NO144228B - Apparat for undersoekelse av produksjonsevnen av oljebaerende formasjoner. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for undersøkelse

av produksjonsevnen av oljebærende formasjoner som er gjennomtrengt av et borehull, omfattende en mantel med en i det /esent-lige åpen, gjennomgående boring, et kjernerør med en åpen, gjennomgående boring og glidbart anordnet i mante lens boring,

hvor mantelen og kjernerøret er forsynt med forbindelsesinnretninger for.å forbindes med en prøvestreng i borehullet for å tilveiebringe en relativ, teleskopisk glidebevegeIse mellom mantelen og kjernerøret i overensstemmelse med en bevegelse av prøvestrengens øvre ende, mens dens nedre ende er festet til en pakkeinnretning under den formasjon som skal undersøkes,

en ventil med et dreibart, kuleformet ventillegeme i mantelen for regulering av en fluidumstrøm gjennom kjernerørets boring,

samt påvirkninginnretninger tilknyttet kjernerøret og ventilen for åpning og stenging av denne i overensstemmelse med den relative, teleskopiske bevegelse mellom en sammentrukket og en utvidet stilling.

Etter at en oljebrønn er blitt lukket og sementert,

er det vanligvis ønskelig å undersøke formasjonene som brønnen er ført gjennom for å fastslå den antatte produksjonsevne og drivverdigheten i sin alminnelighet. Hertil anvendes en prøvestreng som inneholder forskjellige typer verktøy for bestemmelse av brønnens kapasitet eller produktivitet.

Prøveoperasjonene krever at et parti av brønnborin-

gen utsettes for atmosfærisk eller redusert trykk. Dette skjer ved at prøvestrengen senkes ned i borerøret med prøve-ventilen og prøvekammeret lukket for å hindre at brønnfluidum kommer inn i borerøret. Når strengen er på plass i forma-

sjonen, utvides pakkeren nedenfor prøveapparatet, således at den tetter mot brønnboringsveggen eller mot foringen for å

isolere den formasjon som skal prøves. Over formasjonen opp-rettholdes det hydrostatiske fluidumtrykk i brønnboringen ved hjelp av pakkeren. Brønnfluidet i det isolerte formasjons-område tillates å strømme inn i borstrengen ved at prøve-

ventilen åpnes. Fluidet tillates å strømme videre fra formasjonen for måling av formasjonens produksjonskapasitet. Deretter kan formasjonen avstenges for måling av trykkoppbygnings-hastigheten. Etter at man har fått kurver for strømnings-. målinger og trykkstigningen, kan prøvene innelukkes og prøve-strengen eller testestrengen fjernes fra brønnen.

Vanskeligheten med de tidligere kjente prøveanord-ninger er at de ikke kan åpnes og lukkes et ubestemt antall ganger og ellers at de ikke kan tilveiebringe en helt åpen gjennomgående boring for full strømtesting og for føring av verktøyene gjennom prøveapparatet til borstrengens nedre del.

I noen operasjonsområder, såsom i Nordsjøen, er omkostningene

med fullføring av en brønn og produksjonstesting meget høye, således at det er meget ønskelig å skaffe en maksimal mengde brønndata på grunnlag av en enkel borstammeprøve.

Ved de kjente prøveapparater benyttes strømnings-passasjer gjennom veggene, gjennom ringformede rom eller gjennom begrensede aksiale boringer. Mange av dem kan bare åpnes og lukkes en eneste gang, således at de for hver prøve må

føres opp til overflaten og tilbake inn i hullet sammen med borstrengen når det er ønskelig med ytterligere data angående strømning og det indre trykk eller når det er ønskelig å arbeide med et verktøy i hullet nedenfor prøveapparatet.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et prøveapparat som tillater gjentatt opptak av data om strømning og trykk uten at det er nødvendig å fjerne prøvestrengen fra brønnen, og hvor apparatet gjør det mulig at verktøy kan føres ned gjennom borstrengen til steder beliggende nedenfor prøve-apparatet.

Dette opnnås ved hjelp av oppfinnelsen, idet apparatet omfatter en rørpassasje som består av en første hylse som med sin ene ende er forbundet med mantelens innervegg på den ene side av ventilen, og en annen hylse med en fri ende på den annen side av ventilen, samt forbindelseselementer som er anordnet utenom ventilen mellom første til annen hylse for å holde disse i tett anlegg mot ventilen, og at påvirkningsinnretningen omfatter en drivhylseanordning som er tettende og glidbart anordnet rundt omkretsen av den fri ende av rørpassa-sjen, og at der ennvidere er anordnet utløsbare forbindelsesinnretninger mellom kjernerøret og påvirkningsinnretningen for å forbinde og bryte kjernerørets forbindelse med påvirkningsinnretningen ved et forutbestemt punkt av den teleskopiske b^vegel^e mellom kjernerøret og mantelen for bare å forbinde kjernerøret med påvirkningsinnretningen under en del av den teleskopiske bevegelse for å tilveiebringe positiv åpning og positiv stenging av ventilen under den nevnte del av den teleskopiske bevegelse.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås et brønnprøveappa-rat som omfatter et rørformet hus (mantel) med en gjennomgående boring, samt et kjernerør, også med gjennomgående boring og innrettet til glidende bevegelse i mantelen. Denne glidende bevegelse bevirker åpning og lukking av en kuleventil i mantelens boring. Derved kan prøveapparatet tette mot et høyere trykk enten over eller under kuleventilen når denne er i lukket stilling. Apparatet ifølge oppfinnelsen tillater gjentatte gangers anvendelse uten å måtte trekkes opp hver gang. Apparatet tillater også en lett åpning og stengning av kuleventilen.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen består i at kjernerøret omfatter øvre og nedre deler ag at den utløsbare forbindelse utgjøres 'av smekkinnretninger mellom de øvre og nedre deler for å bringe den ene del til å bevege seg uavhengig av den annen under en del av den relative, teleskopiske bevegelse, og for å forbinde den øvre og nedre del med hinannen for å påvirke ventilen under resten av den relative, teleskopiske bevegelse.

