DE69915873T2

DE69915873T2 - Vorrichtung und verfahren zur entnahme einer flüssigkeitsprobe im bohrloch

Info

Publication number: DE69915873T2
Application number: DE69915873T
Authority: DE
Inventors: David Neil CORRIGAN; Quentin Peter William Jalan Mualana MORGAN; Lawson William SMITH
Original assignee: Expro North Sea Ltd
Current assignee: Expro North Sea Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2019-12-04
Also published as: EP1137862A2; CA2354128C; DE69915873D1; AU771730B2; NO320016B1; EP1137862B1; AU1573300A; WO2000034624A3; US6702017B1; CA2354128A1; NO20012769D0; NO20012769L; WO2000034624A2; GB9827077D0; ATE262642T1; BR9916089A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch und ein Verfahren zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch.
Die Erfindung betrifft insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, eine sogenannte Einphasen- oder Monophasenentnahmevorrichtung, und das zugehörige Verfahren.
Es gibt viele Situationen, wo es wünschenswert ist, ein Fluidmaterial zu entnehmen, sei es als ein Gas, eine Flüssigkeit, oder eine Mischung aus beidem, und seine Beschaffenheit zu bestimmen, zum Beispiel seine physikalische und chemische Zusammensetzung, um Information über den Ursprung des Fluids, von welchem die Probe entnommen worden ist, zu erhalten. Bei einigen solcher Gelegenheiten kann die Probe bei einer Reihe von Umgebungsbedingungen – wie zum Beispiel Druck und Temperatur – entnommen und danach einer ganz unterschiedlichen Reihe von Bedingungen für eine Analyse unterzogen werden, so daß sich, falls ungeschützt, der Zustand der Probe – zum Beispiel seine physikalische und chemische Form – während dieses Wechsels verändern kann, bis der Zustand für das ursprüngliche Fluid nicht länger ausreichend repräsentativ ist. Ein typisches Beispiel dieser Situation tritt auf, wenn Fluide entnommen werden, welche von geologischen Formationen stammen, in welche ein Bohrloch, wie zum Beispiel ein Öl-/Gas-Bohrloch, gebohrt worden ist. Am Grunde des Bohrlochs, welches in einer Tiefe von mehreren Meilen liegen kann, sind Druck und Temperatur hoch – möglicherweise mehrere Hunderte Atmo sphären, und im unteren Hunderte von Grad Celsius-Bereich. Während das Formationsfluid bei diesen Umgebungsbedingungen ein Einphasen-Fluid sein kann, kann trotzdem eine Probe dieses Fluids, welches zu ganz unterschiedlichen Umgebungsbedingungen an die Oberfläche transportiert ist (insbesondere Druck und Temperatur – oftmals bezeichnet als NAP, Normal Atmospheric Pressure = normaler Atmosphärendruck, oder als NTP, Normal Temperature and Pressure = normale Temperatur und Druck), wo es analysiert werden soll, um nützliche Informationen über das Bohrloch preiszugeben, leicht in zwei oder mehrere verschiedene Phasen separiert werden – wie zum Beispiel eine flüssige Phase, eine Gasphase (ursprünglich in der Flüssigkeit gelöst), und eine feste Phase (ursprünglich in der Flüssigkeit gelöst oder in Lösung mit der Flüssigkeit).
Als solche ist die separierte Probe nicht länger tatsächlich repräsentativ für das ursprüngliche Fluid – oder wenigstens nicht in einer leicht verständlichen Art und weise – und hat so viel von seinem Wert verloren. Tatsächlich kann es in bestimmten Fällen unmöglich sein, das ursprünglich entnommene Fluid zu rekonstituieren.
Einphasen-Entnahme-Vorrichtungen sind bekannt. Zum Beispiel offenbart die Druckschrift WO 91/12411 (Oilphase sampling services = Ölphasen-Entnahmeverfahren) eine Bohrlochfluid-Entnahmevorrichtung und ein Verfahren zum Gewinnen von einphasigen Kohlenwasserstoffproben aus tiefen Bohrlöchern. In dieser Druckschrift wird die Entnahmevorrichtung in die erforderliche Tiefe herabgelassen, eine interne Probenkammer wird geöffnet, um Bohrlochfluid in einer kontrollierten Rate hineinzulassen, wobei sodann die Probenkammer automatisch abgedichtet wird. Die Bohrlochfluidprobe wird hohem Druck unterworfen, um die Probe in ihrer ursprünglichen einphasigen Form zu erhalten, bis sie analysiert werden kann. Die Probe wird durch einen hydraulisch angetriebenen Dämpferkolben unter Druck gesetzt, welcher von Hochdruckgas angetrieben wird, welches auf einen weiteren Dämpferkolben wirkt. Sobald die Entnahme zum Beispiel durch einen internen Taktgeber gestartet ist, ist die gesamte Abfolge automatisch.
Druckschrift GB 2 252 296A (Exal Sampling Services) offenbart eine Anordnung, welche druckausgeglichen ist, so daß, wenn der Behälter an die Oberfläche gehoben wird und der Umgebungsdruck und die Temperatur abfallen, erstens die Probe selbst versiegelt wird, um zu vermeiden, daß sie sich bei dem reduzierten Druck ausdehnt (und separiert) und zweitens der ursprüngliche Umgebungsdruck in positiver Weise trotz jeglicher Temperaturänderung aufrechterhalten wird, welche versucht, eine korrespondierende Druckänderung herbeizuführen (so daß Temperatur-induzierter Druckabfall und Phasenseparation vermieden werden). Dieses Ziel wird durch eine Entnahmevorrichtung erreicht, wobei die Probenkammer, in welcher die Probe selbst aufgenommen und gelagert ist, in abdichtender Weise an einem Ende durch eine bewegbare Abtrennung zu der anderen Seite hin geschlossen ist, auf welche entweder direkt oder indirekt (über ein Pufferfluid) eine Quelle eines in geeigneter Weise unter Druck gesetzten Gases angewendet wird.
Die zuvor genannten Entnahmevorrichtungen benutzen im wesentlichen Kompensationstechniken, das heißt die unter Druck gesetzten Gase wirken auf die Probe, um den Druckabfall in der Probe aufgrund des Temperaturabfalls auszugleichen. Diese Entnahmevorrichtungen erfordern daher die Bereitstellung eines Gasreservoirs und komplizierte Mechanismen, um Druck auf die Probe auszuüben, um Druckänderungen aufgrund von Temperaturreduktion auszugleichen.
Druckschrift SU 368 390 (MAMUNA et al) offenbart eine Vorrichtung zum Entnehmen von Proben aus Formationsöl, ein schließlich eines Gehäuses, einer Aufnahmekammer mit einem Kolben, und eines Einlaßventils, wobei die Aufnahmekammer mit einer elektrischen Heizung ausgestattet ist, welche mit einem in dem Kolben befestigten Thermometer verbunden ist, mit dem Ziel des Erhaltens der Eigenschaften des Formationsöls in der entnommenen Probe.
