, die dem Erfinder dieser Erfindung zugeschrieben sind.
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Ein zweites geeignetes Fernsteuerungssystem ist Verwendung einer
mechanischen oder elektronischen druckaktivierten Steuerung 128, die auf
Druckamplituden, -frequenzen, -codes oder Kombinationen dieser anspricht, die
über Rohrflüssigkeit, Verrohrungsflüssigkeit oder Flüssigkeit im Inneren von
Rohrspulen, die innerhalb oder außerhalb der Rohrkette verlaufen können sowie
Ringraumflüssigkeit übertragen werden können.
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Ein drittes Fernsteuerungssystem, das Verwendung finden kann, ist
Funkübertragung von der Oberflächenstation oder einer unterirdischen Station,
zusammen mit entsprechenden Funkrückmeldungen von Werkzeug 100 an die
Oberflächen- oder die unterirdische Station.
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Ein viertes mögliches Fernsteuerungssystem ist die Verwendung von
Mikrowellenübertragung und -empfang.
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Eine fünfte Art von Fernsteuerungssystem ist Verwendung elektronischer
Kommunikation über ein Stromkabel, das von der Oberfläche zur bohrlochseitigen
Steuerung verläuft.
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Eine sechste geeignete Fernsteuerung nimmt die Form der faseroptischen
Kommunikation über ein Lichtwellenleiterkabel, das von der Oberfläche zur
bohrlochseitigen Steuerung verläuft.
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Eine siebte mögliche Fernsteuerung ist Verwendung von akustischem
Signalisieren von einem an einer Drahtleitung suspendierten Sender an die
bohrlochseitige Steuerung und nachfolgender Rückmeldung von der Steuerung an
einen an einer Drahtleitung hängenden Sender/Empfänger. Kommunikation kann
aus Frequenzen, Amplituden, Codes oder Variationen/Kombinationen dieser
Parameter bestehen.
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Eine achte geeignete Fernsteuerung ist Verwendung pulsierender
Röntgenstrahlenoder pulsierender Neutronenkommunikationssysteme.
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Als neunte Alternative kann die Kommunikation gleichfalls mit Hilfe der
transformatorgekoppelten Methode bewerkstelligt werden, wobei ein Teil des
Transformators an einem Drahtseil zum Bohrlochwerkzeug abgelassen wird.
Entweder die Primär- oder Sekundärseite des Transformators wird an einem
Drahtseil befördert, während die zweite Hälfte des Transformators im
Bohrlochwerkzeug verbleibt. Wenn die zwei Hälften des Transformators
zusammengefügt werden, kann es zum Datenaustausch kommen.
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Alle oben beschriebenen System können sich einer elektronischen Steuerung
128 auf Mikroprozessorbasis bedienen.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit der Nutzung einer vollkommen
eigenständigen, vorprogrammierten Steuerung 128 auf Mikroprozessorbasis, die zur
Vermittlung eines Betriebsmusters des Bohrlochwerkzeuges, das dadurch gesteuert
wird, an der Oberfläche programmiert wird. So könnte beispielsweise ein von der
Oberfläche ausgegebenes Fernsteuerungssignal die elektronische Steuerung auf
Mikroprozessorbasis 128 zum Beginn eines von mehreren vorprogrammierten
Betriebsabläufen anweisen. Der vorprogrammierte Ablauf könnte gleichfalls als
Reaktion auf einen festgestellten Bohrlochparameter ausgelöst werden, wie z.B.
Druck im unteren Bohrloch. Ein solches eigenständiges System kann auf eine Art
und Weise konstruiert sein, die dem eigenständigen Bohrlochmeßsystem entspricht,
daß aus US-A-4,866,607 hervorgeht und dem Erfinder dieser Erfindung
zugeschrieben ist.