DE69531312T2

DE69531312T2 - Vorrichtung im Bohrloch, die durch Ringraumdruck betätigt wird

Info

Publication number: DE69531312T2
Application number: DE69531312T
Authority: DE
Inventors: Kevin P. Flower Mound Manke; Paul D. Carollton Ringgenberg
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1994-05-05
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-05-06
Also published as: CA2148649C; EP0861968B1; CA2148649A1; DE69515197D1; EP0681088A2; EP0681088A3; US5558162A; DE69531312D1; EP0861968A2; EP0861968A3; US5518073A; EP0681088B1; US5597016A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein druckaktiviertes Ringraumwerkzeug.
Dem Experten sind eine Reihe von Tieflochwerkzeugen wie zum Beispiel Prüfventile, Umlaufventile, und Sampler bekannt, welche in Reaktion auf eine Änderung des Bohrlochringraumdrucks betrieben werden. Eine bestimmte Art von druckaktivierten Ringraumwerkzeugen, welche schon von uns entwickelt wurden, ist dem Experten allgemein als ein Niedrigdruck-aktiviertes Werkzeug bekannt. Ein Beispiel eines solchen Niedrigdruck-aktivierten Prüfventils wird in unserer US-Anmeldung 4.667.743 beschrieben. Dieses Niedrigdruck-aktivierte Werkzeug umfasst ein kugelartiges Prüfventil, welches operativ mit einem Triebkolben verbunden ist, welcher wiederum erste und zweite Seiten umfasst, die über erste und zweite druckleitfähige Durchgänge innerhalb desselben Prüfventils mit dem Bohrlochringraum verbunden sind. Eine Stauvorrichtung wie zum Beispiel eine Dosieröffnung ist in dem zweiten druckleitenden Durchgang positioniert, wo dieselbe die Kommunikation einer Änderung des Bohrlochringraumdrucks an die zweite Seite des Triebkolbens ausreichend lang verzögern kann, um es einem Druckdifferential auf der ersten Seite des Triebkolbens zu ermöglichen, denselben Triebkolben nach unten zu bewegen. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne wird auf der zweiten Seite des Triebkolbens ein Druckdifferential aufgebaut, welches denselben nach oben bewegt. Diese Bewegung des Triebkolbens wird normalerweise mit Hilfe einer Kompression eines kompressierbaren Gases wie zum Beispiel Stickstoff ermöglicht.
Es ist bei Werkzeugen dieser Art wünschenswert, den Triebkolben wahlweise feststellen zu können und das dazugehörige Betätigungselement des Werkzeugs in einer gewählten Position feststellen zu können, so dass dieselben bei einer weiteren Änderung des Bohrlochringraumdrucks deaktiviert werden können.
Eine hydraulische Vorrichtung für das Feststellen des Werkzeugs wird in US-Anmeldung 5.180.007 beschrieben. Während des normalen Betriebs dieser Art von Werkzeug wird ein Bohrlochringraumdruck periodisch zwischen einem hydrostatischen Druck und einer gesteigerten ersten Stufe über demselben hydrostatischen Druck hin und her gestellt, um auf diese Weise einen Triebkolben und ein Prüfventil zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position desselben Prüfventils hin und her bewegen zu können. Dieses Prüfventil kann während der Reduktion des Bohrlochringraumdrucks zurück auf den hydrostatischen Druck durch das Öffnen eines Beipasses um den Triebkolben herum in einer geöffneten Position gehalten werden, was wiederum den Triebkolben deaktivieren wird. Wenn dieser Beipass geöffnet ist, kann der Bohrlochringraumdruck reduziert werden, ohne dass das Prüfventil auf seine geschlossene Position zurück bewegt werden muss. Der Beipass wird in Reaktion auf einen steigenden Bohrlochringraumdruck auf eine zweite Stufe geöffnet, welche höher liegt als die erste Stufe. Der Triebkolben kann deaktiviert werden, wenn der Bohrlochringraumdruck wieder auf die zweite Stufe angehoben wird. Hydraulische Feststellsysteme sind hier deshalb vorteilhaft, weil dieselben das Halten eines Werkzeugs in einer gewünschten Position für eine unbeschränkte Anzahl von Bohrlochringraumdrucktakten ermöglichen. Hydraulische Feststellgeräte gemäß des aktuellen Standes der Technik können jedoch weniger verlässlich und schwieriger zu produzieren sein. Komponente für eine Beipassvorrichtung sind zum Beispiel sehr klein und können nur schwierig auf die präzisen erforderlichen Ausmaße kostengünstig hergestellt werden. Die Komplexität der Durchflußpfade der Beipassvorrichtung können ein weiteres Verlässlichkeitsproblem repräsentieren. Das Messen durch diese Beipassvorrichtung hindurch kann unter Umständen grosse Abweichungen auf dem aufwärtigen Pfad des Betätigungskolbens verursachen. Der Kolben wird in manchen Fällen sogar niemals vollständig auf seine Ausgangsposition zurückkehren und auf diese Weise eine vorzeitige Betätigung der "aufgeschlossenen" Funktion verursachen.
Dem Fachmann sind weiter mechanische Positionskontrollschemen bekannt, welche Geräte wie zum Beispiel die Nasen- und Schlitzklinkenmontage verwenden, welche in US-Anmeldung 4.667.743 von Ringgenberg u. a. an dem Triebkolben befestigt ist. Ein Nachteil einer Montage dieser Art ist die Tatsache, dass der Triebkolben eine vorbestimmte Reihe von Bewegungen absolvieren muss, um auf eine gewünschte Position gestellt werden zu können, welche durch die verschiedenen Positionen bestimmt wird, die auf der Klinkenmontage definiert sind. Das Werkzeug kann weiter lediglich für eine vorbestimmte Anzahl von Bohrlochringraumtakten in einer gewünschten Position gehalten werden. Die Druckkräfte, welche das Ventil öffnen und schliessen, üben ausserdem beide eine Kraft auf den Triebkolben auf. Als ein Resultat kann ein Aussetzen des Werkzeugs zu Druckdifferentialen über dem Triebkolben, welche zu gross sind, die Nasen der Klinkenmontage während des Öffnens oder des Schliessens des Kugelventils beschädigen. Das Werkzeug kann folgedessen unverlässlich oder schwer zu betreiben, oder betriebsunfähig werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes sind die dem aktuellen Stand der Technik entsprechenden Ventilmontagen inhärent auf eine Reaktion auf den relativ engen Bereich von Druckdifferentialen beschränkt, für welchen die jeweiligen Ventilmontagen gefertigt wurden. Eine Dosierventilmontage, welche für den Betrieb mit einem Druckdifferential von 5,000 psi (34 MPa) gefertigt wurde, wird zum Beispiel nur ungefähr in diesem Bereich betrieben werden können. Wenn es wünschenswert erscheint, ein Prüfventil in Bohrlochbedingungen einzusetzen, in welchen ein Differential von 10,000 psi (69 MPa) besteht, muss das Werkzeug auseinander genommen werden, um die Dosierventilmontage gegen eine solche Montage auszutauschen, die unter einem höheren Druckdifferential betrieben werden kann. Öl und Stickstoff welches in dem Werkzeug enthalten sind, gehen verloren, und diese Flüssigkeiten müssen folgedessen ersetzt werden.
Es wird hierfolgend nun ein verbessertes druckaktiviertes Ringraumwerkzeug geoffenbart.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst weiter dieselbe ein druckaktiviertes Ringraumwerkzeug, welches ein Werkzeuggehäuse umfasst; und einen Triebkolben, welcher verschiebbar in dem vorgenannten Gehäuse positioniert ist; und ein Betätigungskolben, welcher verschiebbar in dem vorgenannten Gehäuse positioniert ist; und ein erster druckleitender Durchgang für das Auslösen einer Bewegung des Triebkolbens innerhalb des Gehäuses mit Hilfe eines Bohrlochringraumdrucks; ein zweiter druckleitender Durchgang für das Auslösen einer Bewegung des Betätigungskolbens innerhalb des Gehäuses mit Hilfe des vorgenannten Ringraumdrucks; und ein Betriebselement, welches operativ mit dem vorgenannten Werkzeug verbunden ist, um eine Bewegung des vorgenannten Betätigungskolbens auf eine erste Position des vorgenannten Betriebselementes auszulösen, wobei der vorgenannte Triebkolben auf eine zweite Position des vorgenannten Betriebselementes bewegt wird.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung bietet dieselbe eine wahlweise zu betätigende axiale Lastübertragungsmontage, welche betrieben werden kann, um eine axiale Last wahlweise von einem ersten rohrförmigen Teil auf ein zweites rohrförmiges Teil zu übertragen, wobei die vorgenannte Lastübertragungsmontage das Folgende umfasst:

a) eine erste Hülse, welche operativ mit einem ersten rohrförmigen Teil verbunden ist, um von demselben eine axiale Last zu empfangen, wobei die erste Hülse eine radiale Oberfläche und ein lastübertragendes Teil präsentiert, welches aus derselben herausragt;
b) eine zweite Hülse, welche operativ mit einem zweiten rohrförmigen Teil verbunden ist, um eine axiale Last auf dasselbe zu übertragen, wobei die zweite Hülse eine radiale Oberfläche präsentiert, welche die radiale Oberfläche der ersten Hülse ergänzt, und wobei ein lasttragendes Teil aus derselben herausragt, um das lastübertragende Teil der ersten Hülse operativ zu befestigen;
c) eine Bewegungsumsetzungsmontage, welche operativ mit der ersten und der zweiten Hülse verbunden ist, und welche während einer axialen Bewegung des ersten rohrförmigen Teils das lasttragende Teil wahlweise eine der vorgenannten Hülsen mit dem lasttragenden Teil in Verbindung bringt.

Die vorliegende Erfindung bietet ein Dosiergerät, welches einen einstellbaren Widerstandsdurchflußpfad für das Dosieren von Flüssigkeiten liefert, wobei das vorgenannte Gerät das Folgende umfasst:

a) einen Flüssigkeitsdurchflußpfad für das Fliessen von Flüssigkeit entlang desselben;
b) einen Flüssigkeitsdurchflußeinschränker, welcher betätigt werden kann, um den Durchfluß von Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsdurchflußpfad einzuschränken;
c) eine Vorrichtung für das wahlweise Verbinden des Flüssigkeitsdurchflußeinschränkers mit dem Durchflußpfad, um den Durchfluß von Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsdurchflußpfad einzuschränken.

