NO170776B - Proevetakningsventil med tidsforsinkelse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en prøvetakingsventll som reagerer på ringromstrykket i en oljebrønn slik det nærmere er angitt i ingressen til det etterfølgende krav.

Ulike testventiler, sirkuleringsventiler og prøvetakingsven-tiler for å teste oljebrønner er utviklet som reagerer på endringer i ringromstrykket fra et fluid mellom brønnboringen og teststrengen for åpning og lukking av de ulike ventiler. Disse forskjellige ventiler som reagerer på ringromstrykket er nyttige, særlig under testoperasjoner til havs, hvor det er ønskelig å manipulere de ulike ventiler i teststrengen uten å anvende resiprokerende bevegelse av teststrengen og tillater derved boresikringsventilene å forbli lukket omkring teststrengen.

Typiske tidligere kjente ventiler som reagerer på ringromstrykket og kan brukes som prøvetakingsventiler for å få en prøve av formasjonsfluidene under testprosedyren av formasjonen er beskrevet i US patent nr. RE 29562; RE 29638;

3858649; 4047564; 4063593; 4064937; 4270610; 4311197; 4502537; 4553598 og i britisk patentansøkning GB 2132250A.

I brønner hvor høye formasjonstrykk og strømningsgrader påstøtes sammen med sur gass hvor hydrogensulfid (H2S) er tilstede, er det ønskelig å ha en prøvetakingsventll som reagerer på ringromstrykket og er konstruert til å innfange og innhente prøver av formasjonsfluider under slike forhold. Det er videre ønskelig å ha en prøvetakingsventll som har en uinnsnevret boring gjennom seg etter at den har innfanget en prøve av formasjonsfluider slik at formasjonsfluider utvunnet under testoperasjonene kan injiseres tilbake til formasjonen eller andre operasjoner kan foregå etter ønske. Dette er særlig ønskelig i miljømessig følsomme områder hvor over-flateutslipp av formasjonsfluider er et problem eller forbudt. Videre er ønskeligheten av å opprettholde en åpen, uinnsnevret boring gjennom en prøvetakingsventll ikke begrenset til de situasjoner som er nevnt ovenfor, men er vanligvis ønskelig slik at selv om prøvetakingsmekanismen ved uhell, utilsiktet eller til og med tilsiktet blir aktivisert før eller under en test, kan testen likevel fortsette. Det tidligere nevnte US patent nr. 4502537 beskriver en ventil som gjør et forsøk på å tilveiebringe denne mulighet. Imidlertid har denne prøvetakingsventll ikke en virkelig uinnsnevret boring, ettersom diameteren i denne er mindre enn den i vanligvis brukte testventiler, prøvetak-ingsventiler og andre verktøy anvendt i en teststreng. Som en følge kan perforeringspistoler ikke kjøres gjennom denne prøvetakingsventll på en wireledning, og heller ikke kan aktiveringsinnretninger for rørbetjente perforeringspistoler slippes gjennom. I tillegg krever denne prøvetakingsventil at fluidet som skal prøvetas passerer gjennom de innsnevrede åpninger i toppen og bunnen av et ringformet prøvetakings-kammer i veggen av verktøyet. Videre skjer aktiveringen av denne tidligere kjente prøvetakingsventil i hovedsak momentant som reaksjon på det korrekte nivå av ringromstrykket, og forhindrer således prøvetaking etter en tidsfor-sinkelse, slik som etter at en testventil ovenfor er blitt lukket. Tilslutt har denne tidligere kjente ventil en svært kompleks konstruksjon, særlig med hensyn til innretningene anvendt for å drenere prøvetakingskammeret etter en test.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en fullborings-prøvetakingsventil som reagerer på ringromstrykket for bruk til prøvetaking av formasjonsfluider under testing av oljebrønner, dvs. der hvor formasjonsfluider innbefatter både væsker og gasser.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en prøvetakingsventil av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakter-istikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav. Fordelene med den foreliggende oppfinnelse vil mer fullstendig forstås fra den følgende beskrivelse og de vedlagte tegninger hvor;

Fig. 1 gir et skjematisk vertikalt snittriss av en representativ offshoreinstallasjon som kan nyttes for testformål og illustrerer en forma-sjontestestreng eller verktøyenhet i stilling i en brønnboring og som forløper oppad til en flytende drifts- og teststasjon.

fig.2A-2E utgjør et vertikalt sideriss i kvart snitt av prøvetakingsventilen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

fig.3-4 utgjør et snittriss av en dreneringsenhet for uttak av fluidprøver fra prøvetakingsventilen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det vises til fig.l hvor en teststreng ifølge den foreliggende oppfinnelse er skjematisk illustrert for bruk i en offshore olje- eller gassbrønn.

I fig. 1 er en flytende arbeidsstasjon 1 sentrert over en olje- eller gassbrønn lokalisert på havbunnen 2 med en brønnboring 3 som forløper fra sjøbunnen 2 til en undervanns-formasjon 5 som skal testes. Brønnboringen 3 er vanligvis foret med stålforingsrør 4 som er sementert på plass. Et undervannsrør 6 forløper fra dekket 7 på den flytende arbeidsstasjon 1 inn i en brønnhodeinstallasjon 10. Den flytende arbeidsstasjon 1 har et boretårn 8 og et helse-apparat 9 for å heve og senke verktøy for å bore, teste og komplettere olje- eller gassbrønnen.

