NO154893B - Apparat ved proevetagningsventil for oljebroenn. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for prøvetagning i en oljebrønn og nærmere bestemt er oppfinnelsen rettet på en stengeventil med full åpning som trer i funksjon i avhengighet av ringromtrykk og inkluderer en ventil for reversibel sirkulasjon og en prøvetagningsventil med full åpning inklusive en hydraulisk styrt stengemekanisme.

Det har de senere år vært utviklet forskjellige prøvetagningsventiler og prøveventiler for prøving av olje-brønner, hvilke ventiler er følsomme for forandringer i ringromtrykket for åpning og stengning av ventilene. Ventiler for motsatt sirkulasjon følsomme enten for funksjonen av en testventil som er følsom for ringromtrykket eller som selv er følsom for ringromtrykkvariasjoner, har også vært utviklet, f.eks. beskriver US-PS 3 850 250 og US-PS 3 930 540 en sirkulasjonsventil som åpner etter et på forhånd fastlagt antall variasjoner i ringromtrykket påført brønnens ringrom.

US-PS 2 823 773 beskriver en sirkulasjonsventil som er en integrerende del av en prøvetagningsmekanisme,

hvor prøvetagningsmekanismen åpner og stenger som følge av trykkvariasjoner i brønnens ringrom. Den i patentet viste sirkulasjonsventil går fra en stengt stilling til en åpen stilling etter et på forhånd fastlagt antall operasjoner av prøvetagningsventilen. Videre har US-PS 3 970 147 også en viss tilknytning til foreliggende oppfinnelse. Dette patent viser en sirkulasjonsventil som beveger seg til en låst stilling som følge av en økning i ringromtrykket over en gitt verdi. En utførelse viser en sirkulasjonsventil som er en integrerende del av en normalt åpen prøveventil av glidende mansjettype, slik anordnet at prøveventilen stenger før åpningen av sirkulasjonsventilen.

Den dobbelte sirkulasjonsventil som er kjent fra en publikasjon i navn Halliburton Services, er en slik ventil, hvor fjærbelastede fingre holder en glidende hylsedor i en stilling som dekker sirkulasjonsåpninger i et hus for ventilen. Hylsedoren er fjærbelastet mot åpen stilling. En dobbeltvirkende sirkulasjonsventil betjenes ved borerør-dreining, hvor dreiebevegelsen fører frem en betjeningsdor som også åpner og stenger en testventilmekanisme. Etter et på forhånd fastlagt antall omdreininger stenges testventilen og ytterligere omdreining setter igang en utløsningsmekanisme som utløser fingrene som holder, den glidende hylsedor. Den glidende hylsedor beveges deretter til den åpne stilling ved hjelp av de nevnte fjærer og avdekker derved sirkulasjonsåpningen for å tillate sirkulasjon i motsatt retning.

US-PS 3 856 085 beskriver videre et brønnprøve-apparat drevet ved ringromtrykk og som inkluderer en kuleventil med full åpning for å skaffe en helt åpen gjennomgang gjennom prøvestrengen til den grunnformasjon som skal prøves.

Til sist skal nevnes US-PS 3 860 069 som ved-rører en anordning for undersøkelse av en jordformasjon gjen-nomtrengt av et borehull i forbindelse med en prøverørledning som senkes ned i borehullet og omfatter en pakker ved sin nedre ende for tetning av ringrommet mellom rørledningen og borehullets vegg over den jordformasjon som skal undersøkes. Anordninger forefinnes her for å øke ringromtrykket og føre

et drivmiddel mot en fjærinnretning slik at en prøveventil påvirkes og en mediumpassasje åpnes i prøverørledningens indre til den aktuelle jordformasjon.

Den tidligere kjente teknikk i forbindelse med åpning og stengning av de nødvendige kamre og ventiler i en prøverørstreng omfatter fysisk bevegelse av selve strengen, utvendig påvirkning ved tunge, stenger eller elementer som slippes ned i den, eller betjeningsorganer som påvirkes av ringromtrykket i borebrønnen. De største ulempene ved slike kjente installasjoner har vært faren for oppdeling av borestrengen eller utblåsing ved nedslippingen av elementer i eller under bevegelsen av strengen, og kravene til forut-gående kjennskap til forholdene ved brønnbunnen når et forut-bestemt trykk skal tilføres. De senest utviklede verktøy, påvirkbare av ringromtrykket, har manglet effektive innret-ninger for utvendig styrte stengemekanismer i forbindelse med betjeningen av spesielt egnede prøvetagningsventiler.