Die vorliegende Erfindung bietet weiter ein verbessertes mechanisches System für das wahlweise Feststellen des Ventils oder eines anderen Betriebselementes eines druckaktivierten Ringraumwerkzeugs in einer geöffneten Position für eine unbestimmte Anzahl von Bohrlochringraumdrucktakten. Das Betriebselement kann auf Befehl geschlossen werden. Bei der hier beschriebenen Ausführung üben die Kräfte, welche das Öffnen des Kugelventils verursachen, auch eine Kraft auf den Triebkolben aus, aber die Kräfte, welche das Ventil schliessen, üben eine Kraft auf den Betätigungskolben aus. Die Anfälligkeit eines Prüfventils gegenüber eines grossen Druckdifferentials wird auf diese Weise reduziert.
Das Prüfventil kann zusammen mit einem Betriebselement in ein Bohrloch eingeführt werden, welches sich auf einer ersten Position befindet, wie zum Beispiel einer geschlossenen Position. Wenn die gewünschte Tiefe innerhalb des Bohrlochs erreicht und das Einstellen des dazugehörigen Packersystems abgeschlossen ist, wird der Bohrlochringraumdruck auf eine erste Stufe über dem hydrostatischen Druck gesteigert, um den Triebkolben zu bewegen und das Kugelventil auf diese Weise auf eine geöffnete Position umzustellen.
Während eines normalen Betriebsmodus kann der Bohrlochringraumdruck periodisch zwischen dem hydrostatischen Druck und der ersten Stufe hin und her gestellt werden, um das Kugelventil zu öffnen und zu schliessen. Wenn erwünscht, kann das Kugelventil auf einen "ausgeschlossenen" Betriebsmodus gestellt werden, in welchem das Bohrlochringraumdruck periodisch zwischen dem hydrostatischen Druck und der ersten Stufe hin und her gestellt werden kann, wie dies geschehen wurde, um ein druckaktiviertes Bohrlochringraumgerät anderswo in der Testerkette zu betreiben. Wenn das Prüfventil in den "aufgeschlossenen" Modus platziert werden soll, wird dem Bohrlochringraum eine zweite Stufe von Bohrlochringraumdruck, welche über der ersten Stufe liegt, auferlegt, welche dann wieder aufgehoben wird. Ein erneutes Auferlegen und Aufheben der zweiten Stufe des Bohrlochringraumdrucks wird es einer wahlweise zu betätigenden Lastübertragungsmontage ermöglichen, das jeweilige Kugelventil zu schliessen und das Prüfventil auf seinen normalen Betriebsmodus zurückzustellen.
Eine Flüssigkeitsübertragungsmontage kann in den Triebkolben mit eingeschlossen werden, welche betätigt werden kann, um Flüssigkeit- über den Triebkolben zu übertragen. Diese Flüssigkeitsübertragungsmontage umfasst ein druckaktiviertes Ventil und einen Flüssigkeitseinschränker, welche betätigt werden können, um Flüssigkeit in eine Richtung über den Triebkolben und unter einer Überdruckkondition zu dosieren, wobei der Bohrlochringraumdruck auf eine zweite Stufe über der ersten Stufe gesteigert wird. Die Flüssigkeitsübertragungsmontage umfasst weiter ein gegenüber liegendes Rückschlagventil, welches einen uneingeschränkten Flüssigkeitsfluß über den Triebkolben hinweg und in die entgegen gesetzte Richtung ermöglicht, wenn der Ringraumdruck abgelassen und reduziert wird.
Das Prüfventil kann ausserdem eine Mehrbereichsdosierkassette umfassen, welche betätigt werden kann, um Flüssigkeit über einen weiten Bereich von Differentialdrucken hinweg zu dosieren. Diese Dosierkassette bietet einen einstallbaren Widerstandsdurchflußpfad, welcher wiederum einen Flüssigkeitsfluß über die Kassette hinweg ermöglicht. Der Widerstand des Durchflußpfades kann mit Hilfe des wahlweisen Umleitens der Flüssigkeit durch eine Reihe von Flüssigkeitsdurchflußeinschränkern eingestellt werden. Der Widerstand kann entweder durch das Hinzufügen einer Reihe von seriell positionierten Durchflußwiderständen oder durch das Hinzufügen eines einzigen Durchflußwiderstandes gesteigert werden, welcher selber einen grösseren Flüssigkeitsdurchflußwiderstand liefert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun verschiedene Ausführungsformen derselben zur Veranschaulichung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1A–1I eine erhöhte Teilschnittsansicht einer repräsentativen Ausführung eines Ringraumdruck-aktivierten Prüfventils mit einem hydraulisch betätigten Feststellmechanismus für das Feststellen des Prüfventils in einer geöffneten Position zeigen;
2 eine schematische Illustration einer Ausführung der Flüssigkeitsübertragungsmontage des Triebkolbens zeigt;
3 eine Aussenansicht eines Teils einer repräsentativ geoffenbarten Klinkenhülse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine vollständige Teilansicht einer repräsentativ geoffenbarten Mehrbereichsdosierkassette gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, und mit besonderer Bezugnahme auf 1A–1I, wird hier ein Durchfluß-'Prüfventil' (10) veranschaulicht, welches allgemein auch als ein druckaktiviertes Ringraumwerkzeug (10) bezeichnet werden kann.
Das Prüfventil (10) wird hier innerhalb einer Formationstesterkette während des Testens eines Ölbohrlochs angewendet, um die Produktionsfähigkeit einer Untergrundformation zu bestimmen. Die Testerkette wird dabei auf eine solche Art und Weise in ein Bohrloch herabgelassen, dass zwischen der Testerkette und dem Bohrloch ein Bohrlochringraum definiert wird. Ein mit dem Prüfventil (10) verbundener Packer wird dann innerhalb des Bohrlochs festgestellt, um den Bohrlochringraum unter dem Powerport (214) des Ventils (10) abzudichten, wie es hiernach noch weiter beschrieben werden soll, und welcher dann durch das Variieren des Drucks innerhalb des Bohrlochringraums betätigt wird.
Eine solche Fließtesterkette ist dem Experten allgemein bekannt. Eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Anordnung einer solche Testerkette, welche in einem Offshore-Umfeld angewendet werden kann, sowohl wie der Standort des Testerventils innerhalb einer solchen Kette werden zum Beispiel in US-Anmeldung 4,537,258 von Beck unter Bezugnahme auf 1 derselben beschrieben, auf welche Einzelheiten wir uns hiermit beziehen.
Mit Bezugnahme auf 1A–1I der vorliegenden Erfindung umfasst das Prüfventil (10) der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse (12) mit einem zentralen Durchflußdurchgang (14), welcher sich in Längsrichtung durch dasselbe hindurch erstreckt.
Das Gehäuse (12) umfasst weiter einen oberen Adapter (16), ein Ventilgehäuseteil (18), einen Nippel (20) mit einem Auslaß, ein Triebgehäuseteil (22), einen Verbindungsabschnitt (24), ein oberes Gaskammergehäuseteil (26), einen Gasfüllernippel (28), ein unteres Gaskammergehäuseteil (30), ein Dosierkassettengehäuse (32), ein unteres Ölkammergehäuseteil (34), und einen unteren Adapter (36). Die hier aufgeführten Komponente sind in der von oben bis unten aufgeführten Reihenfolge über verschiedene herkömmliche Gewinde- und abdichtenden Verbindungen miteinander verbunden. Das Gehäuse (12) umfasst weiter ein oberes, inneres, rohrförmiges Teil (38), ein inneres Verbindungsstück (40), und ein unteres, inneres, rohrförmiges Teil (42).
Das obere, innere, rohrförmige Teil (38) ist über ein Gewinde (44) mit dem Gasfüllernippel (28) verbunden und kann abdichtend in einen Hohlraum (46) eingeschoben werden, welcher mit dem u. a. inneren Verbindungstück (40) verbunden ist. Das untere Gaskammergehäuse (30) ist über ein Gewinde (47) mit dem inneren Verbindungsstück (40) befestigt. Herkömmliche O-Ring Dichtungen (49) dichten diese Verbindungen ab. Das untere, innere, rohrförmige Teil (42) ist über ein Gewinde (48) mit dem inneren Verbindungsstück (40) verbunden. Das untere, innere, rohrförmige Teil (42) wird abdichtend in einen Hohlraum (50) des unteren Adapters (36) eingeschoben, wobei eine O-Ring Dichtung (52) zwischen denselben eine Dichtung erstellt.
Eine obere Sitzhalterung (54) ist über ein Gewinde (56) mit dem oberen Adapter (16) verbunden. Diese obere Sitzhalterung (54) umfasst eine Reihe von sich radial nach aussen ausdehnenden Keilnuten (58), welche mit einer Reihe von sich radial nach innen ausdehnenden Keilnuten (60) des Ventilgehäuseteils (18) versiebt sind. Die obere Sitzhalterung (54) umfasst weiter einen ringförmigen, nach oben ausgerichteten Ansatz (62), welcher gegen die unteren Enden (64) der Keilnute (60) des Ventilgehäuseteils (18) anliegt und auf diese Weise das Ventilgehäuseteil (18) zusammen mit dem unteren Ende des oberen Adapters (16) in Position hält, welches in das obere Ende des Ventilgehäuseteils (18) eingeschoben wird, wobei eine Dichtung (66) zwischen denselben vorhanden ist.
Ein ringförmiger, oberer Ventilsitz (68) wird in die obere Sitzhalterung (54) eingeschoben, und ein sphärisches Kugelventilteil (70) befestigt den oberen Sitz (68). Das Kugelventilteil (70) umfasst einen Hohlraum (72), welcher durch dasselbe hindurch verläuft. 1 zeigt das Kugelventilteil (70) in seiner geöffneten Position, in welcher der Hohlraum (72) des Kugelventils (70) auf den länglichen Durchflußdurchgang (14) des Prüfventils (10) ausgerichtet ist. Wie weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll, wird der Hohlraum (72) des Kugelventils (70) von dem zentralen Durchflußdurchgang (14) des Prüfventils (10) isoliert, wenn dasselbe auf seine geschlossene Position rotiert wird.
