NO147280B

NO147280B - DEVICE FOR THE INVESTIGATION OF AN EARTH FORM

Info

Publication number: NO147280B
Application number: NO4746/73A
Authority: NO
Inventors: John C Holden; Gary Q Wray
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1982-11-29
Also published as: DK674573A; JPS5080201A; GB1420485A; NL183310C; NL7316966A; DE2361811A1; US3856085A; DE2361811C2; ES421426A1; BR7309717D0; NO474673L; JPS5638757B2; IT1012533B; NO147280C; ES426005A1; CA984287A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for undersøkelse av en jordformasjon som er gjennomtrengt av et borehull, hvilken anordning anvendes i en prøverør-ledning som senkes ned i borehullet og omfatter en pakning for avtetning av ringrommet mellom rørledningen og borehullets vegg, over den jordformasjon som skal undersøkes, idet anordningen er innrettet til å betjenes ved økning av trykket i det hydrauliske fluidum i ringrommet over pakningen . The present invention relates to a device for examining a soil formation that is penetrated by a borehole, which device is used in a test pipeline that is lowered into the borehole and comprises a gasket for sealing the annulus between the pipeline and the wall of the borehole, above the soil formation to be investigated , the device being designed to be operated by increasing the pressure in the hydraulic fluid in the annulus above the gasket.

Etterhvert som de arbeidsforhold man står overfor Gradually as the working conditions you face

når det gjelder leting etter petroleumsprodukter blir stadig mer vanskelige, spesielt arbeidsforhold som man støter på when it comes to the search for petroleum products are becoming increasingly difficult, especially the working conditions encountered

ved leting på sjøbunnen, har problemene med å undersøke mulige produktive naturformasjoner blitt stadig meg kompli-sert . in exploration on the seabed, the problems of investigating possible productive natural formations have become increasingly complicated.

Spesiell vekt er blitt lagt på utvikling av under-søkelsesteknikk som er så enkel som mulig og reduserer krefter som utøves for derved å gjøre det letter å utføre slike undersøkelser og å gjøre undersøkelsene mer pålite-lige . Special emphasis has been placed on the development of examination techniques that are as simple as possible and reduce the forces exerted, thereby making it easier to carry out such examinations and making the examinations more reliable.

Et meget vesentlig steg fremover på det felt det It was a very significant step forward in that field

her er tale om er beskrevet i US patent nr. 3.664.415. This is described in US patent no. 3,664,415.

Ved anordningen i det nevnte patent unngår man å måtte The arrangement in the aforementioned patent avoids having to

stole på mekaniske manipulasjoner, innvendige trykk eller lukkede hydrauliske systemer ved å anvende en prøveventil som ble påvirket av forandringer i ringtrykket, og dette ringtrykk reguleres fra overflaten. rely on mechanical manipulations, internal pressures or closed hydraulic systems by using a test valve that was affected by changes in annulus pressure, and this annulus pressure is regulated from the surface.

Andre fremskritt når det gjelder å undersøke under-vannskilder er beskrevet i US patent nr. 3.435.897 og 3.499.487. Disse patenter beskriver en roterende kuleventilmekanisme for anvendelse i grunnundersøkelser. Den ventil som er beskrevet i disse patenter skal når den er åpen, Other advances in investigating underwater sources are described in US Patent Nos. 3,435,897 and 3,499,487. These patents describe a rotary ball valve mechanism for use in ground surveys. The valve described in these patents shall, when open,

sørge for strømningspassasje som løper fritt, dvs. strekker seg sentralt og på langs av en rørformet sammenstilling av redskaper som omfatter grunnundersøkelsesapparatet og som, provide for a flow passage that runs freely, i.e. extends centrally and longitudinally of a tubular assembly of tools comprising the ground survey apparatus and which,

på det felt det her er tale om, ofte betegnes som "prøve-streng". På tross av de nevnte fremskritt har man hele tiden in the field in question here, is often referred to as "trial string". Despite the aforementioned advances, one has all the time

hatt behov for ytterligere forbedringer som ville lette grunnundersøkelser, særlig i områder i avstand fra land og særlig der man regner med, under undersøkelsene, å støte på store strømningshastigheter og store strømningsvolumer av fluider. had a need for further improvements that would facilitate basic investigations, particularly in areas at a distance from land and particularly where it is expected, during the investigations, to encounter large flow rates and large flow volumes of fluids.

Ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse får man By applying the present invention, one obtains

en forbedret anordning til utførelse av grunnundersøkelser. Anordningen anvendes når man til grunnundersøkelser benytter en prøvestreng sammen med en prøveventil som ligger i den nedre del av prøvestrengen og en pakkeanordning som også befinner seg i den nedre del av strengen. Pakkeanordningen skal isolere den grunn som skal undersøkes fra den øvre del av et borehull hvori prøvestrengen står. Prøveventilen på grunnundersøkelsen skal kontrollere strømmen av fluidum mellom grunn og det indre av prøvestrengen. an improved device for carrying out ground investigations. The device is used when a test string is used for basic investigations together with a test valve located in the lower part of the test string and a packing device which is also located in the lower part of the string. The packing device must isolate the ground to be examined from the upper part of a borehole in which the test string is located. The test valve on the ground survey must control the flow of fluid between the ground and the interior of the test string.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved en kombinasjon av en i og for seg kjent ventilmekanisme som omfatter en dreibar kuleventil med aksialt gjennomløpende, sentral passasje, hvilken kuleventil holdes i ventilmekanismen mellom et øvre sete og et nedre sete, betjeningsarmer tilsluttet en trekkhylse for dreining av kuleventilen, en dødgangsanordning i trekkhylsen og en om-ledningspassasje med en omkoplingsventil som styres av trekkhylsen ,ven i og for seg kjent betjeningsmekanisme som omfatter en hovedsakelig rørformet dor forbundet med trekkhylsen, et drivstempel anordnet på doren, forspenningsmidler som driver stemplet og doren mot ventillukkende stilling, midler for regulering av forspenningskraften i avhengighet av ringromtrykket, og midler for å isolere forspenningskraften slik at ringromtrykket kan økes og frembringe en kraft på stemplet og doren som overstiger forspenningskraften og driver trekkhylsen for åpning av omkoplingsventilen og deretter betjeningsarmene for åpning av kuleventilen. The device according to the invention is characterized by a combination of a valve mechanism known per se which comprises a rotatable ball valve with an axially continuous, central passage, which ball valve is held in the valve mechanism between an upper seat and a lower seat, operating arms connected to a pull sleeve for turning the ball valve, a dead-end device in the draw sleeve and a bypass passage with a switching valve controlled by the draw sleeve, an operating mechanism known per se comprising a mainly tubular mandrel connected to the draw sleeve, a driving piston arranged on the mandrel, biasing means which drive the piston and the mandrel towards the valve-closing position, means for regulating the biasing force depending on the annulus pressure, and means for isolating the biasing force so that the annulus pressure can be increased and produce a force on the piston and the mandrel that exceeds the biasing force and drives the pull sleeve to open the switching valve and then the operating arm one for opening the ball valve.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 skjematisk og delvis i snitt, viser et fra-landsanlegg som kan anvendes for grunnundersøkelser, og man ser en grunnprøvestreng eller et redskap i stilling i et undervannsborhull, der strengen strekker seg opp til en flytende betjenings- og prøvestasjon, In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings in which: Fig. 1 schematically and partially in section, shows an offshore facility that can be used for ground investigations, and one sees a core test string or a tool in position in an underwater drill hole, where the string extends up to a floating service and test station,