Disse ulemper unngås ved at det ifølge foreliggende oppfinnelse er skaffet tilveie et apparat som er en normalt åpen prøvetagningsventil som gir en helt åpen strømnings-bane for brønnprøving og som stenges under hydraulisk styring etter en på forhånd fastlagt trykkøkning i brønnens ringtrykkrom. Apparatet er av den type som fremgår av inn-ledningen til det etterfølgende krav 1 og er kjennetegnet ved utløsningsorganer for frigjøring av manøvreringsdororganene fra trykkdoren når sistnevnte når den annen stilling. Ytterligere trekk ved den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved en stoppeinnretning mellom det sylindriske hus og man-øvreringsorganene for å stoppe bevegelsen av disse organer i nevnte første retning når trykkdoren når sin andre stilling og for å tillate trykkdoren å fortsette bevegelsen i nevnte første retning til en tredje stilling etter at utløs-ningsorganene har utløst manøvreringsorganene fra trykkdoren, og en sirkulasjonsventildor forbundet med trykkdoren for tettende dekning av trykkåpningen for å hindre fluidumforbindelse fra brønnens ringrom utenfor huset og den åpne boring i huset inntil trykkdoren beveges til den nevnte tredje stilling. Oppfinnelsen fremviser videre trekk som er kjennetegnet ved mekaniske låseorganer i utløsningsorganene for låsing av manøvreringsdororganene i det sylindriske hus og som kan betjenes samtidig med utløsningen av manøvrerings-dororganene fra trykkdoren for å hindre manøvreringsdororganene i bevegelse i en andre motsatt retning.

Apparatet ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene,

hvor fig. 1 er et skjematisk oppriss av et typisk apparat for brønnprøving under anvendelse av oppfinnelsen, fig. 2a - fig. 2j sammensatt langs snittlinjene a-a til og med i-i gir et tverrsnitt bare av høyre side av oppfinnelsen med prøvetagningsventilen i åpen stilling og sirkulasjonsventilen i stengt stilling, fig. 3 er et snitt av målesystemet og kontrollventilen i en fortykket del av en dor i mekanis-men for drift av prøvetageren, og fig. 4 er et snitt av tømmeventilen for prøvetagningskammeret ifølge oppfinnelsen.

Under boringen au en oljebrønn fylles borehullet med et fluidum kjent som borefluidum eller boreslam. Et av for-målene med dette borefluidum er å bibeholde i gjennomskårne formasjoner eventuelt fluidum som kan bli funnet der. For å bi-beholde disse formasjonsfluidumer er boreslammet gjort tyngre med forskjellige tilsetninger slik at det hydrostatiske trykk av slammet ved formasjonsdybden er tilstrekkelig til å bibeholde formasjonsfluidumet inne i formasjonen uten å tillate dette å unnslippe ut i borehullet.

Når det er ønskelig å prøve formasjonens produksjonsevne, senkes en prøvestreng ned i borehullet til formasjonsdybden og formasjonsfluidum tillates å strømme inn i strengen i et styrt testprogram. Et lavere trykk opprettholdes i det indre av prøvestrengen når denne senkes ned i borehullet. Dette gjøres vanlig ved å holde en ventil i den lukkede stilling nær den nedre ende av prøvestrengen. Når prøvedybden er nådd, blir an pakning satt inn for å tette borehullet og derved stenge inne formasjonen overfor det hydrostatiske trykk i borevæsken i brønnens ringrom.

Ventilen ved den nedre ende av prøvestrengen åpnes deretter og formasjonsfluidum fritt for det tilbakeholdende trykk av .borevæsken kan nå strømme inn i det indre av prøve-strengen.

Testprogrammet inkluderer perioder med formasjons-strøm og perioder når formasjonen er innestengt. Trykkmålinger tas gjennom hele programmet for senere analyse for bestemmelse av formasjonens produksjonsevne. Huis ønsket kan en prøve av formasjonsfluidumet fanges opp i et egnet prøvetagningskammer.

Ved slutten av prøveprogrammet åpnes en sirkulasjonsventil i prøvestrengen, formasjonsfluidum i prøvestrengen sirkuleres ut, pakningen frigjøres og prøvestrengen trekkes opp .

Gjennom årene har det vært utviklet forskjellige fremgangsmåter for å åpne prøveventiler som befinner seg ved

.f ormasjonsdybden som beskrevet. Disse fremgangsmåter inklu-

derer dreining au strengen, fren)-og tilbakeføring au strengen og forandring au trykket i ringrommet. En særlig fordelaktig prøveventil er den som er uist i US patent 3 856 085. Denne ventil trer i funksjon som følge au trykkuariasjoner i ringrommet og gir en strømningskanal med full åpning gjennom prøveventi1-apparatet.

Den fremgangsmåte hvorved ringromtrykket utnyttes for åpning og stengning av prøveventilen er særlig fordelaktig på steder til sjøs hvor det er ønskelig i størst mulig utstrekning og av sikkerhets- og mil jøverngrunner å holde utblåsnings-uentilene stengt under den vesentlige del au prøveprosessen.

En typisk anordning for utførelse av en borestreng-test til sjøs er vist på fig. 1. En slik anordning ville in-kludere en flytende arbeidsstasjon 1 anbragt over en neddykket

stasjon 2. Brønnen omfatter en brønnboring 3 som på karakteristisk måte er foret med en brønnforingsstreng 4 som strekker seg fra stasjonen- 2 til en underjordisk formasjon 5. Foringsrørstrengen 4 inkluderer et antall perforer-inger ved sin nedre ende som skaffer forbindelse mellom formasjonen og det indre av brønnboringen 6.