En teststreng 14 senkes ned i brønnboringen 3 av olje- eller gassbrønnen. Teststrengen innbefatter slikt verktøy som en eller flere trykkbalanserte glideskjøter 15 for å kompensere for bølgevirkningen av den flytende arbeidsstasjon 1 etterhvert som teststrengen senkes ned på plass, en sirkulerings-ventil 16, en testventil 17 og prøvetakingsventilen ifølge den foreliggende oppfinnelse 18. Naturligvis som det vil bli forklart nærmere i det etterfølgende, kan de relative posisjoner av testventilen 17 og prøvetakingsventilen 18 i teststrengen være omvendt.

Glideskjøten 15 kan være lik med den beskrevet i US patent nr. 3354950 til Hyde. Sirkuleringsventilen 16 er fortrinnsvis av den typen som gjør respons til ringromstrykket og kan være slik som beskrevet i US patent nr. 3850250 eller 3970147. Sirkuleringsventilen 16 kan også være av den gjenlukkbare type som beskrevet i US patent nr. 4113012 til Evans et al.

Testventilen 17 er fortrinnsvis av den type beskrevet i US patent nr. 4429748, selvom andre testventiler som gjør respons til ringromstrykket som er kjent i faget kan utnytt-es .

En tilbakeslagsventil 19 som beskrevet i US patent 4328866 som gjør respons til ringromstrykket kan lokaliseres i teststrengen under prøvetakingsventilen 18 ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Testventilen 17, sirkuleringsventilen 16 og tilbakeslagsventilen 19 opereres ved fluidtrykket i ringrommet utøvet av en pumpe 11 på dekket av den flytende arbeidsstasjon 1. Trykk-endringer overføres ved et rør 12 til brønnens ringrom 13 mellom foringsrøret 4 og teststrengen 14. Brønnens ringromstrykk er isolert fra formasjonen 5 som skal testes ved en pakning eller ekspansjonsplugg 21 innsatt i brønnens forings-rør 4 like over formasjonen 5. Pakningen 21 kan være en Baker Oil Tools Model D packer, Otis type W packer, Halliburton Services EZ Drill SV packer eller andre pakninger som er vel kjent i brønntestingsfaget.

Teststrengen 14 innbefatter en rørtetningsenhet 20 ved den nedre ende av teststrengen som stikker inn i eller entrer gjennom en passasje gjennom produksjonspakningen 21 for å danne en tetning som isolerer brønnens ringrom 13 over pakningen 18 fra et indre boreparti 1000 av brønnen straks inntil formasjonen 5 og under pakningen 18.

Tilbakeslagsventilen 19 avlaster trykkoppbygning i teststrengen 14 under testventilen 17 når tetningsenheten 20 entrer inn i pakningen 21.

En perforeringspistol 1005 kan kjøres via en wireledning til eller kan anordnes på en rør streng ved den nedre ende av teststrengen 14 for å danne perforeringer 1003 i foringsrøret 4, som derved tillater formasjonsfluider å strømme fra formasjonen 5 inn i strømningspassasjen av teststrengen 14 via perforeringer 1003. Alternativt kan foringsrøret 4 ha blitt perforert før kjøring av teststrengen 14 inn i brønn-boringen 3.

En formasjonstest som kontrollerer strømningen av fluid fra formasjonen 5 gjennom strømningskanalen i teststrengen 14 ved å pådra og avlaste fluidtrykket i ringrommet til brønnens ringrom 13 ved pumpen 11 for å operere sirkuleringsventilen 16, testventilen 17, prøvetakingsventilen 18 og tilbakeslagsventilen 19 og måle trykkoppbygningskurver og fluidtempera-turkurver med passende trykk og temperaturfølere i teststrengen 14 er fullstendig beskrevet i de forannevnte patenter.

Prøvetakingsventilen 18 ifølge den foretrukkede utførelse av den foreliggende oppfinnelse innbefatter generelt en husenhet 100 som omgis av en dorenhet 102, med initieringsinnretninger 103 anordnet derimellom.

Ved toppen av husenheten 100 er en øvre kopling 104 som har en hovedsakelig sylinderisk utvendig overflate 106. Det indre av den øvre kopling 104 innbefatter en inngangsboring 108 definert ved moffegjenger 110, under hvilke det fremspringer en ringformet skulder 112 innad. I nedkant av skulderen 112 er det en radielt flat ringformet flate 114, hvilke avslutter ved den sylinderiske boringsvegg 116, som forløper nedad til en andre radielt flat ringformet flate 118, som i sin tur avslutter i en andre forkortet sylinderisk boring 120. En tetningsboring 122 som har tetningsforsenkninger 124 deri ligger under boringen 120, og en gjenget nedre boring 126 forløper under tetningsboringen 122 til bunnen av den øvre kopling 104.