Druckschrift WO 96/12088 (OILPHASE SAMPLNG SERVICES) offenbart eine Bohrlochfluid-Entnahmevorrichtung und ein Verfahren zum Entnehmen von Reservoir-Fluidproben aus tiefen Bohrlöchern. In dieser Druckschrift wird die Entnahmevorrichtung in die erforderliche Tiefe herabgelassen, eine interne Probenkammer wird geöffnet, um Bohrflochfluid bei kontrollierter Rate hereinzulassen, und die Probenkammer wird sodann automatisch abgedichtet. Die Temperatur des entnommenen Bohrlochfluids wird bei der oder nahe der ursprünglichen bei Entnahme herrschenden Temperatur aufrechterhalten, um das volumetrische Schrumpfen, sonst ausgelöst durch Temperaturreduktion, zu vermeiden, Ausfällen von Bestandteilen aus der Probe zu verringen, und/oder den anfänglichen einphasigen Zustand der Probe aufrecht zu erhalten. Die Probenkammer ist thermisch isoliert, ausgestattet mit einer elektrisch heizbaren Probenheizung, welche eine hohe Wärmekapazität aufweist, und/oder auf Probentemperatur vorgeheizt.
Ein Problem mit herkömmlichen einphasigen Entnahmevorrichtungen ist, daß die Vorrichtung zum Gebrauch innerhalb eines Bohrstrangs herabgesenkt werden muß. Die Vorrichtung muß daher einen geringeren Durchmesser als ein vorbestimmter äußerer Durchmesser aufweisen. Jedoch sollte die Vorrichtung auch so kurz wie möglich sein, um zum Beispiel zu vermeiden, daß die Vorrichtung festklemmt oder sich innerhalb des Bohrstrangs "aufhängt".
Es ist eine Aufgabe wenigstens eines Aspektes der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme im Stand der Technik zu umgehen oder zu verringern.
Es ist eine weitere Aufgabe wenigstens eines Aspektes der vorliegenden Erfindung, eine Probenkammer mit optimaler Größe innerhalb einer Vorrichtung mit besonderen äußeren Abmessungen (Außendurchmesser und Länge) bereitzustellen.
Diese Aufgaben befassen sich mit der allgemeinen Lösung des Bereitstellens einer Bohrlochfuid-Entnahmevorrichtung mit einer evakuierten Kammer, welche wenigstens einen Teil einer Probenkammer umgibt, einer äußeren Wand der evakuierten Kammer, welche an eine äußere Wand der Vorrichtung angrenzt oder vorzugsweise diese bildet.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrlochfluid-Entnahme-Vorrichtung bereitgestellt, wie im hier beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
In solch einer Vorrichtung bewirkt der evakuierte Mantel, daß die Probe im ursprünglich entnommenen Zustand erhalten wird, zum Beispiel in einphasiger Form (bei der ursprünglichen Temperatur).
In vorteilhafter Weise ist die Probenkammer im wesentlichen innerhalb des evakuierten Mantels enthalten.
Vorzugsweise umfaßt der evakuierte Mantel erste und zweite röhrenartige Körper, wobei der erste röhrenartige Körper die äußerste Wand des Mantels umfaßt, und der zweite röhrenartige Körper innerhalb des ersten röhrenartigen Körpers angeordnet ist, wobei eine evakuierte Kammer zwischen den beiden Körpern bereitgestellt wird.
In bevorzugter Weise ist die evakuierte Kammer durch einen longitudinalen ringförmigen Raum zwischen den Körpern ausgebildet.
Der Druck in dem ringförmigen Raum beträgt etwa 0,689*10^–2 N/m² (10^–7 PSI) und 0,689*10^–6 N/m² (10^–11 PSI) und typischerweise etwa und 0,689*10^–3 N/m² (10^–8 PSI).
In bevorzugter Weise sind der erste und zweite Körper einstückig ausgebildet, wobei sie wenigstens an einem Ende verbunden sind.
Weiterhin ist bevorzugt, daß die Probenkammer mit einem dritten ringförmigen Körper ausgebildet ist, welcher wenigstens teilweise innerhalb des zweiten röhrenförmigen Körpers angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise sind Probentemperaturaufrechterhaltungsmittel bereitgestellt, vorzugsweise zwischen den zweiten und dritten röhrenförmigen Körpern.
Vorzugsweise umfassen die Temperaturaufrechterhaltungsmittel eine Mehrzahl von Heizelementen, welche mit Abstand in Längsrichtug voneinander zwischen dem zweiten und dritten röhrenartigen Körper angeordnet sind.
In vorteilhafter Weise sind die Heizelemente von einer solchen Größe, daß sie Wärmeverlust an ihren jeweiligen Orten auszugleichen suchen.
In vorteilhafter Weise sind ein erstes und zweites Heizelement an einem ersten und zweiten Ende des dritten röhrenartigen Körpers angeordnet, welche leistungsstärker sind als jedes der Heizelemente der Mehrzahl von Heizelementen. Vorteilhafterweise ist das zweite Heizelement leistungsstärker als das erste Heizelement.
Vorzugsweise umfassen die Temperaturaufrecherhaltungsmittel weiterhin wenigstens einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Fluidprobe.
Vorzugsweise mißt der wenigstens eine Temperatursensor die Temperatur einer äußeren Wand des dritten röhrenartigen Körpers.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Steuern eines Zugangs einer Probe in die Probenkammer.
Die Zugangssteuermittel können einen Dämpferkolben umfassen, welcher in steuerbarer Weise in Längsrichtung innerhalb der Probenkammer bewegbar ist.
Die Zugangssteuermittel können weiterhin Mittel zum in steuerbarer Weise Bewegen des Dämpferkolbens umfassen.
Die Mittel zum steuerbaren Bewegen können ein weiteres Fluid und Mittel zum steuerbaren Reduzieren von Druck des weiteren Fluids umfassen.
Vorzugsweise ist der Kolben an einer Kolbenstange angebracht und entlang dieser bewegbar.
Die Kolbenstange kann einen Kolbenstopp an einem Ende aufweisen, welcher ausgebildet ist, um den Hub des Kolbens an diesem Ende der Kolbenstange zu begrenzen.
Die Kolbenstange kann weiterhin einen Stopfen am anderen Ende tragen.
In vorteilhafter Weise sind die Enden der Probenkammer durch den Kolbenstopp und den Stopfen begrenzt.
Die Vorrichtung kann auch mit einer oder mehreren Probenauslaßöffnungen ausgebildet sein, wobei die Auslaßöffnungen von den Einlaßöffnungen verschieden sein können.
Die Vorrichtung kann auch Mittel zum Entfernen einer Probe aus der Probenkammer bereitstellen.