Oppfinnelsen fekal forklares nærmere ved eksempler under henvisning til tegningene, hvis fig. 1a - 1g viser,

når de settes sammen langs de felles bindelinjer a-a til f - f, et riss med høyre side vist som vertikalsnitt og med en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 viser et aksialt enderiss og illustrerer selve anordningen av tapp-påvirkningsinnretningen rundt kuleventilen, fig. 3 og 4 viser sideriss av to tappdrivehylser, fig. 3a og 4a viser snitt av deler av tapphylsene på fig. 3 og 4 etter linje a - a; fig. 5 viser i sideriss en av forbindelsesdelene av tappdriveinnret-ningen med verktøyet i stilling som på fig. 2, fig. 5a viser et enderiss av fig. 5 sett i retning a-a, mens fig. 5b viser et snitt etter linjen b - b på fig. 5, fig. 6 viser

et sideriss av en annen forbindelsesdel av tappdriveinnret-ningen, fig. 6a viser et enderiss i retning a - a på fig. 6, fig. 6b viser et snitt etter linjen b - b på fig. 6, og fig. 7 viser en J-slissanordning som benyttes i verktøyet.

Fig. 1a - 1g viser et snitt gjennom hele prøveverk-tøyet 1. Verktøyet har en øvre koblemuffe 2 med indre gjenger 21 for forbindelse med en borstreng og nedre indre gjenger 22 på muffens skjørt 23. Muffen 2 er skrudd sammen med en øvre, ytre sylindrisk manteldel 3 med ytre gjenger 31 ved sin øvre ende 30 for inngrep med muffens 2 gjenger 22.

I koblemuffen 2 og den øvre mantel 3 er der konsentrisk anordnet et rørformet, sylindrisk innstillingsrør 4 med en med flens 47 forsynt øvre sylindrisk hylse 41 med et nedre rørformet parti 42 med vertikale noter 44 og ved gjenger 43 skrudd sammen med hylsen 41. De langsgående, vertikale noter 44 er frest ut i ytterflaten for glidbart inngrep med innadrettede fjærer eller kiler 32 på den øvre manteldel 3.

Den nedre hylse 42 har også en ytre skulder eller flens 45 som ligger an mot en indre skulder 33 og enden av fjærene 32 på mantelen 3. Den øvre,hylse 41 har en ytre flens 47 som ligger an mot de øvre ender av fjærene 32 og mantelen 3. Fjærene 32 og notene 44 hindrer sammen den nedre hylse 42 i å kunne dreies i mantelen 3. En dreiende bevegelse nedover av den øvre hylse 41 bevirker en langsgående bevegelse av den nedre hylse 4 2 til skulderne 45, 47 er kommet til anlegg mot mantelen 3, som vist. Skulderen 45 har en eller flere forbi-føringsporter 20 gjennom skulderens vegg.

En setering 46 med en sirkulær tetning 48 på ringen er anordnet konsentrisk innenfor det med flens forsynte område 45 og har en konkav seteflate 49 i anlegg mot et kuleformet ventillegeme 5.

Ventilens ventillegeme 5 er vist på fig. 1a og 2 og er fortrinnsvis fremstilt av et hardt, korrosjonsfast materi-ale, såsom rustfritt stål, og har en forholdsvis stor sylindrisk boring 5o aksialt gjennom ventilen. Ventilkulen 5 er utformet med et antall påvirknings- eller drivåpninger 51

for innføring av drivtapper 61 på en driv- eller tapphylse 6, således at dreiebevegelsen overføres til kuleventilmekanismen.

En annen tapphylse 6a, som er vist på fig. 3 og 4, er anordnet rundt mantelens 3 boring omtrent 120° fra tapphylsen 6 og ellers vertikalt på linje med denne.j|

En nedre setering 53 er i anlegg med ventilkulen 5 diametralt motsatt seteringen 46 og har en konkav ringflate 53 for tett anlegg mot kulen 5. Seteflåtenes 49 og 53 kurva-

tur er i det vesentlige identisk med kulens 5 for tilveie-bringelse av fullstendig trykktetning. Seteringen 52 har også en ringformet tetning 54 for tett anlegg mot veggen i en ringformet forsenkning 70 i den nedre ventilmuffe 7.

Muffen 7 er en rørformet sylindrisk hylse anordnet konsentrisk til og i mantelen 3 og tapphylsene 6 og 6a og har en indre ringformet forsenkning 70 i sitt øvre endeområde 71. Denne øvre ende 71 har en ringformet skulder 72, i hvilken der finnes en ringformet sporkanal 73. På tilsvarende måte er den nedre del av den nedre hylse 4 2 utformet med en ringformet sporkanal 40.