Das Kugelventil (70) wird zwischen dem oberen Sitz (68) und einem unteren ringförmigen Sitz (74) gehalten. Der untere ringförmige Sitz (74) sitzt in einer unteren Sitzhaltespindel (76). Diese untere Sitzhaltespindel (76) verfügt über eine zylindrische käfigartige Struktur mit einem oberen Endteil (78), welches über ein Gewinde (80) mit der oberen Sitzhalterung (54) verbunden ist, so dass diese beiden Teile mit dem Kugelventilteil (70) und den Sitzen (68) und (74) zusammen geklemmt und dort festgehalten werden. Eine Belleville-Feder (82) ist unter dem unteren Sitz (74) positioniert, wo dieselbe die erforderliche widerstandsfähige Klemmkraft für das Kugelventil (70) zwischen den Sitzen (68) und (74) liefert.
Die zylindrische käfigartige untere Sitzhalterung (76) umfasst zwei längliche Schlitze, von welchen einer in 1 sichtbar dargestellt und mit der Nummer (84) versehen ist. Innerhalb eines jeden dieser Schlitze, wie z.. dem Schlitz (84), befindet sich ein Betätigungsarm wie derjenige, der in 1 sichtbar dargestellt und mit der Nummer (86) versehen ist. Dieser Betätigungsarm (86) umfasst wiederum eine Betätigungsnase (88), welche in einen ekzentrisch geformten Hohlraum (90) hinein ragt, welcher durch die Seite des Kugelventilteils (70) hindurch geformt ist, so dass das Kugelventilteil (70) auf eine geschlossene Position rotiert werden kann, wenn sich der Betätigungsarm (86) relativ zu dem Gehäuse (12) wie auf 1 geoffenbart nach oben bewegt. Es sind in der Tat zwei dieser Betätigungsarme (86) mit Nasen (88) vorhanden, welche in zwei solcher ekzentrisch geformten Hohlräume wie z. B. den Hohlraum (90) hinein ragen. Die Einzelheiten der Kugelventilbetätigung sind in US-Anmeldung 3.856.085 von Holden u. a. weiter dargestellt und beschrieben, auf welche sich die Anmelder der vorliegenden Erfindung hiermit beziehen.
Eine Betätigungsspindelmontage (92) umfasst einen oberen Betätigungsspindelabschnitt (94), und einen Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96), und einen unteren Betätigungsspindelabschnitt (98).
Der obere Betätigungsspindelabschnitt (94) umfasst eine radiale äussere ringförmige Rille (100) auf demselben, welche einen sich radial nach innen ausdehnenden Ansatz (102) des Betätigungsarms (86) hält, so dass derselbe Betätigungsarm (86) sich zusammen mit dem oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) innerhalb des Gehäuses (12) hin und her bewegt.
Die untere Sitzhaltespindel (76) umfasst eine Aussenoberfläche (104), welche eng in einen zylindrischen Hohlraum (106) des oberen Betätigungsspindelabschnitts (94) eingepasst wird, wobei eine ringförmige Dichtung (108) zwischen denselben einen abdichtenden Verschluss erstellt.
Ein oberer Abschnitt des Zwischenbetätigungsspindelabschnitts (96) wird in einen kleineren Hohlraum (110) des oberen Betätigungsspindelabschnitts (94) eingeschoben. Dieser obere Betätigungsspindelabschnitt (94) umfasst eine Reihe von Sperrklinken (112), von welchen eine jede durch ein radiales Fenster (114) in dem oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) mit einer von einer Reihe von ringförmig vorgespannten Federn (116) verbunden ist, welche um die radiale Aussenseite der Sperrklinken (112) herum angeordnet sind, um dieselben radial nach innen und durch die Fenster (114) gegen den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) zu drücken.
Die Betätigungsspindelmontage (92) ist in 1A–1I dort dargestellt, wo das Ventil sich in einer anfänglich geöffneten Einführposition befindet, in welcher das Kugelventilelement (70) wie hier geoffenbart geöffnet ist. Das Prüfventil (10) kann jedoch auch anfänglich in einer geschlossenen Position zusammen mit dem Kugelventilteil (70) in das Bohrloch eingeführt werden. Dies wird wie hierfolgend beschrieben erreicht.
Der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) umfasst eine ringförmige, radiale äussere Rille (118), welche in 1 über die Sperrklinken (112) verdrängt dargestellt ist. Dieser Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) gleitet frei relativ zu dem oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) herauf oder herab, bis die Sperrklinken (112) in die ringförmige Rille (118) einrasten. Auf diese Weise kann das Prüfventil (10) wie in 1B dargestellt anfänglich zusammen mit dem oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) relativ zu dem Gehäuse (12) und dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) aus der in 1B dargestellten Position nach oben verdrängt werden, so dass die Sperrklinken (112) in die Rille (118) einrasten und dort festgestellt werden, und so dass das Kugelventilteil (70) in seine geschlossene Position rotiert wird.
Andererseits wird der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) darauffolgend auf eine weiter unten noch eingehender beschrieben Art und Weise nach unten in Richtung der normalerweise geöffneten Position des Prüfventils (10) bewegt werden, wenn das Prüfventil (10) zusammen mit dem Kugelventil (70) in einer in 1B dargestellten offenen Position in das Bohrloch eingeführt wird. Wenn der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) sich ausreichend weit nach unten bewegt hat, werden die Sperrklinken (112) an der jeweiligen Stelle in die Rille (118) einrasten und somit den oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) an dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) feststellen, so dass weitere durch den Triebkolben, den Betätigungskolben, oder andere Komponente verursachte und weiter unten noch eingehender beschriebene Bewegungen des Zwischenbetätigungsspindelabschnitts (96) den oberen Betätigungsspindelabschnitt (94) zusammen mit dem Betätigungsarm (86) bewegen werden, um auf diese Weise die Kugel (70) wie gewünscht zwischen ihrer geöffneten und ihrer geschlossenen Position zu rotieren. Die Betätigungsspindelmontage (92) wird sich dann relativ zu dem Gehäuse (12) nach oben bewegen, um das Kugelventil (70) auf eine geschlossene Position zu rotieren, und wird sich weiter relativ zu dem Gehäuse (12) nach unten bewegen, um das Kugelventilteil (70) auf seine geöffnete Position zu rotieren.
Der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) wird eng in einen Hohlraum (119) innerhalb des Nippels (20) mit dem Auslaß eingeschoben, welcher weiter eine O-Ring Dichtung (120) umfasst. Der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) umfasst ausserdem eine sich radial nach aussen ausdehnende Flansch (122).
Eine ringförmige Spülschlammkammer (130) ist zwischen dem Nippel (20) mit dem Auslaß und dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) definiert. Ein oder mehrere Powerports (132) sind radial durch den Nippel (20) mit dem Auslaß positioniert, um einen Bohrlochringraum, welcher das Prüfventil (10) umgibt, mit der Spülschlammkammer (130) zu verbinden.
Eine ringförmige Öltriebkammer (134) ist zwischen dem Triebgehäuseabschnitt (22) und dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) definiert.
Ein Betätigungskolben (136) kann in die ringförmige Öltriebkammer (134) eingeschoben werden, wobei dieselbe eine äussere Dichtung (138) umfasst, welche sie gegen den Triebgehäuseabschnitt (22) abdichtet, und eine innere Dichtung (140), welche sie gegen den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) abdichtet. Der Betätigungskolben (136) präsentiert eine obere Seite (133) und eine untere Seite (135).
Der Betätigungskolben (136) isoliert Bohrlochflüssigkeit, und besonders Spülschlamm, welcher aus der hydraulischen Flüssigkeit, die normalerweise aus Öl besteht, aus der Öltriebkammer (134) in den Powerport (132) hinein eintritt.
Der Betätigungskolben (136) ist über ein unteres Gewinde (124) mit der Lastübertragungshülse (126) verbunden, welche in der Nähe ihres unteren Endes vier nach innen hervorstehende Lastübertragungsansätze präsentiert. Einer dieser Ansätze ist in 1C mit der Nummer (128) dargestellt. Die Lastübertragungsansätze (128) präsentieren nach oben ausgerichtete Kontaktflächen (128a). Eine Laufrolle (hier nicht dargestellt) mit einem etwas grösseren Durchmesser ist um den Innenumfang der Lastübertragungshülse (126) herum positioniert. Eine Lagereinsetzöffnung (hier auch nicht dargestellt) durchbricht die Lastübertragungshülse (126) in der Nähe der Laufrolle.
Ein Spaltring (139) und ein Ansatz (147) umgeben und befestigen den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) und schränken die aufwärtige axiale Bewegung der Sperrklinkenhülse (127) im Verhältnis zu dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) ein. Ein weiterer Spaltring (149) umgibt und befestigt den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) in der Nähe des unteren Endes der Sperrklinkenhülse (127), um die abwärtige axiale Bewegung der Sperrklinkenhülse (127) einzuschränken.