Die Probenentfernungsmittel können erste und zweite Öffnungen umfassen, welche mit ersten und zweiten äußeren Enden der Probenkammer kommunizieren. Daher kann im Gebrauch eine Pumpe zwischen den ersten und zweiten Öffnungen angeschlossen werden, um so einen differentiellen Druck zwischen den ersten und zweiten Enden der Probenkammer auszuüben, wodurch eine Bewegung der Probenkammer innerhalb der Vorrichtung hin zu einer oder mehreren Probenauslaßöffnungen bewirkt wird.
Im Gebrauch kann ein Probentransferbehälter mit einer oder mehreren Probenauslaßöffnungen über ein oder mehrere Ventile verbunden werden, um so einen steuerbaren Transfer der Probe von der Probenkammer zu dem Probenbehälter zuzulassen.
Vorteilhafterweise kann der Transferbehälter einen weiteren Dämpferkolben umfassen, welcher innerhalb einer Transferkammer angeordnet ist.
Bevorzugterweise weist die Transferkammer im wesentlichen das gleiche Volumen wie die Probenkammer auf.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bohrlochfluid-Entnahmeverfahren bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen einer Bohrlochfluidentnahmevorrichtung mit einer Probenkammer, welche wenigstens teilweise innerhalb eines evakuierten Mantels enthalten ist, wobei eine äußerste Wand des Mantels an eine äußerste Wand der Vorrichtung angrenzt oder eine äußerste Wand der Vorrichtung bildet;
Herabsenken der Vorrichtung in ein Bohrloch herab zu einem Ort, wo ein Bohrlochfluid entnommen werden soll;
Einführen einer Probe in die Probenkammer mittels steuerbarer Einführmittel;
Abdichten der Probenkammer;
Zurückziehen der Probe zur Oberfläche, während im wesentlichen die Temperatur der Probe aufrechterhalten wird;
Entfernen der Probe aus der Probenkammer in eine Kammer eines Probentransferbehälters.
Durch ein solches Verfahren wird versucht, die Probe in ihrem ursprünglich entnommenen Zustand zu erhalten, zum Beispiel in Einphasenform (und bei der im Wesentlichen ursprünglichen Temperatur).
Dies kann erzielt werden, da die Probenkammer ein vorbestimmtes Volumen aufweist; daher wird auch, durch den Versuch, die Temperatur aufrechtzuerhalten, der Druck der Probe aufrechterhalten.
In vorteilhafter Weise werden beim Einschleusen der Probe in die Probenkammer Temperatur und Druck außerhalb der Vorrichtung durch geeignete Meßmittel gemessen und durch Speichermittel gespeichert.
Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrlochfluidentnahmevorrichtung einschließlich einer Probenkammer und eines wenigstens teilweise evakuierten Mantels bereitgestellt, welcher wenigstens ein Teil der Probenkammer umgibt, wobei der evakuierte Mantel erste und zweite röhrenartige Körper mit einem wenigstens teilweise evakuierten ringförmigen Raum dazwischen umfaßt, wobei die ersten und zweiten Körper integral miteinander ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Körper integral miteinander wenigstens an ersten angrenzenden Enden jedes Körpers oder in der Nähe von ersten angrenzenden Enden jedes Körpers verbunden.
Vorzugsweise kann eine solche integrale Verbindung durch Schweißen, und in vorteilhafter Weise durch Elektroschweißen ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind auch die ersten und zweiten Körper miteinander an zweiten angrenzenden Enden jedes Körpers oder in der Nähe von zweiten angrenzenden Enden jedes Körpers verbunden.
In vorteilhafter Weise kann ein Zentrierteil zwischen den ersten und zweiten Körpern bereitgestellt sein, wobei das Zentrierteil vorzugsweise wenigstens teilweise aus Titan hergestellt sein kann.
Gemäß eines vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bohrlochfluidentnahmevorrichtung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Probenkammer, Heizelemente in thermischer Verbindung mit der Probenkammer und Mittel zum Steuern der Heizelemente einschließlich Mittel zum Messen der Temperatur außerhalb der Vorrichtung umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt:
Speichern einer voreingestellten Temperatur in den Steuermitteln;
Herabsenken der Vorrichtung in ein Bohrloch;
Kontinuierliches Überwachen der Temperatur außerhalb der Vorrichtung in vorbestimmten Intervallen;
Vergleichen der gemessenen externen Temperatur mit der voreingestellten Temperatur, und falls die gemessene externe Temperatur größer ist als die voreingestellte Temperatur, dann Veranlassen, daß die Heizelemente wenigstens einen Teil der Probenkammer auf die gemessene externe Temperatur aufheizen.
In vorteilhafter Weise wird, wenn die Vorrichtung herabgesenkt wird, falls die externe Temperatur größer als die voreingestellte Temperatur ist, die externe Temperatur als die voreingestellte Temperatur gespeichert.
In vorteilhafter Weise wird, wenn die Vorrichtung herabgesenkt wird, auch der Druck außerhalb der Vorrichtung kontinuierlich überwacht, und vorzugsweise wird der höchste externe Druck, welcher überwacht worden ist, in den Steuermitteln gespeichert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine elektronische Taktgeberschaltung und eine Speicher-Registrierschaltung.
Gemäß eines fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrlochfluidentnahmevorrichtung einschließlich einer Probenkammer und Druckablaßmittel bereitgestellt, welche zwischen der Probenkammer und dem Äußeren der Vorrichtung kommunizieren, so daß, im Gebrauch, falls Druck in der Kammer ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, der Druck über die Druckablaßmittel abgelassen wird.
Die Druckablaßmittel können ein Druckablaßventil oder eine zerbrechbare Scheibe umfassen. Die Vorrichtung kann Probentemperaturaufrechterhaltungsmittel umfassen.
Die Bereitstellung der Druckablaßmittel versucht übermäßigen Druckanstieg innerhalb der Probenkammer zu vermeiden, zum Beispiel aufgrund. thermischen Driftens der Temperaturaufrechterhaltungsmittel.