Kanalene 40 og 73 inneholder forbindelsesdeler eller

-elementer 8, 8a som ifølge fig. 5b og 6b har indre ringformede flenser 80, 81 anordnet ved sine ender og som rager radialt innad; flensene er innrettet til å passe i kanalene 40 og 73, således at der gjennomm forbindelsesdelene 8, 8a, kanalen 40

og den nedre kanal 73 er tilveiebragt en i det vesentlige stiv forbindelse mellom ventilmuffen 7 og hylsen 42, hvilken forbindelse også understøtter og delvis omslutter kulen 5

og seteringene 46 og 52. Fluidumforbindelse er tilveiebragt langs forbindelsesdelen 8a ved hjelp av et eller flere vertikale spor 82 utformet i forbindelsesdelens yttervegg.

En skrueformet fjær 9 er anbragt konsentrisk i muffen

7 mellom seteringen 5 2 og muffens 7 indre ringskulder 74 for å holde ventilkulen i fast anlegg mot setene 5 3 og 49.

Forbindelseselementene- 8 og 8a er deler av sylindrisk formede hylser og holder omtrent 30° hhv. 110° av en bue.

Fig. 2 viser i snitt anordningen av forbindelsesdelene 8 og 8a og drivhylsene 6 og 6a mellom dem. Det skal nevnes at forbindelsesdelen 8 må dreies ut av stillingen ifølge fig. 1

for å vise det i tverrsnitt og illustrere forbindelsen med

hylsen 41 og muffen 7. Normalt vil forbindelsesdelen 8

ikke kunne sees i et tverrsnitt som også viser tapphylsen 6.

En drivhylse 10 er anbragt konsentrisk i mantelen 3 og glidbar over muffen 7. Hylsen 10 omfatter en øvre rør-formet hylsedel 11, en nedre mutter 12, en anleggsring 13 og en eller flere leddtapper 14 som er ført gjennom hylsen 11

og skrudd inn i ringen 13. Hylsen 11 har et eller flere hull 25 som er vesentlig større enn tappene 14, således at tappene kan føres gjennom hullene.

Den øvre hylse 11 har en første ringskulder 15 anordnet ved den øvre kant og en annen ringskulder 16 anordnet i en liten avstand under skulderen 15 for dannelse av en kanal 17, i hvilken der er innført en indre ringformet skulder 18 beliggende på det nedre endeparti av tapphylsene 6 og 6a. Denne anordning forbinder driv- eller tapphylsene 6, 6a med drivhylseanordningen 10.

Skulderen 16 har ytre fjærer eller ribber 19 på sin ytre omkretsflate for glidbart anlegg med mantelens 3 innervegg, men som allikevel tillater at fluider kan passere forbi skulderen 16. Fluidumforbindelsen mellom hylsen 11 og muffen 7 er brutt ved sirkulære tetninger 202 mellom hylsen og muffen.

En skruefjær 24 med flatt tverrsnitt omgir hylsens

11 øvre parti og ligger med sin øvre ende an mot skulderen 16 og med sin nedre ende mot ringen 13. En ettergivende demp-ningsring 26 er anordnet ved den nedre ende av mutteren 12

for dempning av slagstøt fra mutteren 12 etter dennes bevegelse nedover.

En annen manteldel 27 er skrudd sammen med den øvre mantel 3. Mantelen 27 er en sylindrisk rørdel, i hvis vegg der finnes en eller flere porter 28 for utjevning av hydrostatisk trykk. Mantelens 27 øvre ende er ført konsentrisk inn i mantelen 3 og inneholder den indre mantelforlengelse 29 som er skrudd fast til samme.

Forlengelsen 29 er en sylindrisk rørhylse med en øvre flate i anlegg mot dempningsringen 26 og med en eller flere gjennomgående porter 34 i hylseveggen; portene er forbundet med hverandre over et ringformet spor 35 i forlengelsesdelens 29 innervegg, og en ringformet forsenkning 36. I forsenkningen 36 er der anbragt en sirkulær tetningsring 37. Forlengelsesdelens 29 skjørt 38 forløper nedad langs mantelens 27 øvre endeparti 39 og er skrudd sammen med dette. En tetningsring 55 er anordnet mellom delen 29 og mantelenden 39 for å hindre fluidumlekkasje.

Et kjernerør 56 er anbragt konsentrisk og glidbart

i mantelen 27, forlengelsesdelen 29 og drivhylseanordningen 10. Kjernerøret 56 omfatter et øvre rørformet hode 57 med en eller flere gjennomgående trykkutjevningsporter 58 og med ringformede tetninger 59 anbragt på hodet. Videre"omfatter anordningen et kjernerør 60 med vertikale sporkanaler 62

for innføring av leddtappene 14, en eller flere gjennomgående porter 63 i kjernerørets vegg og et nedre skjørt 64 ved an-ordningens nedre ende. Videre omfatter anordningen en smekk-koblehylse 65 med en eller flere gjennomgående porter 66 og et antall langsgående fjærfingre 67 som rager ned fra hylsens nedre omkretskant. Skjørtet 64 har forhøyede ringskuldre 68 og 69 og ringtetninger 75 anbragt på skulderen 69. Fjær-fingrene 67 har nedre forsterkede endepartier 76 og danner indre og ytre ringvulster på samme.