Et sylinderisk prøvekammerhus 130 ligger under den øvre kopling 104 og utvendige gjenger 132 derpå er innsatt med den gjengede nedre boring 126 av den øvre kopling 104. En førende ringformet kant 134 av prøvekammerhuset 130 forløper oppad inn i et øvre adapter 104 forbi den nedre foring 126, og en tettende flate 136 på den ringformede kant 134 er tettende i inngrep ved tetningen 138 båret i tetningsforsenkningen 124 av den øvre kopling 104. Radielt innad av gjengene 132 og tetningsflaten 136 ligger en øvre prøvetakingstetningsboring 140 av sylinderisk utforming. Tetningsboringen 140 innehar et antall forsenkninger 142 i dennes vegg, hvor hver bærer en tetningsinnretning 144. En rørformet beskyttelseshylse 146 er lokalisert i prøvetakertetningsboringen 140 når prøvetakings-ventilen 18 kjøres inn i brønnboringen som en del av teststrengen. Beskyttelseshylsen 146 innbefatter en sylinderisk utvendig flate 148 og en sylinderisk innvendig flate 150. Den utvendige flaten 148 innehar en ringformet forsenkning 152 ved dens øvre ende, og veggen av beskyttelseshylsen 146 er gjennomboret av åpninger 154 for å forhindre fluidlåsing under hylsebevegelsen. Et antall bueformede låsepaler 156 anordnet i en forsenkning dannet mellom flaten 118 og den avkortede boring 120 av den øvre kopling 104 og en førende kant 134 av prøvekammerhuset 130 er innad presset inn i forsenkningen 152 av beskyttelseshylsen 146 ved en bånnfjær 158. På en slik måte forhindres for tidlig bevegelse av beskyttelseshylsen 146, slikt som kan forårsakes av strømnin-gen av formasjonsfluider eller brønnbehandlingsfluider gjennom teststrengen og således gjennom prøvetakingsventilen 18.

Under boringen 140 av prøvekammerhuset 130, fører utad skrånende og forløpende avkortet flate til en sylinderisk prøvekammerboring 162 av større diameter enn boringen 140. Prøvekammerboringen 162 forløper nedad til en andre radielt innad skrånende avkortet konisk overflate 164 som avslutter ved en sylinderisk nedre prøvekammertetningsboring 166. Den nedre tetningsboring 166 innbefatter et antall ringformede forsenkninger 168 i hvilke tetningsinnretninger 170 ligger.

Den avkortede koniske flate 164 og den bakre kant av den sylinderiske prøvekammerboring 162 gjennombores av to diametralt motsatte prøveboringer 172, hvor begge disse er orientert ved en liten vinkel til den aksielle boring av prøvetakingsventilen 18. Anordnet inne i hver prøveboring 172 er en stanglignende prøvetakingsventil 174, som har to sett o-ringstetninger 176 og 178 anordnet omkring sin utvendige overflate. Holderlepper 180 ved den ytre ende av prøveventil-ene 174 er anordnet i hakk 182 i prøvekammerhuset 130 for å forhindre innad bevegelse av prøveventilen 174, og opprettholdes i hakket 182 ved en holdekrave 184 for dreneringsven-tilen som har gjenger 186 på sin innside, hvor disse gjenger korresponderer med utvendige gjenger 188 på prøvekammerhuset 130, og klemmer således holdeleppene 180 på plass. Når det er ønsket å skru av prøveventilene 174, kan dette gjøres ved å skru av holderkraven 184, hvorved prøveventilene 174 kan fjernes inn i slisser 190, hvilke er forlengelser av hakkene 182 og er omkretsmessige i oppretthet med prøveboringene 172 og er orientert ved samme vinkel som den førstnevnte. Dreining av holdekraven 184 med hensyn til prøveventilene 174 avhjelpes av en messinghylse 184 anordnet i et underskjaer 187 av den øvre ende av kraven 184 som virker som en bøssing mellom holderleppene 180 og kraven 184 etterhvert som den sistnevnte skrus av. Når ventilene 174 skrus ut av prøvebor-ingene 172, kan fluid fra det indre av prøvetakingsventilen 18 utgå gjennom radielle dreneringsporter 190 i veggen av prøvekammerhuset 130. Dreneringsporter 190 åpner mot flater 192 skåret i den hovedsakelig sylinderiske flate 194 av prøvekammerhuset 130. Formålene med flatene 192 og en foretrukket prosedyre for å drenere en fluidprøve fra prøvetakingsventilen 18 vil bli forklart i det etterfølgende i forbindelse med opereringen av den foreliggende oppfinnelse.