Eine Vorrichtung gemäß entweder des ersten, dritten oder fünften Aspekts, welche hier zuvor erwähnt worden sind, kann in ein Bohrloch über einen Leitungsstrang eingefügt werden und kann zusammen mit ähnlichen Vorrichtungen oder mit anderen Vorrichtungen gekoppelt werden, zum Beispiel Druckmeßspeichergeräten, Erfassungs-Vorrichtungen, Spinner oder dergleichen, und zwar durch mit Gewinde versehenen Verbindungsstücken.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun nur beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1(A) bis (E) eine Reihe von Querschnittsseitenansichten einer Bohrlochfluidentnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Position sind;
2(A) bis (E) eine Reihe von Querschnittsseitenansichten der Bohrlochfluidentnahmevorrichtung der 1(A) bis (E) in einer zweiten Position sind;
3(A) bis (E) eine Reihe von Querschnittsseitenansichten der Bohrlochfluidentnahmevorrichtung der 1(A) bis (E) in einer dritten Position sind;
4 eine Abschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 2(B) ist;
5 eine Abschnittansicht entlang einer Linie B-B aus 2(B) ist;
6 eine Abschnittansicht entlang einer Linie C-C aus 2(B) ist;
7 eine Querschnittsseitenansicht eines Choke-Halters ist, welcher einen Teil der Vorrichtung in 1(A) bis (E) bildet;
8 eine Abschnittsansicht entlang einer Linie D-D in 7 ist;
9 eine Abschnittansicht entlang einer Linie E-E in 7 ist;
10 eine Abschnittansicht entlang einer Linie F-F in 3(E) ist;
11(A) eine schematische perspektivische Ansicht von einer Seite her zu einem Ende und auch zu einem der Heizelemente in vergrößertem Masstab in 11(A) ist, welche an der Probenkammer ausgebildet sind, welche ein Teil der Vorrichtung in 1(A) bis (E) umfaßt;
12 ein schematisches Diagramm der elektronischen Schaltung in Verbindung mit der Vorrichtung der 1(A) bis (E) ist;
13 ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines Taktgeber-Boards ist, welches Teil der elektronischen Schaltung der 12 ist;
14 ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines Registrier-Boards ist, welches einen Teil der elektronischen Schaltung der 12 umfaßt;
15 ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines Heizelemente-Elektronikboards ist, welches einen Teil der elektronischen Schaltung der 12 umfaßt.
Zunächst ist mit Bezug auf 1(A) bis (E) eine Bohrlochfluidentnahmevorrichtung dargestellt, im allgemeinen mit 5 bezeichnet, und zwar gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 5 weist ein erstes Ende 10 auf, welches normalerweise das obere Ende ist, wenn die Vorrichtung 5 in ein Bohrloch hinabgelassen wird, und ein zweites Ende 15, welches normalerweise das untere Ende ist, wenn die Vorrichtung 5 in das Bohrloch hinabgelassen wird.
Der bevorzugte maximale Außendurchmesser der Vorrichtung 5 beträgt etwa 2 Zoll, um so einen einfachen Durchgang der Vorrichtung 5 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung durch einen Innenbogen eines standardmäßigen 2¼'' Testventils (nicht dargestellt) zu ermöglichen.
Die Vorrichtung 5 umfaßt einen Verbinder in der Gestalt einer oberen Verbindung 20, mit welchem die Vorrichtung 5 mit einem Versorgungsstrang, einem Schlick-Strang, einem Elektrik-Strang oder dergleichen verbunden werden kann, um in einem Bohrloch auf- und abbewegt zu werden. Tatsächlich kann die Vorrichtung 5 zusammen mit ähnlichen Vorrichtungen oder mit anderen Bohrlochvorrichtungen aus dem Stand der Technik gekoppelt werden, zum Beispiel durch mit Gewinde versehenen Verbindern.
Ein Ende des oberen Verbinders 20 ist mit Hilfe eines Gewindes mit einem ersten Ende eines Batteriegehäuses 25 verbunden und steht mit diesem in abdichtender Weise in Eingriff, wobei das Batteriegehäuse 25 eine Batteriekammer mit einer Batterie 30 bereitstellt. In dieser Ausführungsform ist die Batterie 30 eine Lithium-Batterie. Die Batterie 30 versorgt alle hiernach beschriebenen elektrischen/elektronischen Komponenten der Vorrichtung 5 mit Strom.
Ein zweites Ende des Batteriegehäuses 25 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Taktgeberboard-Gehäuses 35 verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff. Das Taktgeberboard-Gehäuse 35 stellt eine Taktgeberboard-Kammer 40 bereit, wobei die Kammer 40 ein Taktgeberboard 45 und ein Magnetventil 50 trägt, welches durch das Taktgeberboard 45 gesteuert wird.
Ein zweites Ende des Taktgeberboard-Gehäuses 35 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Spulen-Anschlusses 55 verbunden und steht mit diesem in abdichtender weise in Eingriff.
Ein zweites Ende des Magnetspulen-Stutzens 55 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Puffer-Kammer-Gehäuses 60 verbunden und steht mit diesem in abdichtender Weise in Eingriff. Das Puffer-Kammer-Gehäuse 60 stellt eine Pufferkammer 65 bereit, welche, wenn die Vorrichtung 5 zunächst in das Loch heruntergelassen wird, vor der Entnahme mit Luft gefüllt ist. Weiterhin ist eine Eingangsöffnung 70 des Magnetspulen-Stutzens 55 am zweiten Ende des Magnetspulen-Stutzens 55, welcher mit dem Magnetventil 50 über Verbindung 56 durch den Anschluß 55 in Verbindung steht, mit einem ersten Ende eines Rohrstücks 75 verbunden. Das Rohrstück 75 ist mit einem hydraulischen Fluid gefüllt, zum Beispiel einem Mineralöl.
Ein zweites Ende des Pufferkammergehäuses 60 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Pufferkammer-Ablaß-Stutzen-Gehäuse/Hauptanschlußkomponente 80 verbunden und steht mit diesem in abdichtender Weise in Eingriff. Das Pufferkammer-Ablaß-Stutzen-Gehäuse/Hauptanschlußkomponente 80 stellt eine erste Auslassöffnung 85 bereit, welche mit einem zweiten Ende des Rohrstücks 75 verbunden ist, eine erste Einlassöffnung 90 an einem zweiten Ende des Pufferkammer-Ablaß-Stutzen-Gehäuses, welches mit der ersten Auslassöffnung 85 über einen Choke 68 kommuniziert, einschließlich eines Druckvervielfachers 91, wobei der Vervielfacher 91 den Fluiddruck teilt (reduziert), welcher an der ersten Einlassöffnung 90 abgelesen wird, um einen Faktor 15 zum Beispiel, um einen geringeren Druck an der ersten Auslassöffnung 85 bereitzustellen. Falls daher der Fluiddruck an der ersten Einlaßöffnung 90 103 MN/m² (15000 PSI) beträgt, wäre der Fluiddruck an der ersten Ausgangsöffnung 85 1000 PSI. per Chocke 86 stellt weiterhin ein Druck-aktiviertes Ventil/Strömungsregulator 101 bereit.
Auf diese Weise wird der Fluiddruck zwischen der ersten Einlaßöffnung 90 und der ersten Auslaßöffnung 85 durch den Vervielfacher 91 geteilt, während die Strömungsrate des Fluids, welches von der ersten Einlaßöffnung 90 zu der ersten Auslaßöffnung 85 strömt, gesteuert wird. Diese Steuerung ist für das Steuern des Zeitablaufs der Proben-Akquirierung wichtig, wie im Folgenden ersichtlich wird. Es ist zum Beispiel wichtig, eine Probe nicht zu schnell zu entnehmen, wodurch eine Phasentrennung verursacht wird.