En stoppe- eller begrensningsmuffe 77 er i det vesentlige sylindrisk formet og har et øvre rørformet parti.

77a og et nedre parti 77b med nedsatt ytre diameter og en indre ringformet forsenkning 77c ved sin nedre ende for inn-føring av fingerendene 76.. Muffens 77 øvre ende ligger an mot en indre brystning 78 i mantelen 27 og hindrer derved koblehylsens 65 bevegelse oppad i mantelen 27, inntil fingrene 67 befinner seg i en stilling, i hvilken de kan bøyes innover for frigjøring fra stoppemuffen 77. Hylsen 65 har porter 66 som hindrer hydraulisk fastlåsing under kompresjon eller vakuum etter hylsens 65 langsgående bevegelse i forhold til mantelen 27 og muffen 77. Et ringformet rom 79 er i peri-ferisk forbindelse med portene 66 for å bidra til trykkavlastning.

Nedenfor yttermantelen 2 7 er der anordnet en ytterligere nedre ytre mantel 83 som er skrudd fast til mantelen 27 og har et øvre, indre skjørt 84 som er skrudd sammen med mantelens 27 nedre endeparti og en sylindrisk forlengelse eller kam 85 utført i ett med eller festet til skjørtet 84. Kammen 85 er anbragt konsentrisk mellom muffen 77 og mantelen 27 og er i anlegg med muffens 77 tykkeste parti 77a. Kammen 85 og brystningen 78 hindrer sammen vesentlig bevegelse av muffen 77 i mantelen.

Mantelen 83 omfatter et parti 86 med nedsatt indre diameter som inneholder et antall tetninger 87, under hvilke der finnes en luftavlastningsport 88, i hvilken der er skrudd inn en propp 89 med en sekskantforsenkning 90 for anbringelse av en sekskantnøkkel (ikke vist).

En tredje nedre manteldel 91 er skrudd sammen

med mantelen 83 og har et indre, øvre parti 92 med et antall radialt innad rettede fjærer 93. En port 94 for fylling av fluidum er utformet i partiets 92 vegg og inneholder en gjenge-propp 95 med sekskanthull 96 for en sekskantnøkkel (ikke vist).

j

Gjengeproppene 89 og 95 er forsynt med o-ringtetninger 97 og 98 som sikrer tettheten. Mantelens 91 vegg har en eller flere porter 141, således at fluidumtrykket kan forplante seg fra det ringformede område til innersiden av mantelen 91.

En sylindrisk koblemuffe 100 er skrudd inn i den nedre ende av mantelen 91 og tjener som feste for en mantel-hylse 101 på mantelen 91. Hylsens 101 innervegg har et fler-dobbelt sporsystem 102 bestående av et antall J-spor utfreset på innersiden. Systemet er nedenfor kalt J-sporkanal 102

og er vist i utfoldet tilstand på fig. 7. Mønsteret er fortrinnsvis dannet tre ganger i J-hylsens 101 vegg, således at hver hele J-sporsyklus dekker 120 buegrader av J-hylsens 101 indre sylindriske flate.

Konsentrisk og glidbart i mantelanordningen 200 som omfatter mantlene 83 og 91, koblemuffen 100 og J-hylsen 101, er der anordnet et J-spor-kjernerør 112 som omfatter et kjernerør 103 innrettet for hurtigkobling og som har et øvre forholdsvis tynt skjørtparti 104, kanaler 105 for koblingens smekkfingre og et tykkere hovedparti 106 med en eller flere gjennomgående porter 107 i veggen. Videre omfatter kjernerør-anordningen et øvre hydraulisk kjernerør 108, et nedre hydraulisk rør 109 og et indre J-spor-kjernerør 110. Kjerne-rørene 103, 108, 109 og 110 er skrudd i hverandre og ligger aksialt i flukt pg danner sammen'- stort sett sylindriske legemer med en gjennomgående boring 111 som forløper fra den øvre koblemuffe 2 gjennom hylsene 41 og 42, muffen 7, drivhylsen 10, den indre kjerneanordning 56 og J-sporkjernerøret 112. Det øvre hydrauliske kjernerør 108 som er festet til og anbragt direkte under smekkoble-kjernerøret 103, omfatter et avlangt rørformet parti med et dobbeltgjenget nedre skjørtparti 113 som har øvre gjenger 114 for.anbringelse av et ventilsystem 122 for hydraulisk motstand og omfattende en sylindrisk, utvidbar sylinder 115, en hylse 116 med tilspisset ende og en innstillbar be-grensningsmutter 117 med hylseformet dekkrave eller anleggs-krave 118 utformet i ett med mutteren. Kraven 118 er bestemt til å føres oppad over hylsen 116, idet der finnes et ringformet mellomrom 119 mellom kraven og hylsen. Kraven 118 har en eller flere strømningsporter 120 for fluidumforbindelse mellom det ringformede rom 119 og det ringformede rom 121 mel- ■ lom mantelen 83 og kjernerørene 108 og 109. Sylinderen 115

har et fortykket nedre parti 123 med en konisk tilspisset indre skulder med en kileflate 124 som er konisk tilspisset og som divergerer i retning nedad. Tilspissingen og flaten '

124 passer i det vesentlige til tilspissingen og flaten 125

på hylsen 116, således at flaten 124 kan forløpe parallelt med flaten 125, hvorved der dannes en matekanal 159 mellom flatene 124 of 125.