Under prøvekammerhuset 130 av husenheten 100 ligger luftkammerhuset 200 av hovedsakelig rørformet utforming. Luftkammerhuset 200 innehar en hovedsakelig, sylinderisk utvendig flate 202 gjennom' hvilke et antall oljeoppfyllingsporter 204 forløper, hvor disse vanligvis er plugget igjen av plugger 206 etter at ventilen 18 er fylt med silikonolje, hvor formålet med dette vil bli forklart i det etterfølgende. Ved den øvre ende av luf tkammerhuset 200, korresponderer en gjenget inngangsboring 208 med gjenger 188 på den nedre utside av prøvekammerhuset, hvorved prøvekammerhuset 130 og luftkammerhuset 200 er forbundet. En tetning effektueres mellom disse to komponenter ved tetningsinnretninger 210 anordnet i en tetningsforsenkning 212 under den gjengede inngangsboring 208, hvor tetningsinnretningen 210 ligger an mot den utvendige bakre tetningsflate 210 på den bakre kant av prøvekammerhuset 130. Luftkammerboringen 216 fortsetter nedad under tetningsinnretningen 210 til en radielt flat ringformet skulder 218 som forløper radielt utad til en sylinderisk skjærsettboring 220, hvilke i seg selv fortsetter til den nedre ende av luf tkammerhuset 200 hvor den gjengede utgangsboring 222 er lokalisert. Straks ovenfor utgangsbor-ingen 222 forløper flere drivporter 224 gjennom veggen av luftkammerhuset 200.

En nedre nippel 230 er festet til luf tkammerhuset 200 via utvendige gjenger 232 på dens øvre utside, hvilke korresponderer med den gjengede utgangsboring 222 på luftkammerhuset 200. Et tetning mellom disse to komponenter effektueres ved o-ringen 232 som tetter mot veggen av skjærsettboringen 220. Det ytre av den nedre nippel 230 er hovedsakelig av sylinderisk utforming og avslutter ved radielt flate skuldere 236, under hvilke det er anordnet tappgjenger 238. Det indre av den nedre nippel 230 defineres ved en øvre tetningsboring 242 som bærer et antall forsenkninger 244 i hvilke det er anordnet tetningsinnretninger 246. Under tetningsboringen 242 forløper en dorboring 248 av noe større diameter nedad til en nedre skråboring 250 som forløper gradvis innad mot utgangs-boringen 252 ved bunnen av den nedre nippel 230.

Husenheten 100 innbefatter således den øvre kopling 104, prøvekammerhuset 130, beskyttelseshylsen 146, prøvetakings-ventilene 174, holdekraven 184, luftkammerhuset 200 og den nedre nippel 230.

Ved å gå tilbake til fig. 2b innbefatter dorenheten 102 prøvekammerdoren 260 ved toppen av denne. Prøvekammerdoren 260 er hovedsakelig rørformet i utforming, og dens ytre er definert ved en hovedsakelig sylinderisk førende kant, under hvilke det er en ringformet forsenkning 264 som har en radielt flat øvre kant 266 og en svak avsmalnende nedre ringformet kant 268 som forløper mot den sylinderiske utvendige flate 270. Flaten 270 avslutter ved en radielt flat ringformet skulder 272 som i sin tur forløper utad til en andre, større sylinderisk flate 274. Ved bunnen av doren 260 er det en radielt flat bakre stempelkant 280. Det indre av doren 260 innbefatter en skråskåren inngangsboring 281 som forløper til den sylinderiske dorboring 282, hvor boringen 282 avslutter ved den ringformede skulder 284 under hvilke det er en gjenget sylinderisk boring 286. Den sylinderiske tetningsboring 288 som har en ringformet forsenkning 290 deri forløper til den bakre stempelkant 280, hvor forsenkningen 290 inneholder en tetningsinnretning 292.

Et ringformet lavtrykkskammer 294 er definert mellom den nedre ende av prøvekammerhuset 130, den indre boring 216 av luftkammerhuset 200, det sylinderiske ytre 270 av prøvekamm-erdoren 260 og en ringformet skulder 272 av prøvekammerdoren 260. Kammeret 294 er variabelt i lengde avhengig av still-ingen på prøvekammerdoren 260. Kammeret 294 er hovedsakelig fylt med luft ved atmosfærisk temperatur og trykk når prøvetakingsventilen 18 blir montert, og tetningsinnretningene 170, 210 og 278 forhindrer lekkasje inn i disse når verktøyet påstøter forøket trykk når det kjøres ned i borehullet og når tester og behandlinger ledes gjennom dette. Luften i kammeret 294 tilveiebringer således en stor trykkforskjell for å iverksette bevegelse av prøvekammerdoren 260 ved påføring av trykk ved det ytre av prøvetakingsventilen 18 som vil bli mer fullstendig forklart i det etterfølgende.

Den rørformede oljekammerdor 300 er festet til prøvekammer-doren 260 via inngrep med den utvendige sylinderisk gjengede flate 302 med den gjengede boring 286 av doren 260. Under flaten 302 forløper en sylinderisk flate 304 til en ringformet avsats 306, hvilke er definert ved øvre og nedre radielt forløpende kanter 308 og 310 respektivt. Et antall grunne i lengderetningen forløpende spor 312 er anordnet i den sylinderiske ytre flate 314 av avsatsen 306, hvor sporene 312 forløper mellom kantene 308 og 310. Under avsatsen 306 forløper en andre sylinderisk flate 316 av lik diameter med flaten 270 på prøvekammerdoren 260 til den nedre ende av oljekammerdoren 300. Det indre av doren 300 er definert ved en sylinderisk boring 320 som forløper fra toppen til bunnen av denne. Ved toppen av doren 300 effektueres en fluidtett tetning mellom doren 300 og prøvekammerdoren 260 ved tetningsinnretninger 202 som ligger an mot den sylinderiske flate 304.