Das Gehäuse/die Komponente 80 beherbergt außerdem einen Druck- und Temperatur-Meßfühler 81, welcher den Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur im Bohrloch vor, während und nach der Zeit der Probenentnahme mißt und solche Information zu einem Registrier-Board 114 oder alternativ zu dem Taktgeber-Board 45 oder zu einem Heizelement-Elektronikboard 115 schickt.
Das zweite Ende des Gehäuses/der Komponente 80 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Heizelementboard-Gehäuses 105 verbunden und steht mit diesem in abdichtender Weise in Eingriff. Das Heizelementboard-Gehäuse 105 stellt eine mit Luft gefüllte Kammer 110 bereit, welche das Registrier-Board 114 und ein Heizelement-Elektronikboard enthält.
Ein zweites Ende des Heizelement-Boardgehäuses 105 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines Verbinderstückes 120 verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff. Das erste Ende des Verbinderstückes 120 stellt eine erste Auslassöffnung 125 bereit, welche mit der ersten Einlassöffnung 90 des Gehäuses/der Komponente 80 über ein erstes Rohrstück 130 verbunden ist.
Ein zweites Ende des Verbinderstückes 120 ist mit einer ersten Einlaßöffnung 140 ausgebildet, welche mit der ersten Auslaßöffnung 125 in Verbindung steht.
Ein zweites Ende des Verbinderstückes 120 ist in fester Weise mit einem ersten Ende eines ersten röhrenartigen Körpers 160 verbunden. Der erste röhrenartige Körper 160 umfaßt eine äußerste Wand der Vorrichtung 5. Der erste röhrenartige Körper 160 ist integral an einem zweiten Ende davon mit einem zweiten röhrenartigen Körper 165 oder in der Nähe des zweiten Endes davon mit einem zweiten röhrenartigen Körper 165 gebildet, so daß die ersten und zweiten röhrenartigen Körper 160, 165 im wesentlichen konzentrisch sind und ein ringförmiger Raum 170 zwischen den zwei Körpern 160, 165 gebildet ist. Der ringförmige Raum 170 ist wenigstens teilweise evakuiert, zum Beispiel auf einen Druck von etwa zwischen 0,689*10^–2 N/m² (10^–7 PSI) und 0,689*(10^–11 PSI), und typischerweise etwa 0,689*10^–3 N/m² (10^–8 PSI). Der ringförmige Raum 170 ist bei dem ersten Ende. des ersten röhrenartiges Körpers 160 oder in der Nähe davon durch einen Abschnitt 161 des Verbinderstückes 120 abgedichtet, wobei der Abschnitt 121 an den ersten röhrenartigen Körper 160 angeschweißt sein kann, zum Beispiel durch Elektroschweißen. Weiterhin ist ein Zentrierteil 175 zwischen den ersten und zweiten röhrenartigen Körper 160, 165 bereitgestellt.
Die ersten und zweiten röhrenartigen Körper 160, 165 und der evakuierte ringförmige Raum 170 bilden daher einen evakuierten Mantel, wobei eine äußerste Wand des Mantels eine äußerste Wand der Vorrichtung 5 umfaßt.
Im wesentlichen konzentrisch innerhalb des zweiten röhrenartigen Körpers 165 enthalten ist ein dritter röhrenartiger Körper 180. Der dritte röhrenartige Körper 180 ist an einem ersten Ende durch einen Endstopp 185 abgedichtet, welcher eine Durchflußöffnung 190 aufweist, wobei Kommunikation zwischen einer Hydraulikkammer 195 des dritten röhrenartigen Körpers 180 und der ersten Eingabeöffnung 140 zuge lassen wird. Die Hydraulikkammer 195 ist anfänglich mit. hydraulischem Fluid gefüllt, zum Beispiel Mineralöl.
Wie aus den 1(D) und 1(E) ersichtlich ist, ist ein weiterer ringförmiger Raum 200 zwischen den zweiten und dritten röhrenartigen Körper 165, 180 angeordnet. Eine Mehrzahl von Heizelementen 205 ist in dem ringförmigen Raum 200 angeordnet. Mit Bezug auf 11(A) und (B) werden die Heizelemente 205 detaillierter dargestellt, welche auf einer äußeren Oberfläche des dritten röhrenartigen Körpers 180 angeordnet sind. Wie ersichtlich ist, sind in dieser Ausführungsform acht Heizelemente entlang der Länge des dritten röhrenartiges Körpers 180 angeordnet. Die Heizelemente 205, welche an jedem Ende des dritten röhrenartigen Körpers 180 angeordnet sind, sind leistungsstärker – das heißt in der Lage, eine größere Wärmemenge abzuführen – als die anderen Heizelemente. Der Grund dafür ist, daß ein Wärmeverlust von den Enden des dritten röhrenartigen Körpers 180 her im Gebrauch größer sein kann.
Wie weiterhin aus 1(D) und (E) und aus 11(A) ersichtlich ist, ist eine Vielzahl von Temperatur-Meßfühlern 210 auf der äußeren Oberfläche des dritten röhrenartigen Körpers 180 angeordnet.
Im Gebrauch erfassen die Temperatur-Meßfühler 210 die Temperatur einer innerhalb des dritten röhrenartigen Körpers 180 enthaltenen Probe über die Wand des dritten röhrenartigen Körpers 180. Die gemessene Temperatur wird mit der ursprünglich entnommenen Temperatur verglichen, welche zum Beispiel auf dem Heizelement-Elektronik-Board 105 gespeichert ist, und falls die gemessene Temperatur unterhalb der ursprünglich entnommenen Temperatur ist, schaltet das Board 105 auf die Heizelemente 205 bis die ursprünglich entnommene Temperatur wieder hergestellt ist.
Ein zweites Ende des ersten röhrenartigen Körpers 160 ist über ein Gewinde mit einem Abschnitt des dritten röhrenartigen Körpers 180 verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff, und zwar angrenzend an ein zweites Ende davon. Das zweite Ende des dritten röhrenartigen Körpers stellt eine Vielzahl von Probenöffnungen 211 über eine Seitenwand davon bereit. In dieser Ausführungsform gibt es vier solcher Probenöffnungen 211. Im Gebrauch werden zwei Probenöffnungen 211 zum Bewegen einer Probe in die Vorrichtung 5 benötigt, während die anderen zwei Probenöffnungen 211 zum Bewegen der Probe aus der Vorrichtung 5 benötigt werden. Wenn daher die Probe in die Vorrichtung 5 bewegt wird, sind die ersten zwei Probenöffnungen 211 offen und die zweiten zwei Probenöffnungen 211 sind durch geeignete Mittel verschlossen, während, wenn die Probe aus der Vorrichtung 5 herausgezogen wird, die ersten zwei Probenöffnung 211 in geeigneter Weise verstopft sind, während die zweiten zwei Probenöffnungen nicht verstopft sind. Diese Anordnung versucht sicherzustellen, daß fremde Teile, wie zum Beispiel Schmutz, nicht die Probe verunreinigen.
