WO2006117008A1 - Verfahren und probenentnahmevorrichtung zur gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen probenmediums aus einem bohrloch - Google Patents

Verfahren und probenentnahmevorrichtung zur gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen probenmediums aus einem bohrloch Download PDF

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WO2006117008A1
WO2006117008A1 PCT/EP2005/004581 EP2005004581W WO2006117008A1 WO 2006117008 A1 WO2006117008 A1 WO 2006117008A1 EP 2005004581 W EP2005004581 W EP 2005004581W WO 2006117008 A1 WO2006117008 A1 WO 2006117008A1
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medium
flushing medium
valve unit
sampling
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PCT/EP2005/004581
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English (en)
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Inventor
Gerhard Grotendorst
Original Assignee
Edi Exploration Drilling International Gmbh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining a water and / or oil and / or gas and / or solids-containing sample medium from a well with the aid of a above a drilling device arranged sampling device of a drill string, wherein during a drilling operation, a flushing medium via the sampling device in an annular gap is conveyed between a borehole wall of the borehole and an outer wall of a drill pipe of the drill string in the direction of above days, wherein during sampling a sample medium is taken from a sampling unit of the sampling device and conveyed via the drill string in the direction of above ground and wherein the drill string during sampling in the borehole remains.
  • the invention relates to a sampling device for removing a water and / or oil and / or gas and / or solids-containing sample medium from a wellbore.
  • a method of the aforementioned type is already known from DE 43 18 736 Al.
  • a drill bit provided with corresponding carbide parts which forms the forward end of a drill pipe, is driven into the ground by means of a drilling rig.
  • flushing is usually performed through the inner drill pipe channel to the bottom of the hole, so that the liquid can pick up the drill cuttings and bring them to surface on the bit or drill head. There, both are separated again, so that the drilling fluid can be used again.
  • the flushing medium causes the formation of a filter cake on the borehole wall which stabilizes the borehole.
  • Such holes are introduced into the ground, for example, to drill and win drinking water.
  • the wellbore is separated into a well removal section and a wellbore stabilization section.
  • the filter medium is introduced into the wellbore through an inlet filter section from top edge terrain via the annular gap.
  • the filter medium is preferably entered together with a flushing medium via the annular gap.
  • the filter medium settles in the annular gap and forms a filter bed in the borehole removal section, while the flushing medium is conveyed to the surface after settling of the filter medium via the drill string.
  • the flushing medium level is lowered in the drill string before and during the sampling operation with suitable conveying means, for example with an underwater pump or with compressed air, wherein the flushing medium is discharged to the upper edge of the terrain.
  • suitable conveying means for example with an underwater pump or with compressed air
  • the flushing medium is discharged to the upper edge of the terrain.
  • Fine particles of the mud suspension and minimal residual drillings in the annular gap penetrate by sedimentation and the delivery pressure of the flushing medium in the annular gap in the upper portion of the filter bed, wherein the pore volume of the filter medium fills and a ring seal or a separating plane is formed, which seals the wellbore stabilization section relative to the well removal section ,
  • the thickness of the parting line depends on the content of fines in the flushing medium and on the content of minimum residual drillings. Since the drill string and the annular gap surrounding the drill string are tubes communicating with one another, a differential pressure to the annular gap forms during the lowering of the flushing medium level in the drill string, which likewise influences the formation and the thickness of the parting plane.
  • the thickness of the parting line is controlled by the differential pressure and also depends on the period of sedimentation.
  • the thickness of the parting line can be approx. 0.4 m to 0.6 m.
  • the differential pressure between the drill string and the annular gap that forms in the drill string when the flushing medium level is lowered results in subsequent flow of sample medium in the area of the borehole removal portion.
  • the sample medium is conveyed through the filter bed and a sampling unit of the sampling device in the drill string.
  • a pressure equalization between the wellbore stabilization section and the drill string is not possible, since the filter bed in the region of the parting plane is completely added with fine and silty parts, and optionally with cellulose fractions of the flushing medium.
  • the bore is thus secured vertically by the formation of a filter cake on the borehole wall and horizontally by the clogging of the filter bed.
  • the drill string used which served as a delivery line for the sample medium, filled with the sample medium.
  • it is provided in the known from DE 43 18 736 Al method to initiate before resuming the Bohr worries from above into the pending in the drill string sample medium flushing medium or to press in.