Mutterens 117 krave 118 er innrettet til å ligge an mot bunnen av sylinderen 115 og bestemme utstrekningen av mellomrommet mellom flatene 124 og 125. Mellomrommet er innstillbart ved dreining av mutteren 117 oppad eller nedad på gjengene 114. En ringformet skulder 126 er utformet i ett med og på kjernerør-partiet 108 og danner en stopper for skruing av hylsen 116

oppad på kjernerøret. Hylsen 116 vil fortrinnsvis alltid være i tett anlegg mot skulderen 126, på hvis ytre omkretsflate der finnes fjærer 127 som sikrer passasje av fluidum samtidig som de tilveiebringer en indre understøttelse for sylinderen 115

og en stopper i retning oppad for sylinderen 115 som således hindres i å bevege seg oppad ut av stilling i forhold til hylsen 116. Denne stopper for bevegelsen oppover tilveiebringes ved anlegg mellom partiets 123 skulderflate 128 og fjærene 127.

Ved riktig innstilling oppad eller nedad av mutte-

ren 117 på gjengene 114 kan den ringformede måleåpning eller

mateåpning 159 dannes ved at flaten 124 skilles fra flaten 125; motstandsverdien av denne åpning kan innstilles etter ønske ved at mutteren 117 skrus opp eller ned. Når mutteren 117 først er innstilt som forutsatt, kan en eller flere låse-skruer 129 som er ført gjennom mutterens 117 nedre skjørt-

parti 130, trekkes til mot kjernerøret 108 for å hindre enhver uønsket bevegelse av mutteren. Tetninger 131 på kjernerøret 108 i hylsen 116 hindrer fluidumlekkasje mellom kjernerøret 108 og hylsen 116.

Ventilanordningens virkemåte skal forklares nedenfor i forbindelse med hele verktøyets virkemåte.

Som nevnt har kjernerøret 108 et med dobbelte gjenger utstyrt skjørtparti 113 med et gjenget område 114 og også et nedre med gjenger utstyrt parti 132, på hvilket det nedre kjernerør 109 er skrudd. En settskrue 133 som er ført gjennom en øvre kraveformet forlengelse 134, er skrudd inn til anlegg mot kjernerørskjørtet 113, således at kjernerøret 109 er fast forankret i kjernerøret 108.

Kjernerøret 109 har et ytre område 135 med fjærer med mellomrom for innføring av fjærene 93 fra mantelen 91 som i tett,.innbyrdes anlegg hindrer at kjernerøranordningen kan dreies i mantelanordningen. Dessuten er mantelen 91 og kjer-nerøret 109 nedenfor fjærene 93 og 135 innrettet til å danne et hydraulisk fluidumkammer 136, i hvilket er anordnet et flytende ringstempel 137 med tetninger 138, 139 som tetter mot mantelen 91 hhv. kjernerøret 109.

Stemplet 137 skiller kammeret 136 fra kammeret

140. Kammeret 136 er fortrinnsvis fylt med et inert hydraulisk fluidum, såsom olje, mens kammeret 140 kan inneholde brønn-fluider som kommer inn i kammeret gjennom en eller flere porter 141 i mantelens 91 vegg, hvilke porter forbinder kammeret med verktøyets ytterside. Trykket gjennom portene 141 supple-

res ytterligere gjennom portene 142 og 143 som er ført gjennom J-sporhylsens 101 vegg og som forplantes oppover gjennom det ringformede mellomrom 144 mellom koblemuffen 100 og kjerne-røret 109.

Til kjernerørets 109 nedre ende er der fastskrudd

et J-spor-kjernerør 110 med et forsenket skulderparti 145 som

bærer en roterende knastring 146. Denne omfatter en ring 147 som bærer en fremspringende knast 148. Da J-sporhylsen kan ha flere J-spormønstre, se også fig. 7, er det mulig å ha en fremspringende knast på ringen 147 for hver rekke med de gjentatte sykluser i J-spormønsteret. I dette tilfelle opptar f. eks. J-spormønsteret 120° av J-sporhylsens 101 omkrets;

der vil derfor finnes tre identiske J-sporsykluser utfreset eller på annen måte utformet i hylsen, og det vil derfor være mulig å anordne en, to eller tre fremspring på ringen 147 i 120° avstand for inngrep med J-spormønstrene. Antall mønstre og knaster er bare begrenset ved J-sporenes størrelse, og det rom som kreves for utforming av tilstrekkelig spormønster for å sikre den nødvendige mekaniske virkning.

Knastringen 146 fastholdes på den forsenkede skulder 145 av en gjengemutter 149 som er skrudd på gjenger 150 på J-spor-kjernerøret 110 og som ved anlegg hindre_r enhver vesentlig bevegelse nedad av knastringen 146 bort fra skulderen 145. Mutteren 149 er innrettet til å ligge an mot skulderen 145 når den er trukket til, således at bevegelsen av mutteren oppad på kjernerøret er begrenset og der holdes riktig avstand mellom knastringen 146 og kjernerøret 110 og mutteren 149 med den følge at ringen 146 er fri og kan dreies, men har bare ubetydelig mulighet for vertikal bevegelse på kjernerøret 110.