fig. 2a og 2b som er forbundet med hverandre langs bruddlinjen x-x, viser i forstørret målestokk og delvis i snitt, grunnundersøkelsesventilanordningen på fig. 1 sett fra siden og i form av en grunnprøvestreng, der grunnprøve-ventilen er i lukket tilstand, fig. 2a and 2b which are connected to each other along the fracture line x-x, show on an enlarged scale and partly in section, the basic survey valve device of fig. 1 seen from the side and in the form of a basic test string, where the basic test valve is in a closed state,

fig. 3a og 3b som er forbundet med hverandre langs bruddlinjen y-y, viser i forstørret målestokk og delvis i snitt, grunnprøveventilanordningen på fig. 1 i form av en grunnprøvestreng, der grunnprøveventilen er i åpen stilling, fig. 3a and 3b, which are connected to each other along the fracture line y-y, show on an enlarged scale and partly in section, the basic test valve arrangement of fig. 1 in the form of a basic test string, where the basic test valve is in the open position,

fig. 4a viser et snitt gjennom grunnprøveutstyret sett hovedsakelig etter linjen 4-4 og med ventilen i innkjørings-stilling eller helt lukket, fig. 4a shows a section through the basic test equipment seen mainly along the line 4-4 and with the valve in the run-in position or completely closed,

fig. 4b viser et annet snitt gjennom prøveventilen sett etter linjen 4-4, med kuleventilen i en delvis dreiet stilling i bevegelse mot åpen tilstand og fig. 4b shows another section through the test valve seen along the line 4-4, with the ball valve in a partially rotated position moving towards the open state and

fig. 4c viser et snitt gjennom prøveventilen sett hovedsakelig etter snittlinjen 4-4, der den roterende kuleventil er helt åpen, som vist på fig. 3a. fig. 4c shows a section through the test valve seen mainly along the section line 4-4, where the rotating ball valve is completely open, as shown in fig. 3a.

Under beskrivelsen av oppfinnelsen skal det først forutsettes representative arbeidsbetingelser og en represen-tativ prøvestreng og deretter går man over til å beskrive egenskapene ved den ringtrykkfølsomme prøveventil i henhold til oppfinnelsen. During the description of the invention, representative working conditions and a representative test string must first be assumed and then one moves on to describe the characteristics of the ring pressure-sensitive test valve according to the invention.

Fig. 1 viser, som eksempel, utstyret anvendt ved fralandsundersøkelsen. Arbeidsforholdene på fig. 1 forutsettes å være de sammen som er beskrevet i US patent nr. 3.664.415. For å kunne sammenlikne foreliggende oppfinnelse og det nevnte amerikanske patent er henvisningstallene på fig. 1 de samme som er benyttet i det nevnte patent når det gjelder de samme elementer i omgivelsene. Fig. 1 shows, as an example, the equipment used in the foreign survey. The working conditions in fig. 1 are assumed to be those together which are described in US patent no. 3,664,415. In order to be able to compare the present invention and the aforementioned US patent, the reference numbers on fig. 1 the same as those used in the aforementioned patent when it comes to the same elements in the surroundings.

Som en oppsummering kan det nevnes: As a summary, it can be mentioned:

Detaljer vedrørende komponentene 1-28 og andre mulige komponenter og sider ved deres innbygning i det anlegg som er vist på fig. 1, er beskrevet i detalj i spaltene 3-6 i US patent nr. 3.664.415. Details regarding components 1-28 and other possible components and aspects of their installation in the plant shown in fig. 1, is described in detail in columns 3-6 of US patent no. 3,664,415.

Det skal imidlertid pekes på at oppfinnelsen ifølge dette patent ikke er begrenset til anvendelse under de fra-landsforhold som er vist på fig. 1 og heller ikke begrenset til den prøvestreng som på fig. 1 er vist som eksempel. However, it should be pointed out that the invention according to this patent is not limited to use under the foreign conditions shown in fig. 1 and also not limited to the sample string shown in fig. 1 is shown as an example.

Den forbedrede prøveventil i henhold til oppfinnelsen er vist under forskjellige arbeidsfaser på fig. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b og 4c. The improved test valve according to the invention is shown during different working phases in fig. 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b and 4c.