  • the mixture of flushing medium and sample medium present in the drill string is pumped or conveyed through the drilling apparatus in the area of the borehole bottom into the annular space.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that it is possible to stop a drilling operation for sampling and to continue, without causing the aforementioned disadvantages, to perform a sampling in any well depths can ,
  • the invention is based on the basic idea that the formation of pressure differences between the drill string and the annular gap can be almost completely prevented by an exchange of the pending in the drill string sample medium by flushing medium. Another Abteuf ung the bore is therefore possible in a simple manner, without causing damage to the borehole as a result of pressure differences between the drill string and the annular gap.
  • the flushing medium usually has a higher density than the sample medium, the risk that it may lead to a piston-like drop in the separation level when ascending the flushing medium in the annular gap with the disadvantages described above for the wellbore according to the invention is very low.
  • the inventively provided essentially complete media exchange allows it if necessary, that even after the media exchange that sample medium in the drill string still pending over a length of 1 m to 5 m, preferably from 2 m to 3 m.
  • the sample medium is displaced from the drill string in the direction of overground starting from an area near the bottom hole in the media exchange.
  • the replacement of the sample medium by flushing medium thus takes place from bottom to top, with the sample medium being discharged to the top edge area.
  • the sample medium is displaced by rising in the drill string flushing medium, in such a way that there is essentially no mixing between the sample medium and the flushing medium.
  • the invention allows the sample medium to be pumped off in the upper region of the drill string. As a result, contamination of the flushing medium by sample medium is largely excluded.
  • the flushing medium above a dividing line preferably enters the drill string via a media exchanger unit of the sampling device and is conveyed in the direction of above ground within the drill string.
  • the parting line can in particular receive be by conveying the flushing medium together with a filter medium through the annular gap in the direction of the borehole bottom after completion of a drilling operation, wherein the filter medium settles in the region of the sampling device and forms a filter bed and the flushing medium is conveyed to the drill string after transfer and wherein by lowering the Medium level in the drill pipe in the upper region of the filter bed, the separation plane is formed, which separates the wellbore in a arranged below the parting plane well removal section and in a above the parting plane arranged well stabilization section.
  • the media exchanger unit can be shut off from the sampling unit by one or more valves, which ensures that it can not lead to a removal of the filter bed and the destruction of the separation level during the media exchange, as long as the sample still exists in the drill string.
  • flushing medium is conveyed through the drill string in the direction of the borehole, wherein the flushing medium enters the annular gap via the sampling device and wherein the flushing medium is conveyed in the annular gap to above ground. Due to the greater density of the flushing medium, a piston-like lowering of the parting plane is made more difficult during the subsequent discharge of the parting plane via the annular gap. Rather, it comes to the rise of the parting plane in the annular gap, together with parts of the filter bed.
  • the flushing medium is conveyed with a partial load flow rate of 20% to 60%, preferably 40%, of the volume flow delivered during the drilling process at full load. It is preferably begun with the destruction of the parting line as soon as the media exchange is completed, ie, as soon as substantially all of the sample medium in the drill string has been replaced by flushing medium.
  • a first partial flow of the rinsing medium can be conveyed into the annular gap via the media exchanger unit of the sampling device after the medium exchange above the parting plane.
  • the stabilization of the borehole removal section can be effected by a second partial flow of the flushing medium, wherein the flushing medium is conveyed via the sampling unit of the sampling device below the parting plane into the annular gap.
  • the second partial flow may be greater than the first partial flow, wherein the first partial flow is preferably conveyed with a partial load flow rate of 10% to 20%, in particular 15%, of the volume flow delivered during the drilling process at full load and wherein the second Partial flow preferably with a partial load flow rate of 20% to 30%, in particular 25%, is promoted.
  • the flushing circuit generates a countercurrent directed from the sampling device in the region of the media exchanger unit, which rises in the annular gap and carries parts of the parting plane.
  • the time-delayed conveying of the first partial flow and the second partial flow can preferably be valve-controlled.
  • no flushing medium is conveyed into the annular gap before the destruction of the parting plane and / or before the essentially complete removal of the parting plane in the region of the boring device.
  • the delivery volume flow of the flushing medium in the drill string is increased to the Vollast stiivolumenstrom during drilling and promoted the flushing medium, at least in the region of the drilling device in the annular gap.
  • the filter bed is then discharged. After adjusting the Vollast stiivolumenstroms the drilling process can be continued.
  • the amount of the supplied filter medium is set in the annular gap as a function of the pressure level of the flushing medium having the filter medium. It is so that with increasing height of the filter bed in the well removal section of the proportion of the purge medium, which preferably can be promoted via the annular gap and the sampling device in the drill string decreases. At constant flow rate, there is therefore an increase in pressure in the annular gap with increasing height of the filter bed. From a measurement of the pressure level in the annular gap can therefore be deduced a statement as to whether the filter bed has reached a sufficient height or whether a larger amount of the filter medium must be supplied to the borehole.