Ved kjernerørets 110 nedre ende finnes en koble-tapp 151 som er skrudd fast til kjernerøret 110 ved hjelp av gjenger 152 og som har et nedre gjengeparti 153 for tilkobling til en prøvestreng av standard utførelse. Koblestykket 151 har dessuten en ytre ringskulder 154 som en trykkfjær 155 ligger an mot, hvilken fjær 155 omgir koblestykkets 151 øvre skjørt 156, kjernerørets 110 nedre ende og et parti av mutteren 149 som befinner seg under hylsens 101 nedre ende 157. Fjæren 155 ligger an mot den nedre ende 157 og tilveiebringer en kraft som søker å bevege den indre kjernerøranordning 112 nedover, dvs. ut av mantelanordningen 200.

Virkemåte for den foretrukne utførelse er som følger: Ved en typisk brønnprøveoperasjon anbringes prø-veapparatet 1 i prøvestrengen (ikke vist) som inneholder en eller flere pakkere (heller ikke vist) med i det minste én pakker i strengen nedenfor prøveapparatet 1 som anbringes i strengen i lukket stilling, som vist på fig. 1.

Når prøvestrengen føres inn i hullet, forplantes hydrostatisk trykk gjennom portene 28 og virker mot differansetrykkområdene 68 og 69 som skiller det lydrostatiske trykk fra stort sett atmosfærisk trykk som gjennom boringen 111 og portene 66 innvirker på skjørtets 64 bakside. Virk-ningen av det hydrostatiske trykk som virker nedover mot om-rådene 68 og 69, nedsetter verktøyets oppdrift når dette føres inn i fluidet i brønnboringen. Flatenes 68 og 69 ringflate-areal er fortrinnsvis lik eller større enn tverrsnittsarealet av boringen 111, hvilket areal bevirker problemer med oppdriften av apparatet når dette innføres i en brønnboring som inneholder fluidum.

I tillegg til den trykkutjevnende virkning som nettopp er beskrevet, tilveiebringer fjæren 155 ytterligere motstand mot oppdriften som-søker å tvinge kjernerøranordningen 112 inn i mantelanordningen 200.

Samtidig som verktøystrengen føres inn i brønn-boringen, overfører fluidumringen det økende hydrostatiske trykk gjennom portene 141 til stemplet 137 som igjen overfører dette hydrostatiske trykk til motstandsfluidet i kammeret 136 og den omgivende ventilanordning 122. Motstandsfluidet anbringes i dette område før verktøyet anordnes i prøvestrengen, idet fluidet føres gjennom fylleporten 88, mens den innestengte luft fjernes gjennom porten 94.

Når borstrengen når den dybde som anbringer prøve-verktøyet på det bestemte sted, trekkes pakkeren eller pakkerne til nedenfor prøveapparatet 1, således at strengen forankres i hullet. Dette kan gjøres ved hjelp av konvensjonelle pakkere som kan drives ved tilførsel av trykk til de ringformede fluidumlegemer, ved fysisk manipulasjon av strengen eller ved nedføring av påvirkningsstenger eller kuler gjennom borstrengen for innsetting i pakkeren og for derved å tvinge denne til å utvides til å ligge an mot brønnforingen.

Når pakkeren er trukket til og borstrengen forankret og det er ønskelig å åpne kuleventilen 5 og gi forma-sjonsfluidet mulighet til å strømme, anbringes der på strengen en forutbestemt vekt som tjener til å sette igang sammentryk-king av fjæren 155 og til å bevege kjernerøret 112 inn i mantelanordningen. Under denne bevegelse begynner knasten eller knastene 148 på knastringen 147 å bevege seg oppover med kjernerøret 112.

Når verktøyet anbringes i prøvestrengen, befinner knasten og J-sporanordningen seg i det vesentlige i den på

fig. 7 ved A viste stilling. Når strengen utsettes for den nedadvirkende vekt, begynner knasten å bevege seg oppover som følge av teleskopbevegelsen sammen med kjernerøret 112 inn i mantelen til knasten når stillingen B (fig. 7) som er den helt åpne stilling; da kan ingen ytterligere teleskopbevegelse finne sted. Prøveapparatet forblir åpent, i stilling B, så lenge vekten befinner seg på strengen.

Når det er ønskelig å lukke verktøyet, føres vekten opp med den følge at strengen beveger kjernerøret 112 tilbake ut av mantelen 200 ved fjærens 155 virkning, og knasten 147 beveger seg til stillingen C i J-sporet (fig. 7), hvor for letthets skyld vekten på strengen kan oppheves ved å bevege knasten 147 til stilling D, som også er en lukket stilling, hvoretter prøveapparatet forblir lukket og vil holdes der av strengens vekt, eller ytterligere vekter kan anbringes på strengen om det er ønskelig å holde prøveapparatet lukket.

Når det er ønskelig å åpne ventilen på ny, tas strengen opp enda en gang, hvilket fører til at knasten 147 beveges ned til stillingen A' i den annen rekke med J-spor, som svarer til stillingen A i den første J-sporrekke, og den nevnte operasjon med påføring og bortføring av vekt på strengen kan gjentas. Som det vil forståes kan prøveapparatet åpnes og lukkes hvilket som helst antall ganger ved at man følger denne fremgangsmåte.