Prøvekammerdoren 260 og oljekammerdoren 300 utgjør dorenheten 102.

Et skjaersett 330 er anordnet mellom luf tkammerhuset 200 og oljekammerdoren 300 i et ringformet hulrom 331 definert øverst ved skulderen 218 på det indre av luftkammerhuset 200 og den bakre stempelkant 280 ved den nedre ende av prøvekamm-erdoren 260, på utsiden ved den sylinderiske boring 220 av luftkammerhuset 200 og på innsiden av den sylinderiske flate 304 på oljekammerdoren 300. Den ringformede avsats 306 avsmalner ved forannevnte hulrom 331 mens en doseringspatron 350, som beskrevet nedenfor, gir en nedre grense for dette.

Skjaersettet 330 innbefatter konsenteriske indre og ytre rørf ormede skjaerstøtter 332 og 334 respektivt, et antall skjaertapper 336 av messing som forløper gjennom radielt innrettede åpninger (unummerert) i skjærstøttene, og et skjærsettdeksel eller hylse 338 som omgir skjaersettet 330 og opprettholder tappene 336 i sine støtter og mot flaten 304 av doren 300. Ytre støtter 334 er festet ved sin nedre kant til en ringformet hurtigkopling 340 ved et antall i lengderetningen orienterte omkretsmessig anordnede bolter 342, som ligger i forsenkningene (ikke vist) i den ytre skjærstøtte 334 og er skrudd til koplingen 340. Koplingen 340 forløper omkring avsatsen 306 på doren 300 i lengderetningen nedad til doseringspatronen 350, til hvilke den er festet på en måte i likhet med den beskrevet ovenfor ved et andre antall i lengderetningen orienterte omkretsmessige anordnede bolter 348.

Doseringspatronen 350 innbefatter en ringformet krave som har sylinderisk innvendig og utvendig kant 352 og 354 respektivt. Den indre flate 352 opptar den ringformede forsenkning 356 deri, i hvilke er anordnet tetningsinnretninger 358. Like-ledes opptar den utvendige flate 354 en ringformet forsenkning 360 i hvilke det er anordnet tetningsinnretninger 362. Flere i lengderetningen orienterte doseringsboringer 364 forløper delvis gjennom doseringspatronen 350 fra bunnen av denne og oppad. Doseringsboringene 364 er krysset av skråbor-inger 366 som forløper til den utvendige flate 354. En fluiddoseringsinnretning 370, slik som beskrevet i US patent nr. 3323550, og er solgt under varemerket Lee Visco Jet, er anordnet i hver langsgående doseringsboring 364 ved den nedre ende av denne.

Under doseringspatronen 350 ligger et ringformet oljekammer 374 som defineres ved den nedre ende 372 av doseringspatronen 350, på utsiden ved den sylinderiske boring 220 av luftkammerhuset 200, på innsiden av den sylinderiske flate 316 avoljekammerdoren 300 og ved den nedre ende ved det glidende ringformede stempel 380. Oljekanner 374 er vanligvis fylt før kjøring av en test med et egnet fluid, slik som 50 centistoke silikonolje, gjennom oppfyllingporter 204 som dereeter gjenstoppes av plugger 206. Når kammeret 374 er fullstendig oppfylt vil et flytestempel 308 bunne ut mot toppen av den nedre nippel 230 inntil drivportene 224, som forløper gjennom veggen av huset 200.

Flytestempelet 380 er i glidbart tettende samvirke med

boringen 220 og dorflaten 316, hvor en glidetetning effektueres ved indre og ytre o-ringer 382 og 384 respektivt som er anordnet i ringformede forsenkninger (unummerert). Den bakre kant 386 av stempelet 380 er skrånende, for slik å sikre virkningen av det hydrostatiske trykk gjennom drivportene 224 og stempelet 380. I tillegg er flere lommer 388 utfreset iden bakre kant 386 hvor lommene 388 kommuniserer med den ytre ringformede forsenkning i hvilke o-ringen 384 er anordnet. Dersom prøvetakingsventilen 18 er anordnet i en varm brønn som bevirker ekspansjon av og en trykkøkning i silikonoljen før det hydrostatiske trykk bevirker flytestempelet 380 å bevege seg oppad i kammeret 374, vil det indre oljetrykk i kammeret 374 forskyve seksjonene av o-ringen nedad inn i lommene 388, og ventile olje til brønnens ringrom gjennom drivportene 224. Når trykket er utlignet vil o-ringen 384 returnere til sin normale stilling. Således virker o-ringen 384 i kombinasjon med slissene 388 som en tilbakeslags- eller bypassventil med hensyn til for høyt trykk i kammeret 374.

Lavtrykkskammeret 294 , stempel kan ten 280, skjaersettet 330, hurtigslagkoplingen 340, doseringspatronen 350, oljen i kammeret 374 og flytestempelet 380 utgjør initieringsinnret-ningen 103.