Fig. 2a og 2b som er forbundet med hverandre langs linjen x-x, viser prøveventilen 100 innstilt for"innkjøring" eller ikke aktiv tilstand idet ventilen er lukket. Fig. 3a og 3b viser prøveventilen etterat den er blitt installert for prøving, f.eks. installert som vist på fig. 1, med prøvepakningssettet og med prøveventilen omstillet slik at den er åpen. Fig. 2a and 2b, which are connected to each other along the line x-x, show the test valve 100 set for "run-in" or non-active state with the valve closed. Fig. 3a and 3b show the test valve after it has been installed for testing, e.g. installed as shown in fig. 1, with the sample packing kit and with the sample valve repositioned so that it is open.

Før virkemåten for prøveventilen 100 i henhold til oppfinnelsen, beskrives (svarende til detalj 25 i prøve-strengen 10 på fig. 1) skal de enkelte komponenter identi-fiseres . Before the operation of the test valve 100 according to the invention is described (corresponding to detail 25 in the test string 10 in Fig. 1), the individual components must be identified.

Som det fremgår av den følgende tabell omfatter prøve-ventilanordningen 100 en ventilenhet 101, en betjeningsanordning eller kraftenhet 121 og .en utløsbar forbindelses-anordning 139 som tjener til å forbinde eller frikople disse to komponenter. De forskjellige deler i ventilanordningen 100 er disse: As can be seen from the following table, the test valve device 100 comprises a valve unit 101, an operating device or power unit 121 and a releasable connection device 139 which serves to connect or disconnect these two components. The different parts in the valve device 100 are these:

Etter vanlig praksis som anvendes ved frem-stilling og utnyttelse av verktøy og redskaper til boring og undersøkelse av borehull kan de komponenter som her er beskrevet, være bygget opp av mindre deler og f.eks. fremstilt av mange komponenter. I alminnelighet er slike komponenter hovedsakelig av rørform og de er skrudd sammen eller satt sammen på annen måte for å forenkle sammensetning, demon-tering og ettersyn av boreredskapene. According to common practice used in the manufacture and use of tools and implements for drilling and examination of boreholes, the components described here can be made up of smaller parts and e.g. made of many components. In general, such components are mainly tubular and they are screwed together or put together in another way to simplify assembly, disassembly and inspection of the drilling tools.

Man skal særlig merke seg at det roterende kuleventil-hus 105 kan være satt.sammen av segmenter og bygget opp av komponenter som er forbundet med hverandre på langs og utløs-bart festet til huset 102. Som skjematisk vist på tegningene (fig. 2a og 4a som eksempler), omfatter det roterende kule-ventilhus 105 en periferielt omløpende sideveggåpning 105a som tillater glidebevegelse av armen 109a og 109b med deres tilsluttede anlegg 110a og 110b for kulefordypningene. It should be noted in particular that the rotary ball valve housing 105 can be assembled from segments and built up from components which are connected to each other lengthwise and releasably attached to the housing 102. As schematically shown in the drawings (fig. 2a and 4a as examples), the rotary ball valve body 105 includes a circumferentially encircling side wall opening 105a which allows sliding movement of the arm 109a and 109b with their associated ball recess fittings 110a and 110b.

På fig. 4a-4c er den periferielt omløpende åpning 105a vist liggende mellom og omsluttende betjeningsstillingene for armanordningene 109a og 109b. Det tenkes imidlertid her også på mellomliggende, langsgående festeanordninger i huset 105 som kan anordnes i et punkt mellom armstillingene som er vist på fig. 4b. Slike mellomliggende støtter er ikke vist for ikke å gjøre oversikten og armbevegelsene på fig. 4a til fig. 4c utydelige. In fig. 4a-4c, the circumferential opening 105a is shown lying between and surrounding the operating positions for the arm devices 109a and 109b. However, intermediate, longitudinal fastening devices in the housing 105 which can be arranged at a point between the arm positions shown in fig. 4b. Such intermediate supports are not shown in order not to make the overview and the arm movements in fig. 4a to fig. 4c indistinct.

Hovedkomponentene i en foretrukken utførelsesform for prøveventilen 100 er beskrevet sammen med deres innbyrdes forhold, og det skal nu gås nærmere inn på hvorledes det hele virker. The main components in a preferred embodiment of the test valve 100 are described together with their mutual relationship, and we will now go into more detail about how it all works.

"Innkjøring" eller " hvile" stilling av prøveventilen. "Run-in" or "rest" position of the test valve.

Fig. 2a og 2b viser det innbyrdes forhold mellom komponentene i prøveventilen 100 når prøvestrengen "innkjøres" Fig. 2a and 2b show the mutual relationship between the components of the test valve 100 when the test string is "run in"

(dvs. senkes ned i borehullet 3), og før det tidspunkt da trykket av borehullfluidet i ringrommet 16 har steget så meget at prøveventilen 100 blir påvirket. (ie lowered into the borehole 3), and before the time when the pressure of the borehole fluid in the annulus 16 has risen so much that the test valve 100 is affected.

Som vist på fig. 2a utøver skruefjæren 127 en løfte-kraft på den tilsluttede dor 123 og 114 og doren utøver på sin side en løftekraft på hylsen 113 ved samvirkning mellom anslaget 114a på hylsen 114 og det ringformede anslag 113b på hylsen 113. Den løftekraft som virker på hylsen 113 løfter armene 109a og 109b til de øvre stillinger, som vist på fig. 2a og 4b med knastene 110a og 110b i samvirkning med kule-ventilfordypningene 104a og 104b, for derved å holde kuleventilen i lukket tilstand, som vist på fig. 2a. Denne lukkestilling bestemmes av anslag mellom anslaget 123a på doren 123 og anslaget 122a på huset 122. I denne lukkestilling dreies kulen slik at den langsgående eller sentrale strømningspas-sasje 103a strekker seg på tvers eller perpendikulært på ventilpassasjen 102a slik at denne passasje lukkes. As shown in fig. 2a, the coil spring 127 exerts a lifting force on the connected mandrel 123 and 114 and the mandrel in turn exerts a lifting force on the sleeve 113 by interaction between the stop 114a on the sleeve 114 and the annular stop 113b on the sleeve 113. The lifting force acting on the sleeve 113 lifts the arms 109a and 109b to the upper positions, as shown in fig. 2a and 4b with the cams 110a and 110b in cooperation with the ball valve recesses 104a and 104b, thereby keeping the ball valve in a closed state, as shown in fig. 2a. This closed position is determined by the stop between the stop 123a on the mandrel 123 and the stop 122a on the housing 122. In this closed position, the ball is turned so that the longitudinal or central flow passage 103a extends across or perpendicular to the valve passage 102a so that this passage is closed.