Mit Bezugnahme auf 1C und 3 umgibt hier eine Sperrklinkenhülse (127) den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) und wird lose in die Lastübertragungshülse (126) eingeschoben. Die Sperrklinkenhülse (127) ist auf dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) axial rotierbar. Die Aussenoberfläche der hier beispielsweise dargestellten Sperrklinkenhülse (127) ist in 3 geoffenbart. Ein ausgefräster Bereich (129) befindet sich in der Nähe des unteren Endes und auf dem Aussenumfang der Sperrklinkenhülse (127). Dieser ausgefräste Bereich (129) repräsentiert einen Teil mit einer ausreichend reduzierten Dicke auf der Sperrklinkenhülse (127), welcher es den Lastübertragungsansätzen (128) der Lastübertragungshülse (126) ermöglicht, frei innerhalb desselben Bereichs hin und her bewegt zu werden. Die lasttragenden Ansätze (131), welche nach unten ausgerichtete Kontaktflächen (131a) präsentieren, befinden sich in der Nähe des unteren Endes der Sperrklinkenhülse (127). Vorzugsweise vier nach aussen ausgerichtete lasttragende Ansätze (121a) sind um den Aussenumfang der Sperrklinkenhülse (127) herum angeordnet und so positioniert, dass sie in ergänzendem Kontakt mit den Lastübertragungsansätzen (128) der Lastübertragungshülse (126) stehen. Der Aussenumfang der Sperrklinkenhülse (127), welche so geformt und so gross ist, dass sie ein Lager empfangen kann, umfasst eine Lagerschlitzrille (133). Die Lagerschlitzrille (133) umfasst eine erste Lagerstopposition (133a), eine zweite Lagerstopposition (133b), eine dritte Lagerstopposition (133c), und eine vierte Lagerstopposition (133d), welche mit Hilfe der Phantomlinien in 3 dargestellt sind. Die hier vorhandene Lagerinstallationsrille (135) ist tiefer als die Lagerschlitzrille (133). Es wird vorgezogen, dass sich zwei verschiedene Anordnungen von Lagerschlitzrillen (133) an sich gegenüber liegenden Seiten der Sperrklinkenhülse (127) befinden. Auf die gleiche Art und Weise sollten zwei solcher ausgefrästen Bereiche (129) mit hervorstehenden lasttragenden Ansätzen (131) vorhanden sein. Wenn die Lastübertragungsansätze (128) an den lasttragenden Ansätzen (131) der Sperrklinkenhülse (127) befestigt sind, kann eine aufwärtige axiale Last auf dieselbe Sperrklinkenhülse (127), den Ansatz (147), und den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) übertragen werden, so dass das Kugelventil (70) durch ein aufwärtiges Druckdifferential auf der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) geschlossen werden kann. Das aufwärtige Belasten des Betätigungskolbens (136) veranlasst die Lastübertragungshülse (126) dazu, ihre aufwärtige Last durch das Befestigen der Lastübertragungsansätze (128) mit den lasttragenden Ansätzen (131) auf die Sperrklinkenhülse (127), den Ansatz (147), und damit auf die Betätigungsspindelmontage (92) zu übertragen.
Die Sperrklinkenhülse (127) und die Lastübertragungshülse (126) werden durch das Einstecken eines Lagers (137) in die Einstecköffnung operativ in eine Sperrklinkenmontage verwandelt, wenn die Einstecköffnung auf die Installationsrille (135) der Sperrklinkenhülse (127) ausgerichtet wird. Durch das Manipulieren der Sperrklinkenhülse (137) kann das Lager (137) dann in die Laufrolle eingeschlossen und in der Lagerschlitzrille (133) hin und her bewegt werden. Während des Betriebs funktioniert dieses Arrangement als eine wahlweise zu betätigende Lastübertragungsmontage, welche ein Umsetzen der axialen Bewegung der Lastübertragungshülse (126) in eine Bewegung des Lagers (137) entlang der Lagerschlitzrille (133) umsetzt und die Sperrklinkenhülse (127) im Verhältnis zu der Lastübertragungshülse (126) rotiert und, wie weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll, die Lastübertragungsansätze (128) der Lastübertragungshülse (126) wahlweise mit den lasttragenden Ansätzen (131) der Sperrklinkenhülse (137) in Kontakt bringt.
Wenn das Prüfventil (10) in das Bohrloch eingeführt wird, während sich das Kugelventil (70) in einer geöffneten Position befindet, befindet sich das Lager (137) anfänglich in seiner ersten Lagerstopposition (133a). In dieser Position stehen die Lastübertragungsansätze (128) mit den lasttragenden Ansätzen (131) auf eine solche Art und Weise in Kontakt, dass die Sitze (128a) mit den Sitzen (131a) in Kontakt stehen und ein Übertragen einer axialen Last über dieselben hinweg ermöglichen werden. Eine axiale abwärtige Bewegung der Lastübertragungshülse (126) wird eine Bewegung des Lagers (137) innerhalb der Laufrolle und entlang der Lagerschlitzrille (133) auf dessen zweite Lagerstopposition (133b) verursachen. Die Sperrklinkenhülse (127) wird dann leicht rotiert, und die Lastübertragungsansätze (128) werden aus ihrem Kontakt mit den Lastübertragungsansätzen (131) herausbewegt. Von dieser Position wird eine aufwärtige Bewegung der Lastübertragungshülse (126) eine Bewegung des Lagers (137) innerhalb der Laufrolle und entlang der Lagerschlitzrille (133) auf dessen dritte Lagerstopposition (133c) verursachen. Während dieser Bewegung verbleiben die Lastübertragungsansätze (128) weiter ausser Kontakt mit den lasttragenden Ansätzen (131), und werden um dieselben herum auf solche Punkte hin verlegt, die neben dem ausgefrästen Bereich (129) liegen. Von dieser Position wird eine abwärtige Bewegung der Lastübertragungshülse (126) eine Bewegung des Lagers (137) entlang der Lagerschlitzrille (133) in Richtung ihrer vierten Lagerstopposition (133d) verursachen. Die Lastübertragungsansätze werden daraufhin unter die lasttragenden Ansätze (131) bewegt und verbleiben ausser Kontakt mit denselben. Letztendlich wird eine axiale aufwärtige Bewegung der Lastübertragungshülse (126) das Lager (137) von seiner vierten Lagerstopposition (133d) zurück auf seine erste Lagerstopposition (133a) bewegen. Die Sperrklinkenhülse (127) wird daraufhin rotiert, und die Lastübertragungsansätze (128) der Lastübertragungshülse (126) werden wieder mit den lasttragenden Ansätzen (131) der Sperrklinkenhülse in Kontakt gebracht.
Mit Bezugnahme auf 1D wird hier weiter ein ringförmiger Triebkolben (142) dargestellt, welcher fest an der Betätigungsspindelmontage (92) angebracht ist und zwischen einem nach unten ausgerichteten Ansatz (144) eines Sprengrings, welcher an dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) angebracht ist, und einem oberen Ende (146) des unteren Betätigungsspindelabschnitts (98) in Position gehalten wird. Der Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) und der untere Betätigungsspindelabschnitt (98) werden über ein Gewinde (148) miteinander verbunden, nachdem der Triebkolben (142) unter dem Ansatz (144) um den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) herum platziert wurde.
Der Triebkolben (142) umfasst einen Ansatz (145), welcher an dem Ansatz (144) des Zwischenbetätigungsspindelabschnitts (96) befestigt ist. Bei der hier geoffenbarten Ausführung wird der Ansatz (144) des Zwischenbetätigungsspindelabschnitts (96) von einem Feststellring erstellt, welcher in einer Rille festgestellt wird, welche auf dem Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) geformt ist.
Der Triebkolben (142) umfasst eine obere Seite (141) und eine untere Seite (143). Der Triebkolben (142) umfasst weiter eine äussere ringförmige Dichtung (150), welche eine verschiebbare Dichtung gegen die Wand eines inneren zylindrischen Hohlraums (152) des Triebgehäuseabschnitts (22) erzeugt, und eine innere ringförmige Dichtung (154), welche eine Dichtung gegen den Zwischenbetätigungsspindelabschnitt (96) erzeugt.
Der Triebkolben (142) umfasst eine Flüssigkeitsübertragungsmontage (151), welche die Übertragung von Flüssigkeit über den Triebkolben (142) hinweg ermöglicht. Diese Flüssigkeitsübertragungsmontage (151) ist in 2 schematisch dargestellt. Die Flüssigkeitsübertragungsmontage (151) umfasst ein Druckablaßventil (250) und einen Flüssigkeitseinschränker (248). Das Druckablaßventil (250) sollte einen ausreichend grossen Widerstand bieten, so dass es sich erst dann öffnen wird, wenn der Ringraum einem Druck der zweiten Stufe ausgesetzt wird, welcher über dem Druck der ersten Stufe liegt, und welcher für das Bewegen des Triebkolbens (142) und des Ventils (70) zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position erforderlich ist. Das Ablaßventil (250) wird daher so eingestellt, dass es sich während des Normalbetriebs des Prüfventils (10) nicht öffnen wird. Wenn das Prüfventil (10) deshalb durch das Erhöhen des Ringraumdrucks auf zum Beispiel 1,000 psi über den hydrostatischen Bohrlochringraumdruck normal betrieben wird, wird das Druckablaßventil (250) einen Druck fordern, der grösser ist 1,000 psi (6.9 MPa), um dasselbe zu öffnen.
Der Flüssigkeitseinschränker (248) verlangsamt die Übertragung von Flüssigkeit von der oberen Seite (141) auf die untere Seite (143) des Triebkolbens (142). Die Füssigkeitsübertragungsmontage (151) umfasst weiter ein Rückschlagventil (252), welches gegenüber des Druckablaßventils (250) und des Flüssigkeitseinschränkers (248) positioniert ist. Dieses Rückschlagventil (252) ermöglicht einen uneingeschränkten Durchfluss von Flüssigkeit von der unteren Seite (143) zu der oberen Seite (141) des Triebkolbens.
Wenn der Triebkolben (142) aufgrund eines Druckdifferentials über demselben relativ zu dem Gehäuse (12) nach unten bewegt wird, bewegt sich die Betätigungsspindelmontage (92) in demselben auf eine solche Weise, dass das Kugelventilelement (70) auf seine geöffnete Position bewegt wird. Ein rapider Anstieg des Bohrlochringraumdrucks wird unverzüglich auf die obere Seite (141) des Triebkolbens (142) übertragen, wobei die Kommunikation mit der unteren Seite (143) des Triebkolbens (142) jedoch verzögert werden wird, so dass ein rapider Anstieg des Bohrlochringraumdrucks ein abwärtiges Druckdifferential über den Triebkolben (142) hinweg erzeugen wird, und denselben auf diese Weise innerhalb des Gehäuses (12) nach unten drücken wird.
Eine abwärtige Bewegung des Triebkolbens (142) innerhalb des Gehäuses (12) wird von der Betätigungsspindelmontage (92) übertragen, um das Kugelventil (70) in Reaktion auf den gesteigerten Bohrlochringraumdruck zu betätigen und auf seine geöffnete Position zu rotieren.