Ved å gå tilbake til fig. 1 antas det at en boretest har vært eller blir utført ved bruk av teststrengen 14 på en måte som er vel kjent i faget, ved alternerende gjennomstrømme og lukke igjen brønnen gjennom testventilen 17 ved å fluktuere trykket i brønnens ringrom 13.

Når det er ønsket å oppnå en prøve av f ormas jonsf luid fra formasjonen 5 med prøvetakingsventilen 18, påføres en forutbestemt trykkstørrelse til brønnens ringrom 13 for å operere ventilen 18 som følger. Brønnens ringromstrykk kommer til prøvetakingsventilen 18 gjennom drivporter 224 som virker på flytestempelet 380. Flytestempelet 380 i sin tur overfører ringromstrykket til kammeret 374 fylt med silikonolje, hvor trykket forplanter seg gjennom doseringsinnretningen 370, doseringsboringen 364, skråboringen 366 til den ytre flate 354 av doseringspatronen 350. Siden utgangen av skråboringen 366 er over tetningsinnretningen 362, entrer trykket hulrommet 331 over doseringspatronen 350 i nærheten av hurtig-stengekoplingen 340, og uhindret av noen tetningsinnretning passerer forbi skjærsettet 330 til å virke på stempelkanten 280 av prøvekammerdoren 260.

Når kraften på stempelkanten 280 er av tilstrekkelig størr-else avskjæres skjærtappene 336 ved skjærkraften bevirket av avsatsen 306 som virker på den indre skjærstøtte 332 og begrenser effekten av skulderen 218 på den ytre skjærstøtte 334. Størrelsen av den nødvendige kraft er hurtig varierbar og naturligvis avhengig av materialsammensetningen, diameteren og antallet av skjærtapper 336 brukt av operatøren. Det er vanligvis foretrukket å anvende en skjærkraft tilstrekkelig høy til å kreve et brønnringromstrykk i det minste over 1000 kPa høyere enn det som kreves for å operere testventilen 17 for slik å forhindre utilsiktet operering av prøvetakings-ventilen 18.

I det momang tappene 336 skjæres av hemmes eller forsinkes den oppad bevegelse av dorenheten 102 i forhold til husenheten 100 på grunn av tilstedeværelsen av doseringspatronen 350 mellom luftkammerhuset 200 og oljekammerdoren 300. For at oljen i kammeret 374 skal entre det utvidede hulrom 331 når dorenheten 102 beveger seg oppad med hensyn husenheten 100, må oljen i kammeret 374 passere gjennom doseringsanordningen 370 som sakner strømningen der. Derfor, selv om det er en stor trykkforskjell mellom brønnens ringrom 13 og det atmosfæriske lufttrykk i lavtrykkskammeret 294 over skulderen 272, vil dorenheten ikke bevege seg hurtigere enn oljen kan presses inn i hulrommet 331 gjennom doseringsanordningen 370. Det kan observeres at lavtrykket i kammeret 294 vil resultere i fortsatt bevegelse av dorenheten selv om trykket i brønnens ringrom 13 reduseres til det hydrostatiske, på grunn av fortsatt, om lavere, trykkdifferensial som er mer en tilstrekkelig til å bevege dorenheten 102.

Når bevegelsén av dorenheten 182 skjer, skal det bemerkes at den indre skjærstøtte 332 beveger seg med denne, drevet av avsatsen 306 på doren 300. Den ytre skjærstøtte 334, hurtig-stengekoplingen 340 og doseringspatronen 350 holdes fra bevegelse ved skulderen 218 av huset 200. Borene 314 på avsatsen 306 tilveiebringer klar passasje for olje nedenfra til over avsatsen 306, til tross for nærheten av koplingen 340 under den første dorenhets bevegelse og senere ytre skjærstøtte 334 og boringsvegg 216.

Etterhvert som dorenheten 102 beveger seg oppad i husenheten 100, skaper den et ringformet prøvekammer 400 mens hovedsakelig samtidig innfanger en fluidprøve deri. Når den når beskyttelseshylsen 146 beveger den den samme oppad i boringen 116 til skulderen 114, idet bånnfjæren 158 ekspanderer for å tillate pressingen av låsepalene 158 radielt utad for derved å frigjøre hylsen 146, og åpningene 154 som forhindrer fluidlåsing mellom den øvre kopling 104 og beskyttelseshylsen 146.

Etterhvert som prøvekammerdoren 260 beveger seg oppad forbi tetningsinnretningen 144 skapes et ringformet prøvekammer 400 og er avtettet mellom prøvekammerhuset 130 og prøvekammer-doren 260. Den indre radielle utstrekning av kammeret er vist for illustrasjonsformål ved den stiplede linje 402 i fig. 2a og 2b. Kammeret 400 kan naturligvis være av enhver passende lengde og kapasitet etter ønske. Kammeret 400 er avtettet ved sin øvre ende ved tetningsinnretninger 144 mot en sylinderisk flate 270 på doren 260, og ved sin nedre ende ved tetninger 170 mot den samme flate.