Das zweite Ende des dritten röhrenartigen Körpers 180 ist über ein Gewinde mit einem Nockengehäuse 215 verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff. Das Nockengehäuse 215 umfaßt eine konisch zulaufende Ausnehmung 220 zur Aufnahme von federbelasteten Nocken 225, welche von einer Entnahmeanordnung 230 getragen werden, welche in Längsrichtung innerhalb des dritten röhrenartigen Körpers 180 und des Nockengehäuses 215 bewegbar sind.
Die Entnahmeanordnung 230 umfaßt einen Dämpferkolben 235, und eine erste Oberfläche, welche dem unter Druck gesetzten hydraulischen Fluid ausgesetzt ist. Der Kolben 235 ist für eine Bewegung in Längsrichtung auf einer Kolbenstange 240 angebracht. Die Kolbenstange 240 stellt einen Kolbenstopp 245 an einem ersten Ende davon bereit. Weiterhin stellt die Entnahmeanordnung an einem zweiten Ende der Kolbenstange 240 einen Endventilstopfen 244 bereit, welcher einen Endventilkörper 250 trägt. Der Endventilkörper 250 trägt die federbelasteten Nocken 225. Es wird festgestellt, daß der Dämpferkolben 235, der Endventilstopfen 245 und der Endventilkörper 240 alle auf ihren äußeren Oberflächen eine oder mehrere Dichtungen tragen, um so einen abdichtenden Eingriff mit einer inneren Oberfläche des dritten ringartigen Körpers 180 und/oder mit einer internen. Oberfläche des Nockengehäuses 215 bereitzustellen, wenn die Entnahmeanordnung 230 in dem dritten ringartigen Körper 180 und dem Nockengehäuse 215 gehalten und darin bewegt wird.
Die Ausnehmung 220 steht über Durchgangsöffnungen 254 mit einer äußeren Oberfläche des Nockengehäuses 215 in Verbindung, wobei jede eine Inbus-Schraube 255 und einen Filterschirm 260 umfaßt. Im Gebrauch kann eine Vorrichtung (nicht dargestellt) über die Öffnungen 245 an den Nocken 225 angewendet werden, um ein Kollabieren der Nocken 225 zu bewirken, wie hiernach beschrieben wird.
Der Ventilendkörper 250 stellt weiterhin Druckentlastungsmittel 265 (welche vorzugsweise in der Gestalt einer zerbrechbaren Scheibe oder alternativ eines Druckentlastungsventils sein können) und einen von einem Ende davon hervorstehenden Stutzen 270 bereit. Die Druckentlastungsmittel 265 können derart konstruiert sein, daß sie Druck einer Probe innerhalb der Vorrichtung 5 ausgleichen, falls der Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Zum Bewegen einer Probe in die Vorrichtung 5 ist ein zweites Ende des Nockengehäuses 215 über ein Gewinde mit einem ersten Ende eines nasenförmigen Konuses 275 oder einem Verbindungsstück mit einer anderen Vorrichtung verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff. Der nasenförmige Konus 275 umfaßt eine Vielzahl von Einlassöffnungen 280 (in dieser Ausführungsform vier) an einem zweiten Ende davon.
Hervorstehend von dem zweiten Ende des Nockengehäuses 215 und dadurch getragen ist ein Fronteingangstopfen 285 mit einer Durchflußöffnung 290, welche in der Lage ist, den Stutzen 270 aufzunehmen. Der Stutzen 270 trägt eine oder mehrere Dichtungen 285, so daß der Stutzen 270 in abdichtender weise in der Öffnung 290 in Eingriff kommen kann.
Zum Entnehmen einer Probe aus der Vorrichtung 5 wird der nasenförmige Konus 275 durch einen Transferkopf 300 ersetzt. Das Nockengehäuse 215 ist über ein Gewinde mit einem ersten Ende des Transferkopfes 300 verbunden und steht in abdichtender Weise mit diesem in Eingriff. Ein zweites Ende des Transferkopfes 300 stellt einen Pumpverbindungsanschluß 305 bereit. Wie aus 3C ersichtlich ist, stellt das Gehäuse/die Komponente 80 einen weiteren Pumpverbindungsanschluß 310 bereit. Wie hiernach beschrieben wird, können im Gebrauch die Pumpverbindungsanschlüsse 305, 310 mit einer Pumpe (nicht dargestellt) dazwischen verbunden werden, um das Entfernen einer Probe zu bewirken. Alternativ kann das Gehäuse/die Komponente 80 entfernt werden, während der Probendruck aufrechterhalten wird.
Wie aus dem Vorangegangenen entnommen werden kann, wird beim Gebrauch eine Probenkammer 315 durch eine zweite Fläche des Dämpferventils 235, einer inneren Wand des dritten röhrenartigen Körpers 180, und eines Endes des Endventilstopfens 244 gebildet. In dieser Ausführungsform beträgt das Volumen der Probenkammer 315 etwa 300 cm³.
Jedoch ist beabsichtigt, daß in alternativen Ausführungsformen das Volumen der Kammer 315 im Bereich von 300 cm³ bis 600 cm³ und vorzugsweise 350 cm³ bis 500 cm³ beträgt.
Bezüglich der Materialwahl können die ersten und zweiten röhrenartigen Körper 160, 165 jeweils aus Edelstahl hergestellt werden. In dieser Ausführungsform ist der erste röhrenartige Körper 160 konstruiert, um einem Druck von etwa 20000 PSI von außen zu widerstehen. Weiterhin kann der dritte röhrenartige Körper aus rostfreien Incanel hergestellt und konstruiert sein, um einem Druck von etwa 15000 bis 20000 PSI von innen zu widerstehen.
Mit Bezug auf 12 wird ein schematisches Diagramm einer elektronischen Schaltung in Verbindung mit der Vorrichtung 5 dargestellt. Die elektronische Schaltung umfaßt die Batterie 30, welche das Taktgeber-Board 45, das Registrier-Board 114 und das Heizelemente-Elektronikboard 115 mit Strom versorgt. Wie aus 12 ersichtlich ist, ist das Taktgeber-Board 45 mit dem Magnetventil 50 verbunden und steuert dieses. Weiterhin ist das Taktgeber-Board 45 verbunden mit dem Registrierboard 114, so daß zu einer vorbestimmten (programmierbaren) Zeit ein Taktgeber auf dem Taktgeber-Board 45 das Magnetventil 50 aktiviert, welches den Druck- und Temperatur-Meßfühler 81 veranlaßt, sofort Bohrloch-Druck und -Temperatur zu messen und diese Messungen an das Taktgeber-Board 45 weiterzugeben. Das Taktgeber-Board 45 ist weiterhin mit dem Heizelement-Elektronik-Board 115 verbunden, so daß der Temperatur- und Druck-Meßwert zur Entnahme-Zeit, gespeichert in einem Speicher auf dem Taktgeber-Board 45, mit dem Meßwerten der durch die Temperatur Meßfühler 210 gemessenen Temperatur verglichen werden kann, während die Vorrichtung 5 an die Oberfläche zurückgezogen wird, wobei tatsächlich danach, bis die Probe aus der Vorrichtung 5 entfernt ist, das Heizelemente-Elektronikboard 115 dadurch versuchen kann, die ursprünglichen Zustände bei der Entnahme innerhalb der Probenkammer 315 mittels der Heizelemente 205 aufrechtzuerhalten.