Under "innkjøring"-stillingen av ventilkomponentene er omledningsportene 117 og 118 forskjøvet slik at de lukker om-ledningspassasjen som styrer ventilanordningen 116. During the "run-in" position of the valve components, the bypass ports 117 and 118 are offset so as to close the bypass passage controlling the valve assembly 116.

Betjeningsanordningen 121 vil i "innkjørings"-stil-lingen, som vist på fig. 2b, stå med det flytende stempel 129 liggende på bunnen av gasskammeret 128 og med hylseventilen 131 i åpen tilstand, dvs. med portene 134 og 135 stående slik at de gir fluidumforbindelse mellom ringrommet og forspen-ningskammeret 130. Hylseventilen 131 holdes i denne åpne stilling ved forspenning fra skruefjæren 136 som søker å holde hylsene i porten i flukt med hverandre, som vist på fig. 2b, mens verktøystrengen 10 henger fritt i borehullet. " Innkjørings"- operasjon. The operating device 121 will in the "run-in" position, as shown in fig. 2b, stand with the floating piston 129 lying on the bottom of the gas chamber 128 and with the sleeve valve 131 in the open state, i.e. with the ports 134 and 135 standing so that they provide fluid connection between the annulus and the biasing chamber 130. The sleeve valve 131 is held in this open position by bias from the coil spring 136 which seeks to keep the sleeves in the gate flush with each other, as shown in fig. 2b, while the tool string 10 hangs freely in the borehole. "Run-in" operation.

Når redskapsstrengen 10 senkes ned i borehullet, over-føres ringromtrykket til sylinderanordningen 125 på toppen av stemplet 124 via porten 126, og det vil også bli overført til When the tool string 10 is lowered into the borehole, the annulus pressure is transferred to the cylinder device 125 on top of the piston 124 via the port 126, and it will also be transferred to

undersiden av det flytende stempel 129 gjennom portene 134 the underside of the floating piston 129 through the ports 134

og 135. Overføringen av ringromtrykket til undersiden av stemplet 129 vil overføre ringromtrykket ved hjelp av gassen i kammeret 128 til undersiden av stemplet 124. and 135. The transfer of the annulus pressure to the underside of the piston 129 will transfer the annulus pressure by means of the gas in the chamber 128 to the underside of the piston 124.

Under "innkjørings"-tilstanden for prøvestrengen 10 During the "run-in" state of the test string 10

vil således drivstemplet 124 bli fluidumtrykkbalansert, men trykket fra gassen i kammeret 130 og 128 vil kontinuerlig øke etterhvert som det hydrostatiske ringromtrykk øker når ventilen 100 senkes dypere og dypere. Denne økning i gasstrykket i kammeret 128 vil føre til en oppadrettet bevegelse av det flytende stempel 129 til en mellomstilling i det sylinder-liknende område 128a som antydet på fig. 3b. thus, the drive piston 124 will be fluid pressure balanced, but the pressure from the gas in the chamber 130 and 128 will continuously increase as the hydrostatic annulus pressure increases as the valve 100 is lowered deeper and deeper. This increase in the gas pressure in the chamber 128 will lead to an upward movement of the floating piston 129 to an intermediate position in the cylinder-like area 128a as indicated in fig. 3b.

Når redskapet er senket til riktig dybde, kan pakkeanordningen 27 betjenes som forklart i det tidligere nevnte US patent nr. 3.664.415. Med pakkeanordningen stilt inn vil en reduksjon i heisekraften som utøves av heisemekanismen 11, resultere i en nedadrettet teleskopbevegelse av hylseventilen 131 for lukning av denne, dvs. forskyvning av portene 134 og 135, som vist på fig. 3b. Lukningen av ventilen 131 vil inneslutte ringromtrykket i kammeret 130 og dermed også inneslutte ringromtrykket i gasskammeret 129 for derved å opprett-holde utøvelse av et statisk ringromtrykk (dvs. det hydrostatiske trykk som hersker ved portene 134 og 135) på undersiden av stemplet 124. Stemplet 124 vil således bli forspent oppover mot ventilens lukkestilling når prøvestrengen 10 er installert og da på grunn av den kombinerte virkning av det hydrostatiske ringromtrykk og forspenningen fra skruefjæren 127.. When the tool is lowered to the correct depth, the packing device 27 can be operated as explained in the previously mentioned US patent no. 3,664,415. With the packing device adjusted, a reduction in the lifting force exerted by the lifting mechanism 11 will result in a downward telescoping movement of the sleeve valve 131 to close it, i.e. displacement of the ports 134 and 135, as shown in fig. 3b. The closing of the valve 131 will enclose the annulus pressure in the chamber 130 and thus also enclose the annulus pressure in the gas chamber 129 to thereby maintain the application of a static annulus pressure (i.e. the hydrostatic pressure that prevails at the ports 134 and 135) on the underside of the piston 124. The piston 124 will thus be biased upwards towards the valve's closed position when the test string 10 is installed and then due to the combined effect of the hydrostatic annulus pressure and the bias from the coil spring 127..

Betjening av prøveventilen. Operation of the test valve.

For å åpne ventilen 103 og bringe den over i den tilstand som er vist på fig. 3a, må fluidumtrykket i ringrommet 16 ved porten 126 økes. Dette kan gjøres ved hjelp av en pumpe 15 for å sette ringrommet 16 under trykk via ledningen 14, som beskrevet i US patent nr. 3.664.415, eller ved andre trykkutøvende anordninger. To open the valve 103 and bring it to the state shown in fig. 3a, the fluid pressure in the annulus 16 at the port 126 must be increased. This can be done by means of a pump 15 to pressurize the annulus 16 via the line 14, as described in US patent no. 3,664,415, or by other pressure exerting devices.