Nedenfor beskrives hvordan resten av verktøyet virker. Når vekten først er anbragt på strengen og kjernerøret begynner å bevege seg teleskopisk oppad inn i mantelen, begynner fjæren 155 å trykke seg sammen og yte motstand mot denne bevegelse. Samtidig begynner kjernerøret å presse den ut-vidbare sylinder 115 oppad i kammeret 158 for hydraulisk motstand. Da det hydrauliske fluidum er ikke-sammentrykkbart, utvides sylinderen 115 utover til tetningsanlegg mot mantelens 83 innervegg for effektiv tetning av kammeret 158 fra alle midler for trykkavlastning, bortsett fra kanalen 159 med ringformet åpning beliggende mellom de tilspissede flater 124 og 125. Kanalen 159 tjener til avlastning av trykket i kammeret 158, men fluidet kan bare strømme med en forutbestemt hastighet, således at hastigheten ved bevegelse av kjernerøret 112 oppad i den ytre mantel 200 reguleres. Portene 141, 142 og 143 tillater bevegelse av brønnfluidet inn og ut av det ringformede mellomrom mellom de indre kjernerør og den ytre mantel og opphever derved enhver hindring mot bevegelsen som måtte skyldes hydrauliske låser dannet ved fluidet som innestenges i de ringformede områder.

Kjernerøret 112 fortsetter å bevege de

bærende deler 103, 108, 109, 110, 151, 115, 116 og 117 oppad til kanalen 105 har beveget seg tilstrekkelig langt oppad til inngrep med fingerendene 76. Ved kjernerørets 103 bevegelse oppad skyves fingrene 76 mot skråflaten 160 av stopper-muffedelen 77c til fingrene presses sammen radialt innad og går klar av flaten 160 som da frigjør det indre kjernerør 56

for bevegelse oppad med kjernerøret 112.

Deretter fortsetter bevegelsen av kjerne-røret 5 6 oppad med den samme forutbestemte dempede eller begrensede hastighet til portene 63 på vei oppad passerer gjennom tetningsringen 37, hvoretter det hydrostatiske trykk som er innestengt i verktøyets nedre endeparti, nedenfor kuleventilen og nedenfor den nedre forankrede pakker, gis anledning til å slippe ut gjennom forbiføringsanordningen til oversiden av ventilkulen. Derved oppheves det hydrostatiske t^ykk som innvirket på det nedre endeparti 161 av ventilmuffen 7 og som presset denne og seteringen 52 oppad mot kulen 5 for tilveie-bringelse av en væsketetning når apparatet føres inn i hullet. Opphevelse av det innestengte hydrostatiske trykk fjerner trykket fra kulen og tillater lett håndtering av denne til den åpne stilling.

Dette forbiføringsfluidum under hydrostatisk trykk kan følge banen fra boringen 111 (under kulen 5) gjennom portene 63 og 34 langs det ringformede mellomrom 162 mellom drivhylsen 10 og den øvre mantel 3, gjennom mellomrommene mellom drivtapphylsene 6 og 6a og forbindelsesstykkene 8 og 8a og gjennom portene 20 inn i boringen 111 over kulen 5.

På dette tidspunkt er borstrengen delvis åpnet for fluidumstrømmen, skjønt bare en svak strøm, fra formasjonen oppover borstrengen gjennom den ovenfor beskrevne forbiføring. Borstrengen vil da sannsynligvis miste sin oppdrift, da strengen vanligvis fylles med formasjonsfluidum. Følgen av tapet av oppdrift er at strengens vekt vil virke nedad mot pakkeren som søker å presse sammen prøveapparatets teleskopseksjoner. Denne virkning motvirkes eller utjevnes ved hjelp av det ovenfor forklarte trykkutjevningsystem med differansetrykkområdene 68, 69 (ringskuldrene 68, 69) som fortsetter å virke fordi det høye hydrostatiske trykk fortsetter å presse ned mot toppen av flatene 68, 69, hvilket høye trykk bare motvirkes ved det forholdsvis lave formasjonsfluidumtrykk på undersiden av skjørtet 64.

Etter at den hydrostatiske fluidumtrykkdifferanse over kuleventilen er opphevet gjennom forbiføringsmekanismen, kommer de nedre ender 163 av kanalene eller notene 62 i anlegg mot de innadragende ender av leddtappene 14 med den følge at tappene beveges oppad i notene 25 til de kommer i anlegg mot de øvre ender av notene 25. Denne lille bevegelse som er mellom 1,6 og 6,4 mm, tjener til svak sammenpressing av skruefjæren 24. Etter at tappene 14 er kommet i anlegg med den