Mit Bezug auf 13 umfaßt das Taktgeber-Board 45 einen Regulator 320 zur Stromversorgung des Taktgeber-Boards 45, einen Analog-/Digital-Konverter 325, einen Speicher 330, einen Mikroprozessor 325, und eine Spulensteuerungs-Schaltung 340. Das Taktgeber-Board 140 umfaßt eine Kommunikationsverbindung Rx1, welche Kommunikation zu und von einem Rechner vor und nach Probenentnahme zuläßt, Spulen-Steuerverbindungen S1 und S2 und Kommunikationsverbindung SWC zum Registrier-Board 114.
Mit Bezug auf 14 umfaßt das Registrier-Board 114 einen Regulator 345, eine Kommunikations-Empfangs/Dekodierschaltung 350, einen Analog-/Digital-Konverter 355, einen Mikroprozessor 360, einen Entnahmedruck-/-temperaturspeicher 365, Adressierungsspeicher 370 und einen Flash-Speicher für Datenspeicherung 375. Das Registrier-Board 114 stellt auch Temperatureingangsverbindungen T4, T5, und Druckeingangsverbindungen T6, T7, T8 und T9 von dem Temperatur-/Druck-Meßfühler 81 bereit, als auch eine Kommunikationsausgabeverbindung T12, welche mit einem Rechner nach Zurückziehen der Vorrichtung aus dem Bohrloch verbunden werden kann.
Mit Bezug auf 15 wird nun eine Schaltung des Heizelemente-Elektronik-Boards 215 dargestellt, welche eine Heizelemente-Steuerungsschaltung 380 mit einem Ausgang T14, CH4, T15, CH5, T16, CH6 zu jedem der Heizelemente 205, einem Eingang VBATT von der Batterie 30 und Eingängen Q3, Q5 und Q7 von den Speichern 370 des Registrier-Boards 114 umfaßt.
Das Heizelemente-Elektronikboard 115 stellt auch eine Eingangsschaltung 385 umfassend Eingänge T1, T2 und T3 von den Temperatur-Meßfühlern 210 und Ausgänge CH0, CH1, und CH2 zu dem Analog-/Digital-Konverter 355 des Registrier-Boards 114 bereit.
Im Gebrauch wird der Taktgeber auf dem Taktgeber-Board 45, bevor die Vorrichtung 5 in das Bohrloch abgesenkt wird, so eingestellt, um das Magnetventil 50 nach einer vorbestimmten Zeit zu aktivieren.
Die Vorrichtung 5 wird dann in ein Bohrloch herabgelassen, zum Beispiel in einem Kabelstrang, und zwar in eine erste Position, wie in 1(A) bis (E) dargestellt ist. In dieser ersten Position ist unter Druck gesetztes Hydraulikfluid, zum Bespiel Mineralöl, innerhalb der Hydraulikkammer 195 enthalten. Das unter Druck gesetzte Fluid hält den Dämpferkolben 235 an dem zweiten Ende der Kolbenstange 240 gegen den Endventilstopfen 245. In dieser Position sind die ersten zwei der Probenöffnungen 211 in geeigneter Weise verstopft, während zwei zweite Probenöffnungen 211 offengelassen werden. Jedoch kann Bohrlochfluid nicht über diese Öffnungen 211 in die Vorrichtung 5 eindringen, da die Kraft des auf den Kolben 235 wirkenden unter Druck gesetzten Hydraulikfluids die Kraft des in die Vorrichtung 5 einzudringen versuchenden Bohrlochfluids überschreitet.
Es sollte festgestellt werden, daß die Heizelemente 205 benutzt werden können, um das Hydraulikfluid innerhalb des dritten röhrenartigen Körpers 80 zu heizen. Solch ein Heizen kann an der Oberfläche vonstatten gehen, während die Vorrichtung 5 in das Bohrloch herabgelassen wird, und/oder wenn die Vorrichtung 5 in eine gewünschte Position herabgelassen wird. Auf diese Weise kann der dritte röhrenartige Körper 180 auf eine Temperatur nahe einer erwarteten Probentemperatur vorgeheizt werden, wodurch versucht wird zu vermeiden, daß eine Probe auskühlt, wenn sie in die Probenkammer 315 gelangt.
Nach der vorbestimmten Zeit aktiviert der Taktgeber das Magnetventil 50. Dies bewirkt, daß ein Strömungspfad zwischen dem Rohrstück 75 und der Pufferkammer 65 geöffnet wird, wodurch Mineralöl in die Pufferkammer 65 austreten kann. Dies läßt Hydraulikfluid, das heißt Mineralöl, aus der Hydraulikkammer 195 austreten und in die Pufferkammer 65 über ein erstes Rohrstück 130, Choke 86 und Rohrstück 75 eintreten. Dadurch wird bewirkt, daß der Druck des Hydraulikfluids allmählich unter den Umgebungsdruck im Bohrloch fällt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Kolben 235 sich hin zu dem Kolbenstopp 245 zu bewegen, wodurch eine Probe in die Probenkammer 315 eingelassen wird.
Wenn die Probe in die Probenkammer 315 eintritt, bewegt sich der Kolben 235 hin zu dem Kolbenstopp 245 und berührt diesen letztendlich. Es wird festgestellt, daß ein erstes Ende des Stutzens 270 an einem Ende des Endventilstopfens 245 angebracht ist. Daher ist die effektive Fläche des ersten (oberen) Endes des Endventilstopfens 245 größer als die effektive Fläche des zweiten (unteren) Endes des Endventilstopfens 244. Das heißt, das der effektive Bohrlochfluiddruck, betrachtet am ersten Ende, geringer ist als der effektive Bohrlochfluiddruck betrachtet am zweiten Ende. Daher existiert ein Druckungleichgewicht, welches bewirkt, daß sich die Entnahmeanordnung 230 hin zu. dem ersten Ende des dritten röhrenartigen Körpers 180 bewegt. Solch eine Bewegung dichtet die Probenkammer 315 zu den Öffnungen 211 ab. Fortgesetzte Bewegung verursacht, daß die Nocken 225 mit der Ausnehmung 220 in Eingriff stehen. Auf diese Weise wird eine Bohrlochfluidprobe in die Probenkammer 315 eingeschleust. Die Vorrichtung 5 befindet sich dann in der in 2(A) bis (E) dargestellten Position.