Med hylseventilen 131 lukket vil en økning av trykket With the sleeve valve 131 closed, an increase in pressure will occur

i ringrommet 16, f.eks. på grunn av. pumpen 15 som setter ringrommet 16 under trykk via ledningen 14 fra overflatestasjonen 1, bli overført bare til oversiden av stemplet 124 gjennom porter 126. in the annulus 16, e.g. because of. the pump 15 which puts the annulus 16 under pressure via the line 14 from the surface station 1, be transferred only to the upper side of the piston 124 through ports 126.

En passende økning i ringromtrykket, ved hjelp av pumpe-trykket ved overflatestasjonen 1, vil således utøve en ventil-åpnende, nedadrettet forspenningskraft på stemplet 124 ved hjelp av porten 126. A suitable increase in the annulus pressure, by means of the pump pressure at the surface station 1, will thus exert a valve-opening, downward biasing force on the piston 124 by means of the port 126.

På grunn av den nedadrettede kraft vil hylsen 114 bevege seg nedad, og under en del av denne nedadrettede bevegelse vil hylsen 114 bringe omlednings- eller utlikningsportene 117, 118 i fluidumforbindelse med hverandre. Mens portene står forbundet med hverandre på denne måte vil trykket i passasjen 102a bli utliknet over og under kuleventilen 103 ved hjelp av omledningspassasjer 119-120. Denne utlikning av trykk vil muliggjøre en forholdsvis lett betjeningsbevegelse av kuleventilen, dvs. hindre for stor friksjon mellom ventilkulen og dennes ventilseter 106 og 107. Because of the downward force, the sleeve 114 will move downward, and during part of this downward movement the sleeve 114 will bring the diversion or equalization ports 117, 118 into fluid communication with each other. While the ports are connected to each other in this way, the pressure in the passage 102a will be equalized above and below the ball valve 103 by means of diverting passages 119-120. This equalization of pressure will enable a relatively easy operating movement of the ball valve, i.e. prevent excessive friction between the valve ball and its valve seats 106 and 107.

Videre bevegelse nedad av hylsen 114 på grunn av nedadrettet bevegelse av stemplet 124 og tilhørende hylse 123 vil bringe anslaget 114a i anlegg mot anslaget 113a slik at det utøves en nedadrettet kraft på armene 109a og 109b, for å bevege disse nedad og på langs i forhold til kulen 103. Further downward movement of the sleeve 114 due to the downward movement of the piston 124 and associated sleeve 123 will bring the stop 114a into contact with the stop 113a so that a downward force is exerted on the arms 109a and 109b, to move them downwards and longitudinally in relation to the bullet 103.

Nedadrettet bevegelse av armene 109a og 109b i forhold til kulen 103 (som forblir i en fast stilling i forhold til huset 102), vil føre til at armknastene 110a og 110b vil samvirke med de eksentrisk anbrakte fordypningsanordninger 104a og 104b i kuleventilen 103. Downward movement of the arms 109a and 109b in relation to the ball 103 (which remains in a fixed position in relation to the housing 102) will cause the arm lugs 110a and 110b to interact with the eccentrically placed depression devices 104a and 104b in the ball valve 103.

Idet denne åpningsbevegelse begynner vil omkretsstil-lingen av fordypningsanordningene 104a og 104b tilsynelatende forskyve seg i periferiretningen når anordningen sees i snitt og ovenfra som vist på fig. 4b. Denne forskyvning av omkrets-posisjonen av fordypningsanordningen 104a og 104b vil føre til en glidebevegelse eller bevegelse sammen av armene 109a og 109b og deres knaster som vist på fig. 4b, inntil det punkt der f ordypningsanordr.ingene 104a og 104b står i et tvers-gående midtplan gjennom kuleventilen. Under denne bevegelse vil naturligvis knastene 110a og 110b bli underkastet rota-sjons-, glide- og teleskopbevegelse i forhold til de tilsluttede fordypningsanordninger 104a og 104b, der disse be-vegelser lettes ved hjelp av en stort sett kulesegmentform på knastene 110a og 110b. As this opening movement begins, the circumferential position of the indentation devices 104a and 104b will apparently shift in the peripheral direction when the device is seen in section and from above as shown in fig. 4b. This displacement of the circumferential position of the indentation means 104a and 104b will cause a sliding movement or movement together of the arms 109a and 109b and their lugs as shown in fig. 4b, up to the point where the recess devices 104a and 104b stand in a transverse central plane through the ball valve. During this movement, the cams 110a and 110b will of course be subjected to rotational, sliding and telescoping movements in relation to the connected depression devices 104a and 104b, where these movements are facilitated by means of a largely spherical segment shape on the cams 110a and 110b.

Fortsatt nedadrettet bevegelse av stemplet 124 vil Continued downward movement of piston 124 will

føre komponentene i ventilenheten 101 til den stilling som er vist på fig. 3a og 4c. I denne stilling vil når fordypningsanordningene 104a og 104b beveger seg nedad forbi den tvers-gående midtplan gjennom kuleventilen, fordypningsanordningene 104a og 104b virke som om de forskyver seg bakover mot de opprinnelige stillinger som er vist på fig. 4a, slik at armene 109a og 109b blir underkastet en glidende bevegelse som skiller armene fra hverandre. bring the components in the valve unit 101 to the position shown in fig. 3a and 4c. In this position, as the recesses 104a and 104b move downwardly past the transverse midplane through the ball valve, the recesses 104a and 104b will appear to move rearward toward the original positions shown in FIG. 4a, so that the arms 109a and 109b are subjected to a sliding movement which separates the arms from each other.

Under sin glidebevegelse i omkretsretningen av armene 109a og 109b kan deres innretning i lengderetningen stabili-seres ved å tilpasse samvirkningen mellom de sylindriske om-kretser 109d og 109e av armene 109a og 109b til den sylindriske omkrets 142 i huset 102. During their sliding movement in the circumferential direction of the arms 109a and 109b, their arrangement in the longitudinal direction can be stabilized by adapting the interaction between the cylindrical circumferences 109d and 109e of the arms 109a and 109b to the cylindrical circumference 142 in the housing 102.