Etter at skjærtappene 336 er avskjært og prøvetaklnggsven-tilen 18 har operert til å innfange en prøve, vil ingen ytterligere operering av prøvetakingsventilen 18 resultere, selv om trykket avlastes til det hydrostatiske, som anmerket tidligere, eller teststrengen 14 trekkes ut av brønnboringen. Imidlertid opprettholdes den fullt åpne boring av prøvetak-ingsventilen 18 selv etter at prøven er innfanget. Prøvekamm-erdoren 260 låses på plass via virkningen av låsepalene 156 hvilke presses inn i forsenkningen 264 på doren 260 ved bånnfjæren 150 når opprettes med denne, hvor påfølgende nedad bevegelse av doren 260 begrenses av den øvre kant 266 av forsenkningen 264.

Mens prøvetakingsventilen 18, som anmerket tidligere, kan anbringes over eller under testventilen 17, tillater tilveiebringelsen av et tidsforsinkelsestrekk opptak av en prøve under en "avstengt" periode mens testventilen 17 er lukket dersom prøvetakingsventilen 18 er plassert derunder i teststrengen 14, et gjøremål som til nå har vært umulig ved bruk av en fullstendig trykkoperert teststreng. F.eks. ved opptak av en prøve ved bruk av den foreliggende oppfinnelse kan brønnoperatøren øke brønnens ringromstrykk for å åpne testventilen 17, etablere strømning gjennom teststrengen 14 og fortsette og øke trykket til et nivå tilstrekkelig stort til å skjære tappene 336 i skjærsettet 330 som frigjør dorenheten 102 til å bevege seg inne i husenheten 100. Trykket kan deretter reduseres til det hydrostatiske i brønnens ringrom 13 som lukker testventilen 17. Imidlertid ved bruk av en egnet doseringsinnretning 370 for å regulere oljestrømningen gjennom doseringspatronen 350, kan prøveopp-samlingen forsinkes i prøvetakingsventilen 18 inntil en god stund etter at testventilen 17 er lukket. Doseringsanordningen 370 er fritt ombyttelig, idet dorbevegelsen kan forsinkes for slik å samle en prøve i 5 minutter, 10 minutter eller opptil flere timer etter at testventilen 17 har lukket.

Når teststrengen 14 hales ut av brønnboringen, kan fluidprø-ven fjernes fra prøvetakingsventilen 18 på stedet eller den øvre seksjon av ventilen 18 inneholdende prøvekammeret 400 kan fjernes fra den nedre seksjon av denne ved å skru av luftkammerhuset 200 fra prøvekammerhuset 130 og oljekammerdoren 300 fra prøvekammerdoren 260, og den avtatte øvre seksjon transporteres til et laboratorium eller verksted på land for prøveuttak.

I hvert tilfelle når en fluidprøve skal fjernes fra prøve-kammeret 400, anbringes prøvetakingsventilen 18 i en horison-tal stilling og dreneringsenheten 410 festes til denne. Dreneringsenheten 410 (se fig.3 og 4) innbefatter en drener-ingsring 412 av større indre diameter enn husenheten 100, med diametralt motstående dreneringsnipler 414 med aksielle boringer 415 (øvre nippel vist) gjenget deri ved 417. I indre ender 416 av niplene 414 er flate, og hver inneholder konsentriske ringformede forsenkninger i hvilke o-ringer 418 og 420 er anordnet. Niplene 416 er i flukt med flater 192 og dreneringsporter 190 på prøvekammerhuset 130 ved en ringformet flens 422 som fremspringer fra de indre ender 416 inn i dreneringsportene 190 når niplene 414 er fullt innskrudd inn i ringen 412. O-ringer 418 og 420 er sammenpresset mot flatene 192 som danner en fluidtett tetning. Trukkledninger og ventiler som er vel kjent i faget er festet til de ytre ender av dreneringsniplene 414. Det er foretrukket at niplene 414 er vertikale i oppretthet, dvs., en forløper vertikalt oppad fra den horisontale prøvetakingsventil 18, og en vertikalt nedad under prøvedrenering.

For å drenere fluidprøven, skrus holderkraven 184 fra den gjengede flate 188 hvor det indre trykk i prøven vanligvis skyver prøveventilene 174 ut av boringene 172. Så snart som den siste av o-ringene 176 omkring hver prøveventil 174 beveger seg forbi dreneringsportene 190, vil fluidprøven begynne å strømme inn i niplene 414 på grunn av det innfang-ede trykk, hvilke derved avlastes ved å tappe det av gjennom en ventil forbundet til den øvre nippels trykkledning. For å sikre fullstendig drenering og innfanging av fluidprøven fra prøvekammeret, er det ønskelig å ha en pumpe og et forråd av kvikksølv tilstrekkelig til å fylle prøvekammeret forbundet til trykkledningen som løper til den nedre nippel. Kvikksølv pumpes deretter inn i prøvekammeret av prøvetakingsventilen 18 gjennom den nedre nippel 414, og fluidprøven fortrenges oppad inn i den øvre nippel 414 ved det tyngre kvikksølv.

Det skal således forstås av fagmannen at en ny og ikke åpenbar fremgangsmåte og apparat for å ta fluidprøver fra en brønn er oppfunnet. Tallrike fordeler som tidligere er gjengitt, innbefattende tilveiebringelsen av en fullboring av lik diameter med resten av verktøyene i strengen, en åpen boring etter innfanging av en prøve, et tidsforsinkelsestrekk for å tillate forsinket prøveinnfanging, innbefattende innfanging under en avstengt periode under en test, bidrar til den foreliggende oppfinnelses tydelige overlegenhet overfor den tidligere kjente teknikk.