Die Vorrichtung 5 kann dann an die Oberfläche geholt und die Probe aus der Vorrichtung 5, wie hiernach beschrieben, entnommen werden. Bevor jedoch die Probe aus der Vorrichtung entnommen wird, wird die Temperatur und der Druck der Probe innerhalb des festen Volumens der Probenkammer 315 durch Temperatur-Meßfühler überwacht, dann mit ursprünglichen Werten verglichen, welche vom Meßfühler 310 detektiert und dann auf dem Taktgeber-Board 45 gespeichert worden sind, und dann läßt, falls die Temperatur der Probe unter die ursprünglich entnommenen Werte fällt, die Registrier-Board 114-Schaltung die Heizelement-Steuerungsschaltung 380 in steuerbarer Weise die Heizelemente 205 einschalten, bis die ursprünglichen Werte wieder erreicht sind. Auf diese Weise versucht die Vorrichtung 5, die Probe in ihrem ursprünglichen Zustand zu erhalten.
Der eine äußere Wand der Vorrichtung 5 bildende evakuierte Mantel hilft dabei, die Probe in ihrem ursprünglichen Zustand zu halten, und zwar dadurch, daß er versucht, einen Wärmeverlust davon zu reduzieren.
Schließlich kann mit Bezug auf 3(A) bis (E), wenn die Vorrichtung 5 zurückgezogen ist, die Probe von der Vorrichtung 5 über die folgende Prozedur entnommen werden, entweder an Land, zum Bespiel in einem Labor, oder alternativ auf See, falls es die Möglichkeiten zulassen. Zunächst wird der nasenförmige Konus 275 durch einen Transferkopf 300 ersetzt. Zweitens werden die ersten zwei Probenöffnungen verstopft, und die zweiten zwei Probenöffnungen 211 geöffnet und mit einem Transferbehälter über ein Ein-/Aus-Ventil verbunden.
Drittens wird das Taktgeber-Board 45 abgefragt, damit die Temperatur- und Druckwerte, so wie sie bei der Entnahme waren, ausgegeben werden.
Viertens werden die Pumpen-Verbindungsöffnungen 305, 310 mit einer Pumpe (nicht dargestellt) verbunden und der Druck dazwischen mit dem Druck der Probe ausgeglichen.
Fünftens kann eine Vorrichtung (nicht dargestellt) angewendet werden, um die Nocken 225 kollabieren zu lassen.
Die Probe 315 ist dann innerhalb der Vorrichtung 5 frei beweglich.
Als nächstes wird zwischen den Pumpen-Verbindungsöffnungen 305, 310 ein Druckungleichgewicht hergestellt, wodurch bewirkt wird, daß die Probe und die Probenanordnung 230 sich hin zu den zweiten zwei Probenöffnungen 211 bewegt. Proben können dann mit diesen Öffnungen 211 kommunizieren. Schließlich wird das Ein-/Aus-Ventil geöffnet, und eine Probe durch Manipulation des Druckungleichgewichts in den Transferbehälter eingeschleust, während vorsichtig das Volumen der Probe zu jeder Zeit aufrechterhalten wird, wobei auch versucht wird, die Temperatur und den Druck der Probe wie ursprünglich aus dem Bohrloch entnommen zu erhalten.

Claims

Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch, welche zumindest bei Gebrauch, aufweist: eine Probenkammer (315), welche zumindest teilweise von einem zumindest teilweise evakuierten Mantel (170) umgeben ist, wobei eine äußerste Wand des Mantels einer äußersten Wand der Vorrichtung (5) benachbart ist oder eine äußerste Wand der Vorrichtung (5) ausbildet, wobei die Probenkammer zusätzlich von einem separaten ringförmigen Raum (200) umgeben ist, wobei die Probenkammer (315) und der separate ringförmige Raum (200) durch ein röhrenartiges Element (180) getrennt sind, wobei der ringförmige Raum (200) zumindest teilweise von dem zumindest teilweise evakuierten Mantel (170) umgeben ist.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 1, wobei die Probenkammer (315) von dem evakuierten Mantel (170) im Wesentlichen umgeben ist.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der evakuierte Mantel (170) einen ersten und einen zweiten röhrenartigen Körper (160, 165) umfasst, wobei der erste röhrenartige Körper (160) die äußerste Wand des Mantels (170) umfasst und der zweite röhrenartige Körper (165) innerhalb des ersten röhrenartigen Körpers (160) angeordnet ist, wobei eine evakuierte Kammer (170) zwischen den beiden Körpern bereitgestellt wird.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 3, wobei die evakuierte Kammer (170) durch einen longitudinalen ringförmigen Raum zwischen den Körpern ausgebildet ist.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 4, wobei der Druck in dem ringförmigen Raum zwischen etwa 0,689 × 10^–2 N/m² (10^–7 PSI) und 0,689 × 10^–6 N/m² (10^–11 PSI) beträgt.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 5, wobei der Druck in dem ringförmigen Raum etwa 0,689 × 10^–3 N/m² (10^–8PSI) beträgt.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der erste und zweite Körper (160, 165) einstückig ausgebildet sind und wenigstens an einem Ende verbunden sind.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach eine der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Probenkammer (315) mit einem dritten röhrenartigen Körper (180) ausgestattet ist, welcher zumindest teilweise innerhalb des zweiten röhrenartigen Körpers (165) bereitgestellt ist, wobei zwischen dem dritten und dem zweiten röhrenartigen Körper (180, 165) der ringförmige Raum definiert ist, wobei der dritte Körper (180) das röhrenartige Element (180) ist.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Mittel zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Probe bereitgestellt sind.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Mittel zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Probe zwischen dem dritten und dem zweiten röhrenartigen Körper (165, 180) bereitgestellt sind.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 10, wobei die Mittel zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Probe eine Mehrzahl von Heizelementen (205) umfassen, welche mit Abstand in Längsrichtung voneinander zwischen dem zweiten und dritten röhrenartigen Körper (165, 180) angeordnet sind.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 11, wobei die Heizelemente (205) von einer solchen Größe sind, dass sie Wärmeverlust an ihren jeweiligen Orten auszugleichen suchen.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei ein erstes und zweites Heizelement (205) an einem ersten und zweiten Ende des dritten röhrenartigen Körpers (180) angeordnet sind, welche leistungsstärker sind als jedes der Heizelemente der Mehrzahl von Heizelementen.
Vorrichtung (5) zur Entnahme einer Fluidprobe in einem Bohrloch nach Anspruch 13, wobei das zweite Heizelement leistungsstärker ist als das erste Heizelement.