På stedet for den neddykkede Drønn befinner seg et brønnhodeanlegg 7 som inkluderer mekanismer for å hindre utblåsning. En undervannsrørledning 8 strekker seg fra brønn-hodeinstallasjonen til den flytende arbeidsstasjon 1. Arbeidsstasjonen 1 inkluderer et arbeidsdekk 9 som bærer et boretårn 12. Boretårnet 12 bærer en løfteinnretning li. En lukkeinn-retning 13 for brønnhodet er anordnet ved den øvre ende av undervannsrørledningen 8. Lukkeinnretningen 13 gjør det mulig å senke ned i undervannsrørledningen og brønnboringen 3 en formasjonsprøvestreng 10 som løftes og senkes i brønnen ved hjelp av løfteinnretningen 11.

En tilførselsledning 14 er anordnet, hvilken strekker seg fra en hydraulisk pumpe 15 på dekket 9 av den flytende stasjon 1 og strekker seg til brønnhodeinstallasjonen 7 på et punkt under sikkerhetsventilene mot utblåsning for å gjøre det mulig å sette brønnens ringformede rom 15 som omgir prøve-strengen 10, under trykk.

Prøvestrengen inkluderer en øvre rørlednings-strengdel 17 som strekker seg fra arbeidsstasjonen 1 til brønn-hodeinstallasjonen 7. Et hydraulisk drevet prøveventiltre 18 befinner seg ved enden av den øvre rørledningsstreng 17 og er satt inn i brønnhodeinstallasjonen 7 for på denne måte å bære den nedre del av formasjonsprøvestrengen. Den nedre del av formasjonsprøvestrengen strekker seg fra prøveventiltreet 18 til formasjonen 5. En pakningsmekanisme 27 isolerer formasjonen 5 fra fluidumer i brønnens ringrom 16. En perforert endedel 28 er anordnet ved den nedre ende av prøvestrengen 10 for å muliggjøre fluidumkommunikasjon mellom formasjonen 5 og det indre av den rørformede formasjonsprøvestreng 10.

Den nedre del av formasjonsprøvestrengen 10 inkluderer videre den mellomliggende rørledningsdel 19 og trykk-og volumutjevnende glideskjøtorganer 20 for overføring av dreiemoment. En mellomliggende rørledningsdel 21 er anordnet for å tilføre pakningsmekanismen 27 pakningsinnstillingsvekt ved den nedre ende av strengen.

Det er mange ganger ønskelig å anbringe ved den nedre ende av prøvestrengen en konvensjonell sirkulasjonsventil 22 som kan åpnes ved dreining eller bevegelse frem og tilbake av prøvestrengen eller en kombinasjon av begge, eller ved å slippe ned en såkalt åpningsbombe i det indre av prøvestren-gen 10. Denne sirkulasjonsventil er tenkt som en sikkerhets-anordning for å sørge for fluidumkommunikasjon i tilfelle av at sirkulasjonsventilen i foreliggende apparat skulle unnlate å åpne korrekt. Også nær den nedre ende av formasjonsprøve-strengen 10 befinner seg en prøveventil 25 som fortrinnsvis er en prøveventil av typen drevet ved hjelp av ringromtrykket som beskrevet i US-PS 3 856 085. Umiddelbart over prøveven-tilen befinner seg apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse og betegnet med 30.

En trykkregistrerende innretning 2 6 befinner seg under prøveventilen 25. Innretningen 26 er fortrinnsvis en som gir full gjennomgangsåpning gjennom senter av registre-ringsinnretningen for å skaffe en full gjennomgangsåpning gjennom hele lengden av formasjonsprøvestrengen.

Det kan være ønskelig å tilføye ytterligere forma-sjonsprøveapparater i prøvestrengen 10. Der hvor det fryktes at prøvestrengen 10 kan bli sittende fast i borehullet 3, er det for eksempel ønskelig å tilføye en vibrasjonsmekanisme mellom trykkregistereringsinnretningen 26 og pakningsutstyret 27. Vibrasjonsmekanismen anvendes for å gi prøvestrengen slag for å bidra til å ryste løs en fastkjørt prøvestreng fra borehullet i tilfelle av at prøvestrengen skulle sitte fast. I tillegg kan det være ønskelig å tilføye en sikkerhetsskjøt mellom vibrasjonsinnretningen og pakningsmekanismen 27. En slik sikkerhetsskjøt vil gjøre det mulig for prøvestrengen 10 å bli koblet fra pakningsutstyret 27 i det tilfelle at vibrasjonsmekanismen ikke var istand til å frigjøre en fastkjørt formasjonsprøvestreng.

Anbringelsessted for trykkregistreringsinnretnin-gen kan varieres etter ønske. F.eks. kan denne trykkregistre-ring befinne seg under den perforerte endedel 28 i en egnet trykkregistreringskapsling. Dessuten kan en annen trykkregi-streringsinnretning kjøres umiddelbart over prøveventilen 25 for å gi ytterligere data til hjelp ved vurdering av brønnen.

Som det kan ses av fig. 2a - 2j, består brønn-utstyret 30 av en sirkulasjonsventildel eller seksjon 160, en kraftseksjon 55 og et prøvetagningsapparat med strømnings-motstand og en låseseksjon 75 og en dobbelt kuleventil-prøvetagningsseksjon 110 med full åpning.