Når kuleventilen står med full åpning som vist på fig. 3a, dvs. med hylseanlegget 113a i anlegg med den øvre ende av husets hylse 102, vil bevegelse av ventilkomponentene stanse med kuleventilen dreiet til fullt åpen stilling, slik at ventilpassasjen 103a vil være aksialt i flukt med passasjen 102a og med den innvendige passasje 101a forøvrig i prøve-strengen 10. Denne innretning av komponentene i forhold til hverandre vil danne en i det vesentlige fri uhindret, sentral passasje med forholdsvis høy strømningskapasitet og sentralt og på langs av prøvestrengen 10 samt gjennom ventilanordningen 101 og kraftenheten 121. When the ball valve is fully open as shown in fig. 3a, i.e. with the sleeve assembly 113a in contact with the upper end of the housing sleeve 102, movement of the valve components will stop with the ball valve turned to the fully open position, so that the valve passage 103a will be axially flush with the passage 102a and with the internal passage 101a otherwise in the test string 10. This arrangement of the components in relation to each other will form an essentially free, unobstructed, central passage with a relatively high flow capacity and centrally and along the test string 10 as well as through the valve arrangement 101 and the power unit 121.

En slik sentral passasje vil ikke bare kunne tillate høye strømningshastigheter i lengre tid når det gjelder fluider fra undergrunnen, men vil kunne tjene til føring av prøveverktøy, betjeningsredskaper etc. gjennom hele prøve-strengen. Videre kan en anordning for registrering av trykk anbrakt i punktet 26 på fig. 1, kunne heises opp gjennom den Such a central passage will not only be able to allow high flow rates for a longer time when it comes to fluids from the underground, but will be able to serve for guiding test tools, operating tools etc. through the entire test string. Furthermore, a device for recording pressure placed in point 26 on fig. 1, could be hoisted up through it

åpne ventil 100 når en prøveoperasjon er fullført. open valve 100 when a trial operation is complete.

Man vil her se at gjentatt lukning og åpning av kuleventilen 103 kan utføres ved at man bare syklisk hever og senker trykket av fluidum fra borehullet i ringrommet 16 i tilslutning til ventilanordningen 100. It will be seen here that repeated closing and opening of the ball valve 103 can be carried out by simply cyclically raising and lowering the pressure of fluid from the borehole in the annulus 16 in connection with the valve device 100.

Man vil se at i dette punkt vil komponentene 131, 130, 129, 128, 124, 123, 112 og 109a og b danne en lukkeanordning for prøveventilen, og denne lukkeanordning påvirkes av ringromtrykket. Innbefattet i denne lukkeanordning finnes en første ringromtrykkfølsom, kraftfrembringende anordning dannet av komponentene 131, 130, 129, 128 og 124. Denne første ring-romtrykkf ølsomme, kraftutøvende anordning påvirkes av trykket av fluidum i ringrommet 16 og borehullet 3 nær ved prøve-ventilen for i borehullet 3 å frembringe en første forspen-ningskraf t som virker oppad gjennom påvirkningskammeret 130 og gasskammeret 128 på undersiden av stemplet 124. Denne ventillukkeanordning omfatter også en første ringromtrykk-følsom, kraftoverførende anordning som er dannet av komponentene 124, 123, 112 og 109a og b. Denne kraftoverførende anordning kan overføre den tidligere nevnte ringromtrykkfrem-brakte forspenningskraft til prøveventilen 103 og drive ventilen 103 til lukkestilling, som vist på fig. 2a. It will be seen that at this point the components 131, 130, 129, 128, 124, 123, 112 and 109a and b will form a closing device for the test valve, and this closing device is affected by the annulus pressure. Included in this closure device is a first annulus pressure-sensitive, force-generating device formed by components 131, 130, 129, 128 and 124. This first annulus pressure-sensitive, force-exerting device is affected by the pressure of fluid in the annulus 16 and the borehole 3 close to the test valve for in the borehole 3 to produce a first biasing force t which acts upwards through the influence chamber 130 and the gas chamber 128 on the underside of the piston 124. This valve closing device also comprises a first annulus pressure-sensitive, force-transmitting device which is formed by the components 124, 123, 112 and 109a and b. This power-transmitting device can transfer the previously mentioned annulus pressure-produced biasing force to the test valve 103 and drive the valve 103 to the closed position, as shown in fig. 2a.

Man vil også se at prøveventilanordningen 100 innbe-fatter en ringromtrykkfølsom åpningsanordning for ventilen, dannet av komponentene 126, 125, 124, 123, 112 og 109a og b. It will also be seen that the test valve device 100 includes an annulus pressure-sensitive opening device for the valve, formed by components 126, 125, 124, 123, 112 and 109a and b.

I denne ventil finnes en ytterligere ringromtrykkfølsom, kraftutøvende anordning dannet av komponentene 126, 125,124. Denne annen kraftutøvende anordning påvirkes av fluidumtrykket i ringrommet 16 ved borehullet 3 inntil prøveven-tilen 103, for i borehullet 3 å frembringe en ytterligere forspenningskraft som er rettet nedad på stemplet 124 via porten 126. Anordningen for åpning av ventilen har dessuten en ringromtrykkfølsom kraftoverføringsanordning som i dette tilfellet er den samme som den første kraftoverførende anordning og er sammensatt av komponentene 124, 123, 112 og 109a og b. Denne kraftoverførende anordning skal overføre den annen ringromtrykkfrembiakte forspenningskraft til prøve-ventilen 103 og drive denne til helt åpen stilling, som vist på fig. 3a. In this valve there is a further annulus pressure-sensitive, force-exerting device formed by the components 126, 125, 124. This other force-exerting device is affected by the fluid pressure in the annulus 16 at the borehole 3 up to the test valve 103, in order to produce in the borehole 3 a further biasing force which is directed downwards on the piston 124 via the port 126. The device for opening the valve also has an annulus pressure-sensitive power transmission device which in this case it is the same as the first power transmitting device and is composed of components 124, 123, 112 and 109a and b. This power transmitting device shall transmit the second annulus pressure forward biasing force to the test valve 103 and drive it to the fully open position, as shown on fig. 3a.