Der untere Betätigungsspindelabschnitt (98) umfasst eine sich radial nach aussen ausdehnende Flansch (156) mit einem unteren, zugespitzten Ansatz (158) und einem oberen zugespitzten Ansatz (160).
Eine Federspannpatronenhalterung (162) umfasst ein unteres Ende, welches über ein Gewinde (164) an einem Verbindungsteil (24) befestigt ist. Eine Reihe von sich nach oben ausdehnenden Spannfingern (166) sind radial nach innen vorgespannt. Jeder Finger (166) umfasst wiederum einen oberen Spannkopf (168), welcher die jeweiligen oberen und unteren zugespitzten Halteansätze (170) und (172) umfasst.
In der in 1 geoffenbarten anfänglichen Position des unteren Betätigungsspindelabschnitts (98) befindet sich der Spannkopf (168) unmittelbar unter der Flansch (156), wobei der obere zugespitzte Halteansatz (170) des Spannkopfes (168) an dem unteren zugespitzten Ansatz (158) der Flansch (156) des unteren Betätigungsspindelabschnitts (98) befestigt ist. Diese Befestigung verhindert eine abwärtige Bewegung der Betätigungsspindelmontage (92) relativ zu dem Gehäuse (12), bis eine ausreichend grosse abwärtige Kraft auf dasselbe auferlegt wird, um ein radiales Wölben der Spannfinger (166) nach aussen und das Überragen derselben über die Flansch (156) hinweg zu verursachen, um auf diese Weise eine abwärtige Bewegung der Betätigungsspindelmontage (92) relativ zu dem Gehäuse (12) zu ermöglichen. Auf die gleiche Weise wird die darauffolgende Befestigung des oberen zugespitzten Ansatzes (160) der Flansch (156) an dem unteren zugespitzten Ansatz (172) des Spannkopfes (168) das Zurückbewegen der Betätigungsspindelmontage (92) auf dessen höchste Position relativ zu dem Gehäuse (12) verhindern, bis ein ausreichend grosses Druckdifferential auf dasselbe aufgelegt wird. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Federspannpatrone (162) so geformt, dass ein Differentialdruck innerhalb eines Bereichs von 500 bis 700 psi (3.4 bis 4.8 MPa) erforderlich ist, um die Betätigungsspindelmontage (92) an der Federspannpatrone (162) vorbei zu bewegen. Die Federspannpatrone (162) verhindert auf diese Weise eine vorzeitige Bewegung der Betätigungsspindelmontage (92) in Reaktion auf unerwartete Änderungen des Ringraumdrucks.
Eine unregelmässig geformte ringförmige Ölbalancierkammer (174) befindet sich zwischen dem Triebgehäuseteil (22) und dem unteren Betätigungsspindelabschnitt (142). Diese Ölbalancierkammer (174) ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit wie zum Beispiel Öl gefüllt.
Eine obere ringförmige Stickstoffkammer (176) befindet sich zwischen dem oberen Gaskammergehäuseteil (26) und dem unteren Betätigungsspindelabschnitt (98). Ein ringförmiger oberer Schwimmkolben oder ein Isolierkolben (178) kann in dieselbe Stickstoffkammer (176) eingeschoben werden.
Eine Reihe von länglichen Durchgängen (180) sind durch einen oberen Abschnitt des oberen Gaskammergehäuseteils (26) hindurch geformt, um die Ölbalancierkammer (174) mit dem oberen Ende der Stickstoffkammer (176) zu verbinden. Der Schwimmkolben (178) isoliert die über demselben befindliche hydraulische Flüssigkeit von einem kompressierten Gas wie zum Beispiel Stickstoff, welches sich unter demselben in der oberen Stickstoffkammer (176) befindet.
Eine ringförmige untere Stickstoffkammer (182) ist zwischen dem unteren Gaskammergehäuseabschnitt (30) und einem oberen inneren rohrförmigen Teil (38) definiert. Eine Reihe von sich in Längsrichtung ausdehnenden Durchgängen (184) sind durch den Gasfüllnippel (28) hindurch geformt und verbinden die oberen Stickstoffkammer (176) mit der unteren Stickstoffkammer (182). Eine quer ausgerichtete Gasfüllöffnung (186) durchschneidet den Durchgang (184), so dass die obere (176) und die untere (182) Stickstoffkammer auf die herkömmliche Art und Weise mit unter Druck stehendem Stickstoff gefüllt werden können. Ein Gasfüllventil (nicht dargestellt) ist in derselben Gasfüllöffnung (186) positioniert, um den Durchfluss von Gas in die Stickstoffkammern hinein zu kontrollieren und dasselbe in diesen Kammern abzudichten. Die Stickstoffkammern (176) und (182) dienen als Akkumulatoren, innerhalb welcher Anstiege des Ringraumdrucks absorbiert werden können, welche durch die Powerports (132) und (214) in das Prüfventil (10) eintreten, was weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll. Diese Stickstoffakkumulatoren balancieren mögliche Drucksteigerungen miteinander aus, und balancieren weiter darauffolgende Reduktionen des Ringraumdrucks, um auf diese Weise den gespeicherten Druck abzulassen und ein umgekehrtes Druckdifferential innerhalb des Prüfventils (10) zu erzeugen.
Ein unterer Schwimmkolben oder Isolierkolben (188) ist verschiebbar in dem unteren Ende der unteren Stickstoffkammer (182) positioniert. Dieser umfasst eine äussere ringförmige Dichtung (190), welche denselben gegen einen inneren Hohlraum (192) des unteren Gaskammergehäuseabschnitts (30) abdichtet. Der Kolben (188) umfasst weiter eine ringförmige innere Dichtung (193), welche denselben gegen eine äussere zylindrische Oberfläche (195) des oberen inneren rohrförmigen Teils (38) abdichtet.
Der untere Isolierkolben (182) isoliert damit das Stickstoffgas in der unteren Stickstoffkammer (182) über demselben von einer hydraulischen Flüssigkeit wie zum Beispiel Öl, welches in dem untersten Teil der Kammer (182) unter dem Kolben (188) enthalten ist.
Mit Bezugnahme auf 1H und 4 wird hier eine ringförmige Mehrbereichsdosierkassette (194) in Längsrichtung zwischen der inneren rohrförmigen Teilverbindung (40) und dem Dosierkassettengehäuse (32) dargestellt, und diese ist weiter radial zwischen dem Dosierkassettengehäuse (32) und dem unteren inneren rohrförmigen Teil (42) positioniert. Die Mehrbereichsdosierkassette (194) ist mit Hilfe der obig identifizierten Komponente befestigt und ist so einstellbar, dass sie Flüssigkeiten über einen weiten Bereich von Differentialdrucken messen kann. Die Dosierkassette (194) umfasst eine äussere ringförmige Dichtung (196), welche dieselbe gegen den inneren Hohlraum des Dosierkassettengehäuses (32) abdichtet. Die Mehrbereichsdosierkassette (194) umfasst ringförmige innere Dichtungen (198), welche dieselbe gegen eine zylindrische Aussenoberfläche (200) des unteren inneren rohrförmigen Teils (42) abdichten.
Ein oberes Ende der Mehrbereichsdosierkassette (194) ist über eine Reihe von länglichen Durchgängen (202), welche in das radiale äussere Teil der inneren rohrförmigen Teilverbindung (40) eingeschnitten sind, mit der unteren Stickstoffkammer (182) verbunden.
Mit Bezugnahme auf 1I umfasst die Mehrbereichsdosierkassette (194) hier einen einstellbaren Widerstandsdurchflußpfad, welcher hier allgemein mit (204) ausgezeichnet ist, und durch welchen die darüber befindlichen Öldurchgänge (202) mit einem rohrförmigen Durchgang (208) unter derselben verbunden wird, welcher zu einer unteren, mit Öl gefüllten Ausgleichskammer (210) führt. Ein unterster Schwimmkolben oder Isolierkolben (212) kann in eine Ausgleichskammer (210) eingeschoben werden und isoliert das darüber befindliche Ö1 von Bohrlochflüssigkeiten wie zum Beispiel Spülschlamm, welcher unter demselben durch eine Ausgleichsöffnung (214) eintritt, welche durch die Wand des unteren Ölkammergehäuseabschnitts (34) definiert ist.
Einzelheiten einer repräsentativen Mehrbereichsdosierkassette (194) sind am besten aus der vergrösserten Ganzteilansicht in 4 ersichtlich. Die Kassette (194) umfasst vier Durchflußeinschränker (206, 207, 209 und 211). Jeder dieser Durchflußeinschränker umfasst eine kleine Öffnungsdüse, welche den Durchfluß von Flüssigkeit aus der Ausgleichskammer (210) in Richtung der Öldurchgänge (202) einschränkt, so dass sie auf diese Weise eine Zeitverzögerung während der Übertragung des aufwärts in Richtung der unteren Seite (143) des Triebkolbens (142) und der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) steigenden Bohrlochdrucks erzeugen. Die Durchflußeinschränker dienen ausserdem dem Erzeugen einer Zeitverzögerung während der Reduktion des Ringraumdrucks und dem Ablaßen von gespeichertem Druck innerhalb der Stickstoffkammern (176) und (182), denn dieser gespeicherte Druck wird versuchen, durch die Ausgleichsöffnungen (214) hindurch zurück in den Ringraum zu entweichen. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt der erste Durchflußeinschränker (206) einen Widerstand von 6.08 k-lohm, und der zweite Durchflußeinschränker (207) erzeugt einen Widerstand von 14.5 k-lohm, und der dritte Durchflußeinschränker (209) erzeugt einen Widerstand von 27.3 k-lohm, und ein vierter Durchflußeinschränker (211) erzeugt einen Widerstand von 46.8 k-lohm. Die Flüssigkeitsdurchflußeinschränker mit den vorgenannten Flüssigkeitswiderständen sind von Lee Company in Westbrook, Connecticut, erhältlich.