Utstyret 30 inkluderer en rørformet øvre kapslingsholder 41 med gjenger 42 for forbindelse av utstyret inn i prøvestrengen over apparatet, en øvre kapslingdel 43, en kraftstempelkapsling 44, en mellomliggende kapsling 45, et seksjonshus 46 for strømningsmotstand, en øvre prøvetagnings-kapsling 47, en mellomliggende prøvetagningskapsling 48, en nedre prøvetagningskapsling 49 og en nedre holder 50 som inkluderer gjenger 51 for feste av apparatet i den del av prøvestrengen som er under systemet 30. En kontinuerlig åpen sentral boring 40 er anordnet gjennom alle kapslingseksjoner for forbindelse med strømningskanalen gjennom prøvestrengen både over og under apparatet 30.

Kraftseksjonen 55 omfatter en vanlig kraft- og sirkulasjonsåpning 56 gjennom den øvre kapslingsholder 41 som vist. Inne i det sylindriske hus (41, 43-50) er en trykkdor 57 anordnet glidbart. Et skjærkravekammer 58 er anordnet inne i den øvre kapslingsholder 1 41 og den øvre kapsling 43 som vist. En skjærstiftkrave 59 befinner seg inne i skjærkravekammeret 58 og er stiftet til trykk doren 57 ved hjelp av skjær-stifter 60. Skjærstiftene 60 holdes på plass av en konsentrisk skjærstiftholder 61 som er anbragt utenpå skjærstiftkraven 59 som vist.

Trykkdoren 57 inkluderer videre et ringformet ut-overragende kraftstempel 62 som på den ene side er utsatt for fluidumtrykket fra brønnens ringrom gjennom trykk- og sirkulasjonsåpningen 56, skjærkravekammeret 58 og en strømningskanal 63. Kraftstemplet 62 strekker seg inn i et lavtrykkskammer 66 som er anordnet i kraftstemplets kapsling 44. Lavtrykkskammeret 66 er tettet ved hjelp av tetninger 64 mellom det ringformede stempel 62 og kraftstemplets kapsling 44 og ved hjelp au tetninger 65 mellom kraftstemplets kapsling 44 og kraftdoren 57.

Det kan således sees at trykket fra brønnens ringrom som ledes gjennom strømningskanalen skaffet ved kraft-og sirkulasjonsåpningen 56, skjærkravekammeret 58 og strømnings-kanalen 63 som virker på kraftstemplet 62, vil frembringe en nedoverrettet kraft på doren 57 proporsjonal med trykkforskjel-len mellom trykket i brønnens ringrom og trykket i kammeret 66. Når denne nedouerrettede kraft er tilstrekkelig til å skjære over stiftene 60 uil trykkdoren 57 fritt kunne beuege seg i en retning nedover mot den nedre ende au lautrykkskammeret 66. En demperring 67 av elastomer er anordnet i lautrykkskammeret 66 for å dempe anslaget når kraftstemplet 62 når den nedre ende av lavtrykkskammeret 66.

Den nedre del 70 av trykkdoren 57 inkluderer en innsnevret del 71 som med gjenger er festet til en stor C-ring holderdel 72. En ekspanderende C-ring 73 befinner seg i et spor mellom den nedre ende av den innsnevrede del 71 og C-ringholderen 72. C-ringen kan være elastisk påvirket innover, men ekspanderer til den på fig. 2 viste stilling når den tillates å bevege seg til sin normale stilling.

Den nedre del av trykkdoren 57 er forbundet med låseseksjonen 75 med en fjærfingerdor 76 som på sin side er med gjenger forbundet med en skyvedor 77. Fjærfingerdoren 76 inkluderer et antall fjærfingre 78 som hver enkelt er avslut-tet med et hode 79. Som vist på fig. 2, inkluderer kraft-stempelkapslingen 44 en forlengelse 80 som tvinger fjærfinger-hodet 79 innover til kontakt med den nedre del 70 av kraftdoren 57.

Fjærfingerdoren 7 6 er til å begynne med slik inn-stilt at der er et lite dødgangsrom mellom fjærfingerhodene 79 og en anleggsflate 81 for disse på kraftdordelen 70. Dette lille dødgangsrom er anordnet for å sikre at stiftene 60 skjæres fullstendig over før kraftdoren 57 får kontakt med fjærfingerhodene 7 9 for å skyve fjærfingerdoren 7 6 og skyvedoren 7 7 nedover. Etter at flaten 81 på kraftdordelen 7 0 har kontakt med fjærfingerhodene 79 blir fjærfingerdoren 76 og den festede skyvedor 77 skjøvet nedover inntil fjærfingerhodene 79 passerer ' kapslingforlengelsen 80. Etter passering av kapslingforlengelsen 80 kan fjærfingerhodene 79 sprike fjærende utover i det utvidede område 82 anordnet ved den mellomliggende kapsling 45 og derved frigjøre fjærfingrene 78 fra trykkdoren 57.