Videre vil disse elementer: Furthermore, these elements will:

1) den ringromtrykkfølsomme lukkeanordning for prøveventilen, 2) den ringromtrykkfølsomme åpningsanordning for prøveventilen og 1) the annulus pressure-sensitive closing device for the test valve, 2) the annulus pressure-sensitive opening device for the test valve and

3) selve prøveventilen 3) the test valve itself

samvirke slik at man får lukket og åpen stilling av ventilen 10 3 som resultat av forandringer i fluidumtrykket i ringrommet 16, mens det blir mulig å ha en forholdsvis uhindret strøm av fluider fra borehullet sentralt og i lengderetningen av prøvestrengen 10 gjennom prøveventilen 100 når ventilen 103 er i helt åpen stilling, som vist på fig. 3a. cooperate so that the valve 10 3 is closed and open as a result of changes in the fluid pressure in the annulus 16, while it becomes possible to have a relatively unobstructed flow of fluids from the borehole centrally and in the longitudinal direction of the test string 10 through the test valve 100 when the valve 103 is in the fully open position, as shown in fig. 3a.

En hovedfordel med foreliggende oppfinnelse ligger i den beskrevne måte hvorpå ringromtrykket stiller inn og betjener prøveventilen,slik at den gir full åpning og en høy og varig strømningskapasitet i et prøveverktøy. A main advantage of the present invention lies in the described way in which the annulus pressure sets and operates the test valve, so that it provides full opening and a high and lasting flow capacity in a test tool.

Faremomenter som oppstår ved å sette gasskammeret 128 under trykk på overflaten unngås ved å utvikle arbeidstryk-ket i dette kammer etterhvert som verktøyet senkes ned i borehullet. Dangerous moments that arise by pressurizing the gas chamber 128 on the surface are avoided by developing the working pressure in this chamber as the tool is lowered into the borehole.

På det tidspunkt da verktøyet skal fjernes fra borehullet, dvs. når det skal løftes, vil hylseventilen 131 automatisk åpne (som et resultat av oppheisingen med heiseinn-retningen 11 som forsterker kraften fra fjæren 136). Denne åpning av hylseventilen 131 vil tillate trykket i kammeret 128 automatisk å unnslippe eller forsvinne etterhvert som verktøyet heves. At the time when the tool is to be removed from the borehole, i.e. when it is to be lifted, the sleeve valve 131 will automatically open (as a result of the lifting with the lifting device 11 which amplifies the force from the spring 136). This opening of the sleeve valve 131 will allow the pressure in the chamber 128 to automatically escape or disappear as the tool is raised.

Når verktøyet eller redskapet kommer opp på overflatestasjonen 1, vil de som betjener utstyret ikke stå overfor farer som skyldes farlige trykk i gasskammeret 128 når verk-tøyet skal demonteres og/eller håndteres. When the tool or tool arrives at the surface station 1, those who operate the equipment will not be faced with dangers due to dangerous pressures in the gas chamber 128 when the tool is to be dismantled and/or handled.

Ved at betjeningsenheten 121 kan skilles fra og ligger under ventilanordningen 101 som inneslutter en prøve på fluidet fra borehullet i deri indre passasje 10a og over den lukkede ventil 103, blir det mulig å ta løs en del av redskapet som inneholder den nevnte prøve fra betjeningsenheten og å transportere prøven intakt til et analysested. By the fact that the operating unit 121 can be separated from and is located under the valve arrangement 101 which contains a sample of the fluid from the borehole in the internal passage 10a and above the closed valve 103, it becomes possible to detach a part of the tool which contains the said sample from the operating unit and to transport the sample intact to an analysis site.

Den jevne utside av redskapet gjør det mulig å bevege dette inn i og ut av borehullet og å sikre effektiv betjening av redskapet som resultat av forandringer i ringromtrykket. The smooth exterior of the tool makes it possible to move it in and out of the borehole and to ensure efficient operation of the tool as a result of changes in the annulus pressure.

På samme måte vil den så godt som jevne sentrale og langsgående strømningspassasje i prøveventilen lette forholdsvis høy og varig strømningshastighet for fluidene under prøvingen av borehullet. En slik helt fri strømningspassasje tillater også gjennomføring av hjelpeverktøy til betjening, prøving eller utmåling gjennom hele lengden av prøvestrengen sålenge borehullet undersøkes og for avslutning og vurdering av ope-rasjonene. In the same way, the almost uniform central and longitudinal flow passage in the test valve will facilitate a relatively high and lasting flow rate for the fluids during the testing of the borehole. Such a completely free flow passage also allows the passage of auxiliary tools for operation, testing or measurement throughout the entire length of the test string as long as the borehole is being examined and for completion and assessment of the operations.

Den spesielle utførelse av den roterende kuleventil og de forskjellige komponenter som her er beskrevet menes å gi en spesiell robust og pålitelig roterende kuleventilmekanisme, som betjenes på en egenartet måte og kan motstå fluidumtrykk som virker enten under eller over ventilen og styrer strøm-ninger enten oppad eller nedad. The special design of the rotary ball valve and the various components described here are believed to provide a special robust and reliable rotary ball valve mechanism, which is operated in a unique way and can withstand fluid pressure acting either below or above the valve and directing flows either upwards or downward.