Claims (10)

1. Prøvetakingsventil (18) som reagerer på et ringromstrykk der ventilen har en hovedsakelig uhindret aksialboring gjennom seg, omfattende: en husenhet (100) omfattende et utvidet aksielt boringsparti (162) og tetningsinnretninger (144,170) i den øvre og nedre utstrekning av dette boringsparti (162); en hul dorenhet (102) glidbart anordnet i husenheten og aksielt bevegbar fra en første stilling fjernet fra det utvidede boringsparti (162) til en andre stilling som spenner over det utvidede boringsparti (162) og skaper i denne andre stilling et aksielt forløpende ringformet prøvekammer (400) definert hovedsakelig gjennom hele dets aksielle utstrekning mellom utsiden av dorinnretningen og innerveggen av det utvidede boringsparti (162) mens den hovedsakelig uhindrede aksialboring gjennom prøvetakingsventilen opprettholdes; karakterisert ved initieringsinnretninger (103) som reagerer på ringromstrykket innbefattende trykk-reagerende stempel innretninger (280), et lavtrykkskammer (294) tilknyttet stempel innretningen, skjærinnretninger (330) avskjærbare som reaksjon på en forutbestemt størrelse av ringromstrykket, og tidsforsinkende innretninger (370) for å hemme bevegelsen av dorenheten, for å bevege dorinnretningen fra den første stilling til den andre stilling.

2. Ventil ifølge krav 1,karakterisert ved at skjærinnretningene (330) omfatter et skjærsett plassert mellom husanordningen og dorenheten, hvilket skjærsett innbefatter: en indre skjærholder (332) anordnet omkring dorenheten og dermed utsatt for aksialbelastning; en ytre skjærholder (334) anordnet omkring den indre skjærholder (332) og utsatt for aksialbelastning av husanordningen; og skjærpinner (336) som forløper mellom den indre og ytre skjærholder.

3. Ventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den tidsforsinkende innretning (370) omfatter: en fluiddoseringspatron (350) plassert mellom hus- og doren-hetene og med et hulrom (331) nær dens ene side og definerer en ende av et doserende fluidfylt kammer (374) inntil dens andre side; et flytestempel (380) plassert i den andre enden av og som definerer denne ende av det fluidfylte kammer (374); og minst en drivport (224) gjennom husets vegg på den side av flytestempelet som er motsatt det fluidfylte kammer.

4. Ventil ifølge krav 3,karakterisert ved at doseringspatronen videre innbefatter: en doseringspassasje (364) som forløper fra kammeret til hulrommet; og en fluiddoserende anordning (370) plassert i doseringspassasjen for å begrense strømning av det doserte fluid derigjennom inn i hulrommet.

5. Ventil ifølge et eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at stempel innretningene (280) er del av dorenheten (260) i glidbart tettende inngrep med husanordningen, hvilket lavtrykkskammer er nær en side av stempel innretningen og den andre side av stempel innretningen er utsatt for ringromstrykket.

6. Ventil ifølge et eller flere av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den videre innbefatter tetnings-beskyttende innretninger (146) nær den øvre endetetning av boringspartiet når dorenheten er i den første stilling, og fjernet fra denne av dorenheten når dorenheten er i den andre stilling.

7. Ventil ifølge krav 6,karakterisert ved at den beskyttende innretning er en rørformet hylse holdt nær den øvre endetetning med en radielt spent frigjørbar låseinnretning (156).

8. Ventil ifølge krav 7,karakterisert ved at den radielt spente frigjørbare låseinnretning fester dorenheten i den andre stilling.

9. Ventil ifølge et eller flere av kravene 1 til 8, karakterisert ved at den innbefatter tappeinn-retninger for prøven tilknyttet prøvetakingskammeret, hvilken tappeinnretning innbefatter: minst en prøvetakingsboring (172) anordnet i husets vegg; en prøvetakingsventil (174) anordnet i prøvetakingsboringen; en holdekrave (184) for frigjørbart å holde prøvetakingsventilen i prøvetakings-bor ingen; en tappeport (190) som krysser prøvetakingsboringen og som forløper til utsiden av huset.

10. Ventil ifølge krav 9,karakterisert ved at tappeinnretningen for prøven omfatter to diamentralt motstående prøvetakingsboringer i husets vegg, hver med en prøvetakingsventil og en tappeport tilknyttet seg; flater (192) tilknyttet og som omgir hver av tappeportene; og en tappeenhet (410) anordnet omkring prøvetakingsventilen omfattende: en tappering (412) som omgir huset; og tappe-nipler (414) som forløper gjennom og er skrudd Inn i tapperingen for å kontakte hver av flatene, idet hver tappenippel har en boring (415) gjennom seg i kommunikasjon med tappeportene og tetningsinnretningene (414,420) som omgir hver tetningsnippelboring ved kontaktpunktet med flatene.