En fortykket del 83 av den mellomliggende kapsling 45 har samvirkende kontakt med den nedre del av fjærfingerdoren 76 og er tettet ved hjelp av tetninger 84 for å danne den øvre ende av et oljefylt kammer 85. Seksjonshuset 46 danner den nedre ende av det øvre oljefylte kammer 86 og danner også den øvre ende av et nedre oljefylt kammer 86 og skiller således kammeret 85 fra kammeret 86. Fluidumforbindelse mellom det øvre oljefylte kammer 85 og det nedre oljefylte kammer 86 er skaffet ved kanaler 89, et rundt omkretsen for-løpende spor 90 og en innbyrdes forbindende strømningskanal 87 som vist på fig. 3. Tetninger 88 er anordnet mellom seksjonshuset 46 og skyvedoren 77 som vist for å hindre fluidum-forbindelser utenom den gjennom den beskrevne strømnings-gjennomgang.

En trykkavlastningsventil 93 og en egnet dyse 94 er anordnet i strømningskanalene 89 som også er vist på fig. 3. Trykkavlastningsventilen 93 er konstruert for å tillate fluidumstrøm fra det øvre oljefylte kammer 85 til det nedre oljefylte kammer 86. Det er videre ønskelig å bare tillate fluidumstrøm når det er oppnådd et på forhånd bestemt overtrykk i kammeret 85 over trykket i kammeret 86, og dette oppnås ved eksempelvis å benytte en overtrykksventil markeds-ført under betegnelsen "Leepri 281".

Dysen 94 tjener til å regulere strømningsmengden av olje som overføres fra det øvre kammer 85 til det nedre kammer 86 for å styre bevegelseshastigheten av skyvedoren 57 i retning nedover. En godtagbar dyse er en kjent på markedet under betegnelsen "Lee Axial Visco Jet nr. VXCA-2500370D".

På fig. 2e på den motsatte side av seksjonshuset 4 6 dreiet 18 0° fra strømningskanalen er der anordnet en forbiføringskanal 95 som står i forbindelse med omkretssporet 90 ved hjelp av en aksial åpning 97. Forbiførings-kanalen 95 og forbiføringsåpningen 97 blokkeres selektivt ved hjelp av en gjenget forbiføringsplugg 96 i seksjonshuset 46 som vist. Det vil nå forstås at når skyvedoren 77 er skjøvet til dens nederste stilling ved virkningen av kraftdoren 57, vil skyvedoren være hydraulisk låst i denne nederste stilling ved virkningen av trykkavlastningsventilen 93. Denne virkning fremkommer ved det faktum at hydraulisk fluidum i det øvre kammer 85 forskyves til det nedre kammer 86 ved bevegelsen av skyvedoren 77. Trykkavlastningsventilen 93 stenger da og vil ikke tillate forskyvning av fluidum fra det nedre kammer 86 til det øvre kammer 85. Forbiføringskanalen 95 er anordnet for å tillate skyvedoren 77 å bli returnert til sin opprinnelige stilling ved åpning av forbiføringskanalen s 95 og forbiføringsåpningen 97 med forbiføringsplugger 96. Dette vil nå gjøre det mulig å overføre hydraulisk fluidum fra det nedre kammer 86 gjennom kanalen 87, omkretssporet 90, forbiføringsåpningen 97 og kanalen 95 til det øvre kammer 85 og derved gå utenom den stengte trykkavlastningsventil 93.

Et fjærkammer 98 er anordnet i den nedre ende av det nedre oljefylte kammer 86. Den nedre ende av fjærkammeret 86 er dannet av en utover ragende ringformet ansats 99 på skyvedoren 77. Et flytende stempel 100 er anordnet mellom fjærkammeret 98 og den øvre del av det oljefylte kammer 86. Det flytende stempel 100 er tettet og flyter mot tallerkenfjærer 101

i fjærkammeret 98 for å skaffe et ekspansjonskammer for oljen i kamrene 85 og 86. Når således verktøyet blir oppvarmet etter hvert som det senkes ned i jorden kan oljen i kammeret 85 og strømningskanalene og det nedre oljefylte kammer 86 ekspandere og forskyve det flytende stempel 100 mot tallerkenfjærene 101 uten å overbelaste de forskjellige tetninger og sylindriske vegger i verktøyet. Fjærkammeret 98 er tettet ved hjelp av tetninger 102 i den utover ragende ringformede ansats 99.

Påfyllingsorganer, såsom gjengede oljefyllplugger 201 og 202 er anordnet gjennom kapslingsveggene for å sørge for fylling av kamrene 85 og 86 med olje.

En nedovervendende side 103 på den nedre ende av fjærfingerdoren 76 har samvirkende kontakt med en oppoverret-tet side 104 av seksjonshuset 46 for å skaffe en virksom stopper for skyvedoren 77 etter at denne har beveget seg i en på forhånd fastlagt distanse nedover under virkningen, av kraftdoren 57.

Skyvedoren 77 driver apparatet for oppsamlingen av en prøve i prøvetagningsseksjonen 110. Prøvetagningsseksjonen 110 inkluderer et prøvekammer 111 mellom en øvre kuleventil 112 og en nedre kuleventil 113. Skyvedor.en 77 er ved hjelp av gjenger forbundet med en øvre seteholder 114 umiddelbart over den øvre kuleventil 112. Den øvre seteholder 114 holder et øvre sete 115 i kontakt med kuleventilen 112. Et nedre sete 116 er anbragt under den øvre kule 112 i en forbindende dor 117. Den øvre seteholder 114 og den forbindende dor 117 holdes sammen ved hjelp av et par C-klemmer (ikke vist) som strekker seg omkring kulen 112 fra et spor 118 i den øvre seteholder 114 til et spor 119 i den forbindende dor 117.