øvre hylse 11, bevirker fortsatt bevegelse av kjernerøret 56 oppad at drivhylsen 10 og tapphylsene 6a og 6 på sin side kommer i inngrep med tapper 61 i kulens 5 drivåpninger 51, således at kulen 5 begynner å dreie seg mot den helt åpne stilling. Etter en delvis bevegelse av kulen 5 mot den åpne

stilling beveges sylinderen 115 oppad inn i mantelens 83 parti 164 med utvidet indre diameter og tillater fluidet å passere forbi rundt yttersiden av sylinderen 115 som ikke kan utvides tilstrekkelig for å tette mot partiets 164 overflate. Dermed er det hydrauliske motstandssystem kortsluttet eller forbi-

gått og den resterende bevegelse av kjernerøret 112 og drivhylsen 10 oppad skjer forholdsvis raskt med den følge at kuleventilen 5 føres til en nesten helt åpen stilling. Denne plutselige eller raske bevegelse overføres over prøvestrengen til operatøren på overflaten, som da forstår at prøveapparatet er åpnet og at prøvedata kan tas opp. Ved slutten av den hur-tige bevegelse av kjernerøret og drivanordningen oppad opptas den sterke oppadrettede kraft fra hylsene 6 og 6a i tilstrekkelig grad ved hjelp av fjæren 24, således at man unngår be-skadigelse av tappene 61 som virker mot treghetskraften og friksjonskraften fra kulen 5. Etter avslutningen av denne bevegelse av kjernerøret 112 og drivhylsen 10 oppad beveger skruefjæren 24 kulen 5 det siste lille stykke for fullstendig åpning av ventilen, således at ventilboringen 50 bringes helt i flukt med boringen 111 gjennom verktøyet.

Som forklart ovenfor lukkes verktøyet ved avlastning av vekten på borstrengen for å føre knastene 148 til stillingen C (fig. 7) og deretter påføring av vekten for å bevege knastene til stilling D i J-sporet. Bevegelsen av yttermantelen oppad bevirker at den ytre anordning føres teleskopisk bort fra det indre kjernerøret som ved fjærens 155 for-spenningsvirkning hindres å bevege seg opp langs mantelen. Dessuten vil det hydrauliske motstandssystem ikke hindre bevegelsen av kjernerøret nedad på innsiden av mantelen, fordi sylinderen 115 ikke presses ned for innsnevring av den ringformede kanal 159.

En fordel ved apparatet ifølge oppfinnelsen er at det kan anvendes for prøver som er innelukket under trykk, hvilket verktøy har en rett gjennomgående boring som er i det vesentlige uhindret når den forløper gjennom ventilanordningen og resten av verktøyet.

Selv om der finnes verktøy med hel åpning, er ulem-pen ved disse at de bare kan benyttes en eneste gang. I mer eller mindre farlige boringsområder utenfor kysten og i yt-terst kalde områder er det ønskelig å oppnå så mange brønn-data som mulig for hver innføring av prøvestrengen i hullet. Dette gjør det nødvendig å benytte et prøveapparat med en

bred, gjennomgående åpen boring og som kan bringes til å

virke flere ganger uten at apparatet må tas opp. Ved hjelp av oppfinnelsen er der oppnådd et sådant verktøy som kan åpnes og lukkes et ubestemt antall ganger uten at strengen må trekkes ut av brønnen.

Claims (2)

1. Apparat for undersøkelse av produksjonsevnen av oljebærende formasjoner som er gjennomtrengt av et borehull, omfattende en mantel (2, 3, 27, 200) med en i det vesentlige åpen, gjennomgående boring, et kjernerør (56, 112, 109, 151) med en åpen, gjennomgående boring (111) og glidbart anordnet i mantelens boring, hvor mantelen og kjernerøret er forsynt med forbindelsesinnretninger (21, 153) for å forbindes med en prøvestreng i borehullet for å tilveiebringe en relativ, teleskopisk glidebevegelse mellom mantelen og kjernerøret i overensstemmelse med en bevegelse av prøvestrengens øvre ende, mens dens nedre ende er festet til en pakkeinnretning under den formasjon som skal undersøkes, en ventil (5, 46,

52) med et dreibart, kuleformet ventillegeme i mantelen for regulering av en fluidumstrøm gjennom kjernerørets boring (11), samt påvirkningsinnretninger (6, 6a, 61, 10) tilknyttet kjernerøret og ventilen for åpning og stenging av denne i overensstemmelse med den relative, teleskopiske bevegelse mellom en sammentrukket og en utvidet stilling, karakterisert ved at apparatet omfatter en rørpassasje som består av en første hylse (41, 42) som med sin ene ende (41) er forbundet med mantelens innervegg på den ene side av ventilen (5, 46, 52), og en annen hylse (7) med en fri ende på den annen side av ventilen, samt forbindelseselementer (8, 8a) som er anordnet utenom ventilen mellom første til annen hylse for å holde disse i tett anlegg mot ventilen, og at påvirkningsinnretningen omfatter en drivhylseanordning (10) som er tettende og glidbart anordnet rundt omkretsen av den fri ende av rørpassasjen, og at der ennvidere er anordnet utløsbare forbindelsesinnretninger (67, 76, 105) mellom kjernerøret og påvirkningsinnretningen for å forbinde og bryte kjernerørets forbindelse med påvirkningsinnretningen ved et forutbestemt punkt av den teleskopiske bevegelse mellom kjernerøret og mantelen for bare å forbinde kjerne-røret med påvirkningsinnretningen under en del av den teleskopiske bevegelse for å tilveiebringe positiv åpning og positiv stenging av ventilen under den nevnte del av den teleskopiske bevegelse.

2. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at kjernerøret omfatter øvre (60) og nedre (103, 108) deler og at den utløsbare forbindelse utgjøres av smekkinnretninger (67, 76, 105) mellom de øvre og nedre deler for å bringe den ene del til å bevege seg uavhengig av den annen under en del av den relative, teleskopiske bevegelse, og for å forbinde den øvre og nedre del med hinannen for å påvirke ventilen under resten av den relative, teleskopiske bevegelse.