Die ringförmigen Rillen (213, 215, 216, 217 und 218) umgeben den Aussenumfang der Kassette (194). Diese Rillen sind ausreichend gross für eine Übertragung von Flüssigkeit um den Umfang der Kassette (194) herum, wenn dieselbe Kassette (194) mit innerhalb der Struktur des Gehäuses (12) befestigt wird. Es ist eine untere Flüssigkeitseingangsöffnung (205) vorhanden, welche für den Empfang von Flüssigkeit aus dem ringförmigen Durchgang (208) unter derselben adaptiert ist. Es ist weiter ein Flüssigkeitsschutzrohr (219) in der Nähe des unteren Teils der Kassette (194) vorhanden, welches gegen eine Flüssigkeitsverbindung mit dem Durchgang (208) geschlossen werden kann. Es sind weiter zwei obere Flüssigkeitsausgangsöffnungen (221, 222) in der Nähe des oberen Teils der Kassette (194) vorhanden. Das Flüssigkeitsschutzrohr (223) ist gegen eine Flüssigkeitsverbindung mit dem Durchgang (202) über demselben geschlossen. Ein oberes (224) und ein untere (226) Siebrohr verdecken die Enden der Kassette (194).
Drei Gewindeplugs (225, 227 und 228) befinden sich innerhalb des umliegenden Gehäuses (12). Diese Plugs sind für das Einstecken in und das Entfernen aus der Aussenseite des Gehäuses (10) mit einem korrekten Werkzeug wie zum Beispiel einem Schraubenschlüssel adaptiert. Wenn dieselben eingesteckt sind, formen die Plugs eine flüssigkeitsdichte Dichtung mit Hilfe von inneren und äusseren elastomerischen O-Ring Dichtungen, wie weiter unten noch eingehender beschrieben werden soll. Die Durchgänge (229) und (231) verbinden den Standort des Plugs (225) mit den jeweiligen Rillen (213) und (215) und ermöglichen eine Flüssigkeitsverbindung zwischen denselben. Auf die gleiche Weise verbinden die Durchgänge (233) und (235) den Standort des Plugs (227) mit den jeweiligen Rillen (216) und (215), und die Durchgänge (237) und (239) den Standort des Plugs (228) mit den Rillen (217) und (218). Diese Durchgänge sollten ausreichend gross geformt sein, so dass Flüssigkeit dazu neigen würde, durch die Durchgänge hindurch von einer Rille zu einer anderen zu fliessen, anstatt auf einem Parallelpfad durch einen Flüssigkeitseinschränker hindurch zu fliessen.
Die Plugs werden für ihre Fähigkeit ausgewählt, die Flüssigkeitsverbindung zwischen diesen Durchgängen, und daher auch zwischen den Rillen, wahlweise zu blockieren. Auf diese Weise kann der Durchflußpfad (204) so umgeleitet werden, dass er durch einige oder alle der Flüssigkeitseinschränker hindurch verläuft. Beispiele der Plugs (225) und (228) sind hier als allgemein ähnlich dargestellt, und ein jeder umfasst eine äussere elastomerische O-Ring Dichtung (241), welche in Teil ihrer Einsteckenden umgibt, welche eine Flüssigkeitsdichtung erzeugt, wenn der Plug innerhalb des Plugloches festgestellt wird. Der Plug (228) unterscheidet sich jedoch darin von dem Plug (225), dass er eine weitere innere O-Ring Dichtung (243) umfasst, welche ein Teil des Einsteckendes desselben umgibt. Plugs ohne diese innere O-Ring Dichtung, wie zum Beispiel Plug (225), werden hier allgemein als offene Plugs bezeichnet. Plugs mit einer inneren O-Ring Dichtung (243) werden hier allgemein als geschlossene Plugs bezeichnet. Das Ersetzen eines offenen Plugs (225) durch einen geschlossenen Plug wird in einem Blockieren des Flüssigkeitsdurchflusses von dem naheliegenden Durchgang (229) und in den Durchgang (231) hinein resultieren. Geschlossene Plugs können deshalb als Durchflußpfadumleitungen angesehen werden.
Der Durchflußpfad (204) kontrolliert den Durchfluß von Öl von oberhalb der Ausgleichskammer (210) bis zu der Unterseite des unteren Isolierkolbens (188). Wenn eine Änderung des Differentialdrucks auftritt, kann Öl zurück in Richtung der Ausgleichskammer (210) und entlang des gleichen Durchflußpfades (204) fliessen. Bei der in 4 geoffenbarten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst der Durchflußpfad (204) eine Einlaßöffnung (205) und mindestens eine Flüssigkeitsauslaßöffnung (221) oder (222).
Wenn die Komponente wie in 4 dargestellt konfiguriert sind, und wenn vorausgesetzt wird, dass der Plug (227) ein geschlossener Plug für das Blockieren eines Flüssigkeitsdurchflusses zwischen den naheliegenden Durchgängen (233) und (235) ist, umfasst der Durchflußpfad (204) die Einlaßöffnung (205), einen ersten Durchflußeinschränker (206), eine ringförmige Rille (213), die Durchgänge (229) und (231), und die Flüssigkeitsauslaßöffnung (222). Da Flüssigkeit nur durch den Flüssigkeitseinschränker (206) fliessen wird, wird der Durchflußpfad (204) einen Widerstand von 8.08 k-lohm bieten.
Das Auswechseln von zwei der Plugs wird einen zweiten Durchflußeinschränker (207) zu dem Durchflußpfad (204) hinzufügen. Wenn der Plug (225) ein geschlossener Plug ist, und wenn der Plug (227) ein geöffneter Plug ist, und wenn der Plug (228) ein geschlossener Plug ist, umfasst der Durchflußpfad (204) die Einlaßöffnung (205), einen ersten Durchflußeinschränker (206), eine ringförmige Rille (213), ein Schutzrohr (219), einen zweiten Durchflußeinschränker (207), eine ringförmige Rille (216), die Durchgänge (233) und (235), eine weitere ringförmige Rille (215), und die Auslaßöffnung (222).
Wenn die Plugs so ausgewechselt werden, dass die Plugs (225) und (227) geschlossen, und er Plug (228) geöffnet sind, wird der Durchflußpfad (204) einen dritten Durchflußeinschränker (209) umfassen. In dieser Konfiguration wird der Durchflußpfad (204) eine Einlaßöffnung (205), einen ersten Durchflußeinschränker (206), eine ringförmige Rille (213), ein Schutzrohr (219), einen zweiten Durchflußeinschränker (207), eine ringförmige Rille (216), einen dritten Durchflußeinschränker (209), ein Schutzrohr (223), die Durchgänge (237) und (239), die ringförmige Rille (218), und die Auslaßöffnung (222) umfassen.
Wenn die Plugs letztendlich so ausgewechselt werden, dass die Plugs (225, 227, und 228) alle geschlossene Plugs sind, wird Flüssigkeit durch alle vier Durchflußeinschränker gezwungen. Der Durchflußpfad (204) wird nun die Einlaßöffnung (205), den ersten Durchflußeinschränker (206), die ringförmige Rille (213), das Schutzrohr (219), den zweiten Durchflußeinschränker (204), die ringförmige Rille (216), den dritten Durchflußeinschränker (209), das Schutzrohr (223), die ringförmige Rille (217), den vierten Durchflußeinschränker (211), und die Auslaßöffnung (221) umfassen.
Eine Mehrbereichsdosierkassette, welche gemäß dieser bevorzugten Ausführung konstruiert ist, wird eine Flüssigkeitsdurchflußeinschränkung entlang des Durchflußpfades (204) liefern, welche durch das wahlweise Anwenden von geöffneten und geschlossenen Plugs von 8.08 k-lohm bis 96.68 k-lohm variiert werden kann. Obwohl verschiedene Werkzeuggrössen und hydrostatische Druckbereiche bestimmte Durchflußeinschränkungen diktieren werden, ist dieser Einschränkungsbereich allgemein nützlich für Werkzeuge, die für einen hydrostatischen Druck von zwischen 2 psi und 14 psi entworfen wurden. Eine Kassette für diesen Einschränkungsbereich ist für ein Werkzeug mit einem Aussendurchmesser von 5 Zoll (127 mm) optimal.
Das Gehäuse (12) kann allgemein als eine erste druckübertragende Durchgangsvorrichtung (236) für das Verbinden des Bohrlochringraums mit der oberen Seite (141) des Triebkolbens (142) umfassend beschrieben werden. Diese erste druckübertragende Durchgangsvorrichtung (236) umfasst einen Powerport (132), eine ringförmige Spülschlammkammer (130), und eine Öltriebkammer (134).
Das Gehäuse (12) kann weiter allgemein als eine zweite druckübertragende Durchgangsvorrichtung (238) für das Verbinden des Bohrlochringraums mit der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) umfassend beschrieben werden. Diese zweite druckübertragende Durchgangsvorrichtung (238) umfasst eine Öltriebkammer (134), eine Ölbalancierkammer (174), einen länglichen Durchgang (180), eine obere Stickstoffkammer (176), einen länglichen Durchgang (184), eine untere Stickstoffkammer (180), die länglichen Durchgänge (202), den Durchflußpfad (204) der Mehrbereichsdosierkassette (194), den ringförmigen Durchgang (108), eine Ausgleichskammer (210) und eine Ausgleichsöffnung (214).
Das Druckablaßventil (250) wurde für das Ablaßen von Druck aus der ersten Durchflußdurchgangsvorrichtung (236) und in die zweite Durchflußdurchgangsvorrichtung (238) hinein entworfen, wenn das Druckdifferential zwischen denselben die Einstellung des Ablaßventils (250) übersteigt.
Die Mehrbereichsdosierkassette (194) und die verschiedenen darin enthaltenen Durchgänge und Komponente können allgemein als eine Haltevorrichtung beschrieben werden; welche in der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (238) für das Verzögern über eine ausreichend lange Zeitspanne der Kommunikation eines ausreichend grossen Anteils einer Änderung des Bohrlochringraumdrucks an die untere Seite (135) des Betätigungskolbens (136) positioniert ist, so dass ein Druckdifferential auf der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) denselben Betätigungskolben (136) relativ zu dem Gehäuse (12) aufwärts bewegen kann. Diese Haltevorrichtung erhält weiter einen ausreichend grossen Anteil einer Änderung des Bohrlochringraumdrucks innerhalb des zweiten druckübertragenden Durchgangs aufrecht und ermöglicht auf diese Weise ein Ausgleichen des Differentials zwischen dem Druck des ersten und des zweiten druckübertragenden Durchgangs.