Den forbindende dor 117 er ved hjelp av gjenger forbundet med en øvre seteholder 120 for den nedre kule 113. Den øvre seteholder 120 holder det øvre sete 121 i kontakt

med kulen 113 og et nedre sete 122 holdes i en nedre indre dor 123 som vist. Den øvre seteholder 120 og den nedre indre dor 123 holdes sammen ved hjelp av et par C-klemmer (ikke vist) som strekker seg rundt kulen 113 fra et spor 124 i den

øvre seteholder 120 og et spor 125 i den nedre indre dor 123.

Det vil således ses. at når skyvedoren 7 7 beveges vil hele prøveoppfangningsmekanismen inklusive den øvre seteholder 114, den øvre kuleventil 112, den forbindende dor 117, den øvre seteholder 120, nedre kuleventil 113 og en nedre indre dor 123 alle bevege seg nedover samtidig.

Under denne bevegelse nedover dreies den øvre kule 112 til den stengte stilling ved virkningen av en drivtapp 126 for den øvre kule i et hull 127 i den øvre kule 112. På tilsvarende måte dreies den nedre kuleventil 113 til den stengte stilling ved betjening av en drivtapp 128 for den nedre kule i et hull 129 i den nedre kule 113.

Denne drivtapp 126 er en innover rettet del av

en øvre tapparm 130 som holdes på plass i den øvre prøvetag-ningskapsling 47 ved demperholderne 131 og 132 og demper-holderen 133. En demperring 134 er anbragt mellom de øvre dem-perholdere 131 og 132 og en demperring 135 er anbragt mellom den mellomliggende prøvetagningskapsling 48 og den nedre holder 133.

Tappen 128 er en innover rettet forlengelse av en nedre tapparm 136 som er anbragt i den nedre prøvetagnings-kapslingseksjon 49 ved hjelp av en øvre demperholder 137 og en nedre demperholder 138. En demperring 139 er anordnet mellom den øvre demperholder 137 og den mellomliggende kapsling 48 og en demperring 140 er anordnet mellom den nedre demperholder 138 og den nedre kapslingsholder 50 som vist. Disse støtdempere er anordnet for å hjelpe til med å ta opp even-tuelle støt overført til kulelukkemekanismene for å bidra til å hindre overbelastning av kuledrivtappene 126 og 128.

Tapparmene 13 0 og 136 er hver for seg en av et

par tapparmer, hhv. et par for hver kule 112 og 113. Tapparmene er anbragt rundt omkretsen av kulene avvekslende med nevnte, ikke viste C-klemmer slik at C-klemmene kan bevege seg i forhold til tapparmene i rommet mellom tapparmene. Tapparmene holdes også i kapslingsseksjonene 47 hhv. 48 slik at noen omkretsbevegelse er tillatt og slik at deres til-

hørende tapper kan svinges rundt omkretsen når deres respektive kuleventiler beveges fra åpen til stengt stilling, slik det er kjent på området og vist f.eks. i US patent 3 856 085.

En åpning 141 er anordnet i skyvedoren 77 for å hindre hydrostatisk sperring på grunn av at fluidum er oppfanget mellom skyvedoren 77 og den øvre demperholder 131.

En avløpskanal 145 er anordnet i den mellomliggende kapslingseksjon 48 for å muliggjøre tømming av formasjons-væskeprøve oppfanget i prøvesamlekammeret 111 etter at kuleventilene 112 og 113 er stengt. Tømmeventilutstyret er vist på fig. 4 og inkluderer en indre tømmeåpning 146 som strekker seg delvis gjennom veggen av den mellomliggende kapslingseksjon 48. Når tømmeventilutstyret er åpent kommuniserer den indre tømmeåpning 146 med en del 145a av tømmekanalen eller utløpet 145 som på sin side kommuniserer med den ytre tømme-åpning 147. En tømmeplugg 148 er anordnet som kan selektivt beveges for å åpne eller stenge den ytre tømmeåpning 147 og den indre tømmeåpning 146 ved dreining av tømmepluggen i tømme-kanalen 145. Gjenger 149 er anordnet for å føre frem tømme-pluggen 148 mellom den åpne og den lukkede stilling.

Forbindelse mellom prøvetagningskammeret 111 og den indre tømmeåpning 146 er frembragt ved slisser 150 i den forbindende dor 117. Tetninger 151 og 152 er anordnet mellom den mellomliggende kapslingseksjon 48 og den forbindende dor 117 for å fullstendiggjøre tetningen av prøvetagningskammeret 111.

Som beskrevet ovenfor er foreliggende apparat mest fordelaktig når det drives med en prøveventil som betjenes ved ringromtrykk slik som den vist og beskrevet i US patent 3 856 085. Ved drift med en slik prøveventil er det ønskelig

å anordne en innretning til å tømme brønnfluidum oppfanget mellom den nedre kuleventil 113 og prøveventilen som befinner seg under foreliggende apparat i prøvestrenqen. Derfor er en andre tømmeåpning 155 anordnet i den nedre mellomholder 50 for å tillate tømming av formasjonsfluidumer oppfanget mellom foreliggende apparat og prøveventilen.