I tillegg til stengning av hylseventilen 131 som danner en første stengeanordning og som tjener til å motvirke forspenningen ved ringromtrykkforandringer som virker på oversiden av stemplet 124 og motvirker ringromtrykket i kammeret 128,som resultat av hevning av redskapets streng og uttrek-ning av denne fra borehullet, kan prøveventilen være utstyrt med en andre stengeanordning 138 som tidligere påpekt. Denne andre stengeanordning 138 kan ha en flerhet av former innbe-fattende gjennombrytbare anordninger, anordninger som kan åpnes eller selektivt virkende låseanordninger som trer i virksomhet ved for høyt ringromtrykk for å sørge for å bi-beholde en lukket ventiltilstand. In addition to closing the sleeve valve 131, which forms a first closing device and which serves to counteract the bias by annulus pressure changes that act on the upper side of the piston 124 and counteract the annulus pressure in the chamber 128, as a result of raising the tool's string and extracting it from the borehole , the test valve can be equipped with a second closing device 138 as previously pointed out. This second closure device 138 can take a variety of forms including breakable devices, devices that can be opened or selectively acting locking devices that come into operation at excessive annulus pressure to ensure that a closed valve condition is maintained.

Det er klart oppfinnelsen i praksis kan anvendes i forbindelse med en flerhet av apparater og etter programmer som adskiller seg fra de utførelsesformer som her er beskrevet. It is clear that the invention can in practice be used in connection with a plurality of devices and according to programs that differ from the embodiments described here.

For eksempel kan et par av samtidig betjenbare.ventil-anordninger 100 som ligger etter hverandre i lengderetningen, anvendes for derved å inneslutte en prøve på fluidum fra borehullet ikke bare inne i prøvestrengen, men mellom kuleventiler som ligger i avstand fra hverandre eller andre prøve-ventilanordninger som kan ha full åpning. Det er ønskelig da å ha et sylindrisk fluidumprøvekammer mellom en ventilanordning 100 anbrakt som vist på tegningene, ved den nedr;:: ende av det sylindriske kammer og en annen ventilanordning 10 0 anbrakt over det rørformede prøvekammer, men omvendt fra den stilling som er vist på tegningene. For example, a pair of simultaneously operable valve devices 100 that lie one behind the other in the longitudinal direction can be used to thereby contain a sample of fluid from the borehole not only within the sample string, but between ball valves located at a distance from each other or other sample valve devices that can have full opening. It is then desirable to have a cylindrical fluid sample chamber between a valve device 100 placed as shown in the drawings, at the lower end of the cylindrical chamber and another valve device 100 placed above the tubular sample chamber, but reversed from the position shown on the drawings.

Med denne anordning vil det være mulig å skille betjen-ingsenhetene fra hver ende av prøvekammeret slik at ventil-enhetene forblir på plass og isolerer en prøve av innesluttet fluidum fra borehullet. With this device, it will be possible to separate the operating units from each end of the sample chamber so that the valve units remain in place and isolate a sample of contained fluid from the borehole.

I forbindelse med den prøvestreng som her er beskrevet kan oppfinnelsen bringes til utførelse med en sirkulasjonsventil og en adskillbar betjeningsanordning eller kraftenhet som påvirkes av ringromtrykket. En slik sirkulasjonsventil kan anbringes under ventilanordningen 100 og over paknings-anordningen 27 eller kan benyttes som ventilanordningen 22 In connection with the test string described here, the invention can be implemented with a circulation valve and a separable operating device or power unit which is affected by the annulus pressure. Such a circulation valve can be placed under the valve device 100 and above the packing device 27 or can be used as the valve device 22

i et punkt over prøveventilen 100 (dvs. ventilanordningen 25 på fig. 1) . at a point above the test valve 100 (ie the valve arrangement 25 in Fig. 1).

Når det gjelder ringromtrykkets påvirkning på forspen-ningskammeret 128 har man en inngående beskrivelse av dette i søkerens norske patentansøkning nr. 740622. Regulering av innbyrdes bevegelseshastigheter for de teleskopiske komponenter i prøveventilanordningen kan gjøres med bevegelses-impedansanordninger, og eksempler på dette er beskrevet i det tidligere nevnte US patent nr. 3.664.415 såvel som i US patent nr. 3.499.487. As regards the influence of the annulus pressure on the biasing chamber 128, there is a detailed description of this in the applicant's Norwegian patent application no. 740622. Regulation of the mutual movement speeds of the telescopic components in the test valve device can be done with movement impedance devices, and examples of this are described in the previously mentioned US patent no. 3,664,415 as well as in US patent no. 3,499,487.

Det er også klart at fullt åpne ventildeler av andre typer enn roterende kuleventiler kan anvendes under visse forhold og betjeningsmekanismen for kuleventilene, forskjellig fra det som her er beskrevet kan anvendes. F.eks. kan det under visse omstendigheter anvendes betjeningsanordninger for kuleventiler av den art som er beskrevet i US patent 3.499.487 eller 3.347.318. It is also clear that fully open valve parts of other types than rotary ball valves can be used under certain conditions and the operating mechanism for the ball valves, different from what is described here can be used. E.g. under certain circumstances, operating devices for ball valves of the kind described in US patent 3,499,487 or 3,347,318 can be used.

Claims

Device for examining a soil formation penetrated by a borehole, which device is used in a test pipeline that is lowered into the borehole and includes a gasket for sealing the annulus between the pipeline and the wall of the borehole, above the soil formation to be examined, the device being arranged to be operated by increasing the pressure in the hydraulic fluid in the annulus above the gasket, characterized by the combination of a valve mechanism (101) known per se which comprises a rotatable ball valve (103) with an axially continuous central passage (103a), which ball valve (103) is held in the valve mechanism (101) between an upper seat (106) and a lower seat (107), operating arms (109a, 109b) connected to a pull sleeve (112) for turning the ball valve (103), a dead-end device in the pull sleeve (112) and a diverting passage (119,120) with a switching valve (116) which is controlled by the pull sleeve, and an operating mechanism (121) known per se which comprises a head dsable tubular mandrel (123) connected to the draw sleeve (112), a driving piston (124) arranged on the mandrel, biasing means (127, 128) which drive the piston and the mandrel towards the valve closing position, means (129, 130) for regulating the biasing force depending on the annulus pressure and means (131) for isolating the biasing force, so that the annulus pressure can be increased and produce a force on the piston and mandrel that exceeds the biasing force and drives the pull sleeve for opening the switching valve (116) and then the operating arms for opening the ball valve (103) .