Das Kugelventil (70) kann allgemein als ein Betätigungselement (70) beschrieben werden, welches operativ mit dem Triebkolben (142) und dem Betätigungskolben (136) für das Bewegen derselben zusammen mit dem Betätigungskolben (136) auf eine erste geschlossene Position, und zusammen mit dem Triebkolben (142) auf eine zweite geöffnete Position assoziiert ist. Der Fachmann wird hier sofort erkennen, dass das Prüfventil (10) mit einer verschiedenen Anordnung des Kugelventils und dessen Betätigungsmechanismus auch so konstruiert werden könnte, dass es während einer Änderung des Bohrlochringraumdrucks in seiner geschlossenen Position verbleiben würde.
NORMALBETRIEB DES PRÜFVENTILS (10)
In seinem normalen Modus wird das Kugelventil (70) durch das Steigern und Reduzieren des Ringraumdrucks zwischen dem hydrostatischen Druck und dem Druck der ersten Stufe über demselben geöffnet und geschlossen. Wenn wir daher voraussetzen, dass wir mit einem hydrostatischen Ringraumdruck und einem geschlossenen Kugelventil (70) beginnen wird das Prüfventil (10) auf eine solche Art und Weise für das Einführen in das Bohrloch zusammengestellt, dass die Lastübertragungsansätze (128) auf die lasttragenden Ansätze (131) ausgerichtet sind. Der Betrieb des Prüfventils (10) in seinem normalen Modus wird durch das folgende Beispiel deutlicher beschrieben. Wenn die erste Druckstufe über dem hydrostatischen Druck nur zum Beispiel als 1000 psi (6.9 MPa) über dem hydrostatischen Druck angenommen wird, wird eine ausreichend grosse Änderung des Ringraumdrucks von dem hydrostatischen Druck das Kugelventil (70) zwischen seiner geöffneten und seiner geschlossenen Position hin und her bewegen. Die zweite Stufe des Drucks über dem hydrostatischen Druck kann weiter nur zum Beispiel als 2000 psi (13.8 MPa) über dem hydrostatischen Druck angenommen werden. Das Druckablaßventil (250) kann bei einem Differentialdruck betätigt werden, welcher irgendwo zwischen dem Druck dieser ersten und zweiten Stufen liegt, zum Beispiel bei einem Druckdifferential innerhalb des Bereichs von 1200 bis 1400 psi (8.3 bis 9.7 MPa). Wenn dieser Differentialdruck auf das Ablaßventil (250) auferlegt wird, wird sich dieses öffnen und einen langsamen, dosierten Ausfluß von hydraulischer Flüssigkeit aus der Öltriebkammer (134) durch den Durchflußeinschränker (248) hindurch und in die Ölbalancierkammer (174) hinein ermöglichen.
Wenn das Prüfventil (10) innerhalb des Bohrlochs auf die gewünschte Position eingestellt worden ist, während sich das Kugelventil (70) in seiner geschlossenen Position befindet, wird ein Druckanstieg auf den Bohrlochringraum auferlegt, so dass der Druck ausserhalb des Gehäuses (12) auf die erste Druckstufe über dem hydrostatischen Druck angehoben wird. Der Füssigkeitsdruck wird dann durch den Powerport (132) und entlang die erste druckübertragende Durchgangsvorrichtung (236) auf die Spülschlammkammer (130) übertragen, um dort einen Druck auf den Betätigungskolben (136) auszuüben und denselben Betätigungskolben (136) nach unten zu bewegen. Der Flüssigkeitsdruck wird dann durch die Flüssigkeit innerhalb der Öltriebkammer (134) hindurch auf den darunter liegenden Triebkolben (142) übertragen. Wenn der Druck der ersten Stufe auf den Triebkolben (142) auferlegt wird, wird die Betätigungsspindelmontage (92) nach unten bewegt und das Kugelventil (70) geöffnet. Der Druckanstieg innerhalb der ersten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) folgt der Bewegung des Triebkolbens (142) nach unten und wird mit Hilfe des darin enthaltenen kompressierten Stickstoffs innerhalb der Stickstoffkammern (176) und (182) gespeichert.
Es sollte dabei beachtet werden, dass eine verschiebende Menge von Flüssigkeitsdruck zur gleichen Zeit, innerhalb welcher derselbe nach unten und entlang der ersten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) und durch den Powerport (132) hindurch übertragen wird, nach oben und entlang der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (238) durch die Ausgleichsöffnung (214) hindurch übertragen wird. Das Kugelventil wird jedoch weiter geöffnet bleiben, da die Befestigungsvorrichtung der Mehrbereichsdosierkassette (194) die Übertragung des Anstiegs des Bohrlochringraumdrucks von dem unteren länglichen Durchgang (208) auf den darüber liegenden länglichen Durchgang (202) verzögern wird. Als ein Resultat dieser Verzögerung wird der Druck innerhalb der ersten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) grösser sein als der Druck, welcher während der Verzögerung innerhalb der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (238) enthalten ist, und wird deshalb das Kugelventil (70) öffnen.
Wenn der Anstieg des Bohrlochringraumdrucks innerhalb der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) von dem länglichen Durchgang (208) durch die Dosierkassette (194) hindurch auf den länglichen Durchgang (202) übertragen worden ist, wird der Druck der ersten Stufe in den Stickstoffkammer (176) und (182) gespeichert, und das Druckdifferential zwischen den ersten und zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtungen wird nach einer gewissen Zeitspanne relativ ausbalanciert.
Wenn es wünschenswert ist, das Kugelventil (70) während des normalen Betriebsmodus zu schliessen, kann der Ringraumdruck auf den hydrostatischen Druck reduziert werden und auf diese Weise mit Hilfe des innerhalb der Stickstoffkammern (176) und (182) gespeicherten Drucks ein umgekehrtes Druckdifferential sowohl innerhalb der ersten wie auch innerhalb der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) und (238) erzeugen. Die Dosierkassette (194) verzögert die Übertragung des Druckdifferentials innerhalb der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (238) von Durchgang (202) auf Durchgang (208) nach unten, und erhält auf diese Weise eine gesteigerte Druckstufe innerhalb der oberen Abschnitte der zweiten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (328) aufrecht. Das obere Druckdifferential innerhalb der ersten druckübertragenden Durchgangsvorrichtung (236) drückt den Betätigungskolben (136) auf der unteren Seite (135) nach oben. Diese aufwärtige Bewegung wird durch die Lastübertragungshülse (126), die Sperrklinkenhülse (127) und den Ansatz (147) hindurch auf die Betätigungsspindel (96) übertragen. Das Kugelventil (70) wird dann zurück auf seine geschlossene Position bewegt.
FESTSTELLEN DES PRÜFVENTILS (10) IN DER GEÖFFNETEN POSITION
Wenn gewünscht kann das Prüfventil (10) in einer "festgestellten offenen" Position gehalten werden, so dass das Kugelventil (70) während darauffolgenden Änderungen des Bohrlochringraumdrucks durch ein Auferlegen eines Drucks der zweiten Stufe über dem hydrostatischen Druck, welche über der ersten Stufe über demselben liegt, auf den Ringraum zwischen dem hydrostatischen und dem Druck der ersten Stufe über dem hydrostatischen Druck in einer geöffneten Position verbleibt, wonach derselbe Druck dann reduziert wird. Die Fähigkeit, dieses Werkzeug auf diese Weise festzustellen, ist besonders dann von Nutzen, wenn der Betreiber weitere Ringraumdruck-empfindliche Werkzeuge innerhalb der Testerkette betreiben möchte, ohne die Konfiguration des Prüfventils (10) zu ändern. Bei dem vorgenannten Beispiel beträgt der Druck der zweiten Stufe 2.000 psi (13.8 MPa). Der Flüssigkeitsdruck wird auch hier wieder durch den Powerport (132) in die Spülschlammkammer (130) hinein übertragen und drückt den Betätigungskolben (136) und den Triebkolben (142) in eine abwärtige Richtung, um das Kugelventil (70) wie zuvor zu öffnen. Dieser Druckanstieg wird unverzüglich auf der oberen Seite (141) des Triebkolbens (142) registriert, obwohl die Übertragung desselben mit Hilfe des Dosierens durch die Flüssigkeitsübertragungsmontage (151) verzögert wird, so dass der Triebkolben (142) und die Betätigungsspindelmontage (92) sich relativ zu dem Gehäuse (12) schnell nach unten und auf diese Weise das Kugelventil (70) in eine geöffnete Position bewegen werden. Während dieser anfänglichen Bewegung wird sich der Betätigungskolben (136) eine der Verdrängung des Triebkolbens (142) entsprechend weite Strecke nach unten bewegen. Wenn der Bohrlochringraumdruck jedoch auf 2.000 psi (13.9 MPa) gehalten wird, wird dieses Druckdifferential dann über dem Ablaßventil (250) des Triebkolbens (142) erscheinen, welches sich öffnen und den langsamen, dosierten Durchfluß von Flüssigkeit durch den Durchflußeinschränker (248) ermöglichen wird, was wiederum eine abwärtige Bewegung des Betätigungskolbens (136) in Richtung des Triebkolbens (142) ermöglichen wird. Wenn sich der Betätigungskolben (136) und die Lastübertragungshülse (126) nach unten bewegen, wird das Lager (137) aus seiner ersten Lagerstopposition (133a) auf seine zweite Lagerstopposition (133b) bewegt. Diese Bewegung verursacht das Lösen der Lastübertragungsansätze (128) von den lasttragenden Ansätzen (131) durch eine abwärtige Bewegung der Lastübertragungshüle (126). Die abwärtige Bewegung des Betätigungskolbens (136) und der Lastübertragungshülse (126) wird letztendlich von einem Ansatz (144) eingeschränkt.