Apparatet inkluderer en sirkulasjonsventil seks jon 160 som omfatter en sirkulasjonsventil dannet av kraft- og sirkulasjonsåpninger 56 som er dekket av den øvre del 161 av kraftdoren 57 når sirkulasjonsventilen er i stengt stilling.

Åpningen 56 er tettet v/ed hjelp au tetninger 162 når sirkulasjonsventilen er i den stengte stilling for å hindre forbindelse fra brønnens ringrom utenfor verktøyet til den indre boring 40 i apparatet.

Den øvre del 161 av kraftdoren 57 inkluderer et dif-ferensialområde 163 for å skaffe et hydraulisk trykk som bidrar til bevegelse av kraftdoren 57 nedover etter at tappene 60 er skåret over og derved også bidrar til åpningen av sirkulasjonsventilen.

Det kan således sees at når brønnens ringromtrykk økes til en på forhånd bestemt verdi vil skjærstiftene 60 bli skåret over og således tillate bevegelse av kraftdoren 57 nedover. Kraften som beveger kraftdoren nedover, genereres ved hjelp av trykket i brønnens ringrom som virker på stemplet 62 gjennom strømningskanalen 63 anordnet mellom kraftdoren 57 og kapslingen 43. Som allerede omtalt, skaffer differensialom-rådet 163 også en nedadrettet kraft på grunn av hydraulisk trykk. Når kraftdoren 57 beveges ned blir dødgangsrommet anordnet i den reduserte del 71 tatt opp inntil hodene 79 av de utover forspente fjærfingre 78 kontakter flaten 81 av kraftdordelen 70. Kraftdoren 57 skyver nå fjærfingrene 78 og den forbundne kulebetjeningsmekanisme nedover under dreining av kulene 112 og 113 stengt ved virkningen av tappene 126 og 128

i hullene 127 og 129 i de respektive kuler. Den hastighet hvormed kulene beveges til den stengte stilling styres ved hjelp av den hastighet hvormed den hydrauliske dyse 94 til-later hydraulikkfluidum å bli overført fra det øvre oljefylte kammer 85 til det nedre kammer 86.

Når betjeningsmekanismen er i sin stilling helt

nede og kuleventilen 112 og 113 er helt stengt, er den nedover rettede flate 103 av fjærfingerdoren 76 og den oppover rettede flate 104 av seksjonshuset 46 i kontakt for å hindre ytterligere bevegelse nedover av kulebetjeningsmekanismen. Når kuleventilene 112 og 113 er helt stengt, kan de ikke åpnes uforvarende fordi kulebetjeningsmekanismen er hindret i å bevege seg i retning oppover ved virkningen av trykkreduksjons ventilen 93 som hindrer at hydraulikkvæske blir overført fra det ene kammer 86 til det øvre kammor i]b i den hydrauliske låseseksjon 75.

Når kuleventilene er stengt og flatene 103 og 104

er i kontakt, beveges fjærfingerhodene 79 utover ved den utover-rettede forspenning på fjærfingrene 78, slik at fjærfingerhodene 79 beveger seg inn i det utvidede ringformede område 82 og derved utløser fjærfingerhodene 79 fra den reduserte del 71 av kraftdoren 57. Innstillingen av fjærfingerhodene 79 i det utvidede område 82 skaffer også en mekanisk lås som hindrer betjeningsmekanismen i å bevege seg i retning oppover for åpning.

Når fjærfingerhodene 79 er løst fra den reduserte del' 71 av kraftdoren 57 kan kraftdoren 57 fortsette sin bevegelse nedover til stemplet 62 når den nedre ende av kammeret 66. Demperringen 67 demper anslaget av kraftdoren 57 når denne når sin laveste stilling. Denne fortsatte bevegelse nedover av kraftdoren 57 avdekker åpningen 56 slik at det opprettes forbindelse mellom brønnens ringrom og den indre boring 40 i apparatet. Kraftdordelen 70 og lengden av fjærfingrene 78 er slik dimensjonert at når kraftdoren 57 er i sin helt nederste stilling vil den nedoverrettede flate av C-ringholderen 72

ikke berøre den oppadrettede flate 164 av fjærfingerdoren 76. Det kan således sees at ikke noen ytterligere påkjenning på-føres på kulebetjeningsmekanismen når først kuleventilene 112

og 113 er helt stengt.

Når apparatet er ført tilbake til overflaten ved av-slutning av testprogrammet er det ønskelig å kunne demontere apparatet til en integrerende prøvetagningskammerseksjon. Dette er ønskelig fordi bare prøvetagningskammeret fylt med formasjonsfluidum behøver overføres til et laboratorium for under-søkelser og prøver. Ved å skaffe et løsbart prøvetagningskam-mer er det også mulig å overføre fluidumprøven fra boreriggen til laboratoriet uten mulighet for forurensning av brønnfluidum-prøven .

For å lette demonteringen av apparatet til en løsbar prøvetagningseksjon er den gjengede forbindelse 166 anordnet for å skille prøvetagningsseksjonen 110 fra kraftseksjonen 55.