Wenn der Bohrlochringraumdruck daraufhin zurück auf den hydrostatischen Druck reduziert wird, wird auch der Druck in der Spülschlammkammer (130) reduziert, und der Betätigungskolben (136) kann sich danach wieder aufwärts bewegen. Das Lager (137) kann daraufhin aus seiner zweiten Lagerstopposition (133b) auf eine dritte Lagerstopposition (133c) bewegt werden. Obwohl hier wieder ein Druckdifferential über dem Triebkolben (142) und ein grösserer Druck auf der unteren Seite (143) des Triebkolbens (142) erzeugt wird, wird die aufwärtige Bewegung des Triebkolbens (142) von dem Ansatz (144) eingeschränkt. Der Druck auf der unteren Seite (143) des Triebkolbens (142) wird dann durch den uneingeschränkten aufwärtigen Durchfluß von Flüssigkeit durch das Ventil (252) innerhalb der Flüssigkeitsübertragungsmontage (151) des Kolbens (142) reduziert. Die aufwärtige Bewegung des Betätigungskolbens (136) wird durch den Kontakt desselben mit dem Nippel (20) mit dem Auslaß eingeschränkt. Der Druck auf der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) wird nicht auf die Betätigungsspindel (96) übertragen, denn die Lastübertragungsansätze (128) der Lastübertragungshülse (126) stehen nicht mit den lasttragenden Ansätzen (131) der Sperrklinkenhülse (127) in Kontakt. Der Ringraumdruck kann auf diese Weise ohne ein Schliessen des Kugelventils (70) reduziert werden.
Der Bohrlochringraumdruck kann beliebig oft zwischen dem hydrostatischen und dem Druck der ersten Stufe geändert werden. Die Lastübertragungshülse (137) und das Lager (137) werden dabei zwischen der dritten Lagerstopposition (133c) und einem Standort, welcher sich zwischen der dritten Lagerstopposition (133c) und einer vierten Lagerstopposition (133d) befindet, hin und her bewegt. Während dieser Änderungen werden die Lastübertragungsansätze (128) ausser Kontakt mit den lasttragenden Ansätzen (131) verbleiben.
Aufgrund der Tatsache, dass der Betriebsdruck des Druckablaßventils (250) lediglich wenige hundert psi (1 psi = 6.89 KPa) über dem normalen Betriebsdruck beträgt wird es ermöglichen, dass einige der Verfahren, welche durchgeführt werden, wenn das Kugelventil (70) offen festgestellt ist, den Öffnungsdruck des Druckablaßventils (250) ein wenig übersteigen werden, und dass deshalb während dieser Verfahren eine kleine Menge von Flüssigkeit durch in eine abwärtige Richtung austreten kann. Dies wird eine geringe Bewegung des Betätigungskolben (136) verursachen, welche jedoch von der normalen Trennung zwischen dem Betätigungskolben (136) und dem Triebkolben (142) absorbiert werden wird.
RÜCKSTELLEN DES PRÜFVENTILS (10) AUF DEN NORMALEN BETRIEBSMODUS
Wenn das Kugelventil (70) wieder geschlossen und das Prüfventil (10) auf seinen normalen Betriebsmodus zurück gestellt werden soll, wird der Bohrlochringraumdruck wieder auf die zweite Druckstufe erhöht, welche über dem Druck der ersten Stufe liegt. Der Betätigungskolben (136) und die Lastübertragungshülse (126) werden folgedessen nach unten bewegt, bis die Lastübertragungshülse (126) mit dem Ansatz (144) Kontakt aufnimmt. Das Lager (137) wird dann vollständig auf seine vierte Lagerstopposition (133d) bewegt. Auf der zweiten Druckstufe wird sich das Druckablaßventil (250) der Flüssigkeitsübertragungsmontage (151) wieder öffnen und einen Durchfluß von Flüssigkeit durch das Druckablaßventil (250) und den Durchflußeinschränker (248) innerhalb des Triebkolbens (142) hindurch ermöglichen.
Nach einer ausreichend langen Zeitspanne, während welcher Flüssigkeit durch den Triebkolben (142) hindurch nach unten fliesst, kann der Ringraumdruck wieder auf den hydrostatischen Druck reduziert werden, um das Kugelventil (70) zu schliessen. Ein uneingeschränkter aufwärtiger Durchfluß von Flüssigkeit durch das Rückschlagventil (252) wird nun wieder hergestellt, und ein aufwärtiges Druckdifferential wird auf der unteren Seite (135) des Betätigungskolbens (136) erzeugt und bewegt denselben im Verhältnis zu dem Gehäuse (12) nach oben. Das Lager (137) wird nun aus seiner vierten Lagerstopposition (133d) zurück auf seine erste Lagerstopposition (133a) bewegt, und die Lastübertragungsansätze (128) werden durch eine aufwärtige Bewegung der Lastübertragungshülse (126) wieder mit den lasttragenden Ansätzen (131) in Kontakt gebracht. Wie weiter oben schon beschrieben wird eine aufwärtige Lastübertragung eine aufwärtige Bewegung der Betätigungsspindel (92) erzeugen und das Kugelventil (70) schliessen, und das Prüfventil (10) wieder auf seinen normalen Betriebsmodus zurückstellen.
BETRIEBSMETHODEN FÜR DAS PRÜFVENTIL (10)
Die allgemeinen Betriebsmethoden für das Prüfventil (10) sind wie folgt: wie weiter oben schon beschrieben wird das Prüfventil (10) innerhalb einer Bohrlochtesterkette zusammengestellt, welche eine Reihe von anderen Geräten umfasst, und welche dann auf eine gewünschte Position in ein Bohrloch herabgelassen wird. Ein Packer derselben Testerkette wird dann gegen die Wände des Bohrlochs eingestellt, um den Bohrlochringraum zwischen der Testerkette und dem Bohrlochbereich über der Höhe der Untergrundformation abzudichten, die getestet werden soll. Dies isoliert den Bohrlochringraum über dem Packer von dem Bohrlochbereich unter demselben Packer. Der Druck innerhalb des Bohrlochringraums über dem Packer wird dann gesteigert und kann dazu angewendet werden, die verschiedenen Werkzeuge der Bohrlochtesterkette zu kontrollieren, um auf diese Weise einen wahlweisen Flüssigkeitsdurchfluß von unter dem Packer in eine aufwärtige Richtung durch die Testerkette hindurch zu ermöglichen. Das eigentliche Fließtesten des Bohrlochs wird mit Hilfe des in derselben enthaltenen Fließprüfventils (10) kontrolliert.
Obwohl das Fließprüfventil (10) in 1 in einer anfänglichen Position geoffenbart ist, in welcher es mit einem geöffneten Kugelventil (70) in das Bohrloch eingeführt werden kann, wird der Fachmann auf diesem Gebiet sofort erkennen, dass eine andere typische Anordnung das Einführen des Prüfventils (10) mit einem geschlossenen Kugelventil (70) in das Bohrloch umfasst. Dies wird ganz einfach mit Hilfe der Originalanordnung des Prüfventils (10) erreicht, so dass die Sperrklinken (112) in der Rille (118) befestigt sind, und so dass das Kugelventil (70) in seiner geschlossenen Position zusammen mit dem Betätigungsarm (92) relativ zu dem Gehäuse (12) nach oben bewegt wird, so dass ein Feststellen der Sperrklinken (112) in der Rille (118) möglich ist. In beiden Fällen sollte jedoch das Prüfventil (10) anfänglich so konfiguriert werden, dass die Sperrklinkenhülse (127) und die Lastübertragungshülse (126) das Lager (137) innerhalb der Lagerschlitzrille (133) und in der ersten Lagerstopposition (113a) beinhalten, und dass die Lastübertragungsansätze (128) an den lasttragenden Ansätzen (131) anliegen.
Wenn das Prüfventil (10) sich in der gerade beschriebenen Position befindet und das Kugelventil 70) geschlossen ist, kann die Testerkette auf die gewünschte Position in das Bohrloch eingeführt werden. Der Packer wird dann festgestellt, um den Bohrlochringraum abzudichten. Danach kann das Prüfventil (10) wie weiter oben schon beschrieben wie gewünscht entweder in seinem normalen Betriebsmodus betätigt oder offen festgestellt werden. Die Fähigkeit, das Kugelventil (70) in seiner geöffneten Position zu belassen, wenn der Bohrlochringraumdruck erhöht wird, ermöglicht weiter das Herausziehen der Bohrlochtesterkette aus dem Bohrloch, während das Kugelventil (70) geöffnet ist, und somit das Entleeren der Testerkette während desselben Herausziehens aus dem Bohrloch.

Claims

Ein druckaktiviertes Ringraumwerkzeug, welches das Folgende umfasst: ein Werkzeuggehäuse und ein Meßgerät (194) innerhalb des Werkzeuggehäuses, wobei das Meßgerät (194) einen Durchflußpfad mit einem einstellbaren Widerstand für das Messen von Flüssigkeit bietet, und wobei das vorgenannte Meßgerät das Folgende umfasst: – a) einen Flüssigkeitsdurchflußpfad (204) für das Durchführen von Flüssigkeit durch denselben; (b) einen Flüssigkeitsdurchflußeinschränker (206, 207, 209, 211), welcher betrieben werden kann, um den Flüssigkeitsdurchfluß durch den vorgenannten Flüssigkeitsdurchflußpfad einzuschränken; (c) ein Gerät (225, 227, 228) für das wahlweise Verbinden des Flüssigkeitsdurchflußeinschränkers mit dem Durchflußpfad, so dass der Flüssigkeitsdurchfluß durch denselben Durchflußpfad eingeschränkt wird.
Ein Gerät nach Anspruch 1, bei welchem die Vorrichtung für das wahlweise Verbinden des Durchflußeinschränkers mit dem Durchflußpfad eine Durchflußpfadumleitung umfasst, welche den Flüssigkeitsdurchfluß innerhalb des Durchflußpfades wahlweise durch den Flüssigkeitsdurchflußeinschränker umleitet.
Ein Gerät nach Anspruch 2, bei welchem die Durchflußpfadumleitung einen entfernbaren Plug (225, 228) umfasst, welcher innerhalb des Flüssigkeitsdurchflußpfades bewegt werden kann, um auf diese Weise den Flüssigkeitsdurchfluß durch den vorgenannten Durchflußeinschränker (206, 207, 209, 211) hindurch umzuleiten.