Det er mange ganger ønskelig å betjene apparatet

som en sikkerhetsstengeventil i stedet for en prøvetagnings-seksjon. I disse tilfeller kan det eventuelt ikke være nød-

vendig eller ønskelig å fange opp en prøv/e av f ormas jonsf lui-dum. Det er imidlertid alltid ønskelig å ha en sikkerhets-ventil som vil stenge når sirkulasjonsventilen er åpnet for å sikre at den åpne boring for borestrengen er stengt i tilfelle av svikt av prøve ventilen under borestrengtesten. Foreliggende apparat er slik konstruert at den nedre kuleventil 113 kan fjernes fra apparatet. Den øvre kuleventil 112 be-nyttes da som en nødstengeventil som arbeider i forbindelse med sirkulasjonsventilutstyret 160.

For å fjerne den nedre kuleventil 113 adskilles apparatet ved den gjengede forbindelse 167 og den gjengede forbindelse 168. Den forbindende dor 117 blir deretter fjernet og den nedre indre dor 123 erstattes derfor under den øvre kuleventil 112. I denne utformning er en tetning anordnet i sporet 170 for å hindre fluidumforbindelse fra undersiden til den øvre side av den stengte kuleventil 112 omkring tapparmen 130.

Utstyret av apparatet som en kombinert sirkulasjonsventil og stengeventil er gjort komplett ved gjengekontakt mellom den nedre .holder 50 og den mellomliggende prøvetag-ningskapsling 48 ved gjengeforbindelsen 168.

Claims (3)

1. Apparat (30) for anvendelse i en produksjonsteste-streng (17) i en oljebrønn i et borehull (3) som gir en åpen strømningsbane gjennom denne med utstrekning fra jordover-flaten til en formasjon (5) som skal testes, hvilket apparat omfatter et sylindrisk hus (41, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50) med en åpen boring (40) gjennorn dette som danner en del av den åpne strømningsbane, og en trykkåpning (56) gjennom veggen av dette, en trykkdor (57) i den åpne boring (40) med et ringformet stempel (62) for bevegelse av trykkdoren (57) i en første aksial retning som følge av et fluidumtrykk utenfor det sylindriske hus (41, 43 - 50) tilført det ringformede stempel (62) gjennom trykkåpningen (56), manøvreringsdor-organer (77) i den åpne boring (40) løsbart forbundet med trykkdoren (57) og som avgrenser et oljekammer (85, 86) mellom huset (41, 43 - 50) og en del av manøvreringsdororganene (77), inndelingsorganer (46) mellom manøvreringsdororganene (77) og huset (41, 43 - 50). for oppdeling av oljekammeret (85, 86) og som inkluderer en strømningskanal (87, 89, 90) gjennom dette for føring av olje i oljekammeret fra en side av oppdelingsorganene til den annen side av disse organer, doserings-organer (94) i strømningskanalen for hydraulisk styring av den hastighet hvormed oljen i oljekammeret (85, 86) beveger seg fra en side av oppdelingsorganene til den annen side av disse organer (46), prøvetagningsventilorganer som inkluderer to kuleventilorganer (112, 113) i den åpne boring (40) og er virksomt forbundet med manøvreringsdororganene (77) for samtidig bevegelse fra en åpen stilling som gir en helt åpen strømningsbane, til en lukket stilling som er følsom for bevegelse av manøvreringsdororganene (77) for å samle opp en prøve på fluidum i den åpne boring (111) mellom kuleventil-organene (112, 113) ved stengning av kuleventilene (112, 113), og avskjæringsorganer (60) mellom trykkdoren (57) og det sylindriske hus (41, 43 - 50) for å holde trykkdoren (57) i en første stilling inntil trykket utenfor huset (41, 43 - 50) overstiger en på forhånd fastlagt verdi og for deretter ved avskjæring å utløse trykkdoren (57) og tillate denne å bevege seg i nevnte første retning mot en annen stilling, og derved bevege de to kuleventilorganer (112, 113) til en lukket stilling, karakterisert ved utløsnings-organer (78, 79, 82) for frigjøring av manøvreringsdor-organene (77) fra trykkdoren (57) når sistnevnte når den annen stilling.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved en stoppeinnretning (103, 104) mellom det sylindriske hus (41, 43 - 50) og manøvreringsdororganene (77) for å stoppe bevegelsen av disse organer (77) i nevnte første retning når trykkdoren (57) når sin andre stilling og for å tillate trykkdoren (57) å fortsette bevegelsen i nevnte første retning til en tredje stilling etter at utløsnings-organene (78, 79, 82) har utløst manøvreringsdororganene (77) fra trykkdoren (57), og en sirkulasjonsventildor (161) forbundet med trykkdoren (57) for tettende dekning av trykkåpningen (56) for å hindre fluidumforbindelse fra brønnens ringrom (116) utenfor huset (41, 43 - 50) og den åpne boring (40) i huset inntil trykkdoren (57) beveges til den nevnte tredje.stilling.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved mekaniske låseorganer (79, 82) i utløsningsorganene (78, 79, 82) for låsing av manøvreringsdororganene (77) i det sylindriske hus (41, 43 - 50) og som kan betjenes samtidig med utløsningen av manøvreringsdororganene (77) fra trykkdoren (57) for å hindre manøvreringsdororganene (77) i bevegelse i en andre motsatt retning.