  • the amount of the supplied filter medium is adjusted such that it comes to the formation of the parting plane in a perforationless region of the sampling device, preferably above the sampling unit in the region of the media exchanger unit.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic cross-sectional view of a sampling device according to the invention and 2 - 6: a schematic representation of the method according to the invention for taking a sample medium from a borehole using the sampling device shown in FIG. 1.
  • the structure of the sampling device 1 partially shown in Fig. 1 will be explained and described below with reference to the inventive method shown in FIGS. 2 to 6.
  • the sampling device 1 is shown in the drilling process.
  • the sampling device 1 according to the invention has a sampling unit 3 having filter sections 2 and a media exchanger unit 4 provided above the sampling unit 3.
  • the media exchanger unit 4 likewise has filter sections 5 in the upper region of the sampling device 1, no filter sections 5 being provided in the closure region 6 adjacent to the sampling unit 3 are.
  • the sampling device 1 further has at least one first valve unit 7 in order to shut off the sampling unit 3 with respect to the media exchanger unit 4.
  • a first valve unit 7 may be provided a biased valve, preferably a check valve.
  • the first valve unit 7 is biased so that it comes during the drilling operation for opening the first valve unit 7 in the direction of the sampling unit 3 by the delivery pressure of a for stabilizing the borehole 8 via the media exchanger unit 4 in the direction of the sampling unit 3 funded purge medium 9.
  • a feed pump 10 is provided for conveying the flushing medium 9. This is shown in Fig. 2, wherein the flushing medium 9 is promoted during the drilling process to stabilize the borehole 8 via the sampling device 1 in an annular gap 11 between the borehole wall 12 and outer wall 13 of a drill string 14 of a drill string 15 after surface.
  • the stabilization is achieved by the formation of a filter cake 12a on the borehole wall 12 due to constituents contained in the flushing medium 9 and forming the filter cake 12a. Furthermore, it is shown in FIG. 2 that the flushing medium 9 is conveyed into the annular gap 11 both via a plurality of filter sections 5 of the media exchanger unit 4 and via the filter sections 2 of the sampling unit 3.
  • the media exchanger unit 4 has a first conveying region 16 and a second conveying region 17, wherein the second conveying region 17 is shut off from the first conveying region 16 by a second, preferably preloaded valve unit 18, in particular a non-return valve.
  • the first conveying region 16 has the filter sections 5 in order to allow a transfer of flushing medium 9 from the first conveying region 16 into the annular gap 11 and from the annular gap 11 into the first conveying region 16.
  • the first conveyor region 16 is connected to the drill pipe 14 via auxiliary lines 19 and the second conveyor region 17 to the drill pipe 14 via a main line 20, in particular screwed, which is not shown in detail in Fig. 1.
  • the first valve unit 7 and the second valve unit 18 are opened.
  • the flushing medium 9 flows via the drill pipe 14 and the auxiliary lines 19 into the first conveyor region 16.
  • the flushing medium 9 is conveyed into the annular gap 11.
  • a partial flow of the flushing medium 9 can be supplied from the first conveying region 16 when the valve unit 18 is open via the connecting line 20a to the flushing medium flow conveyed via the main line 20.
  • the second valve unit 18 has a passage opening for the flushing medium flow conveyed via the main line 20.
  • the sampling device 1 on the side facing a drilling device 21 on another valve unit 21a which separates the sampling unit 3 with respect to the borehole bottom, if necessary.
  • the flushing medium 9 is conveyed through the drill string 14 and the sampling device 1 partly to the borehole bottom of the borehole 8 and exits in the region of the boring device 21 through the further valve unit 21a into the annular gap 11.
  • the first valve unit 7 and the second valve unit 18 are preferably opened, wherein flushing medium 9 flows through the filter sections 2, 5 into the annular gap 11.
  • a suspension 23 consisting of the flushing medium 9 and a filter medium is conveyed via the annular gap 11 in the direction of flow. to the bottom of the hole. This is shown in FIG. In this case, the filter medium settles in the region of the sampling unit 3 to form the filter bed 22.
  • the second valve unit 18 is preferably biased such that it during the formation of the filter bed 22 for opening the second valve unit 18 in the direction of the second conveyor region 17 by the delivery pressure of the filter bed 22 during the construction of the filter bed through the annular gap and conveyed through the filter sections 5 in the media exchanger - Unit 4 entering flushing medium 9 comes.
  • the flushing medium 9 enters via the open second valve unit 18 in the second conveying area 17 and is discharged via the drill string 14 to above ground.
  • the annular gap 11 is completed by means of a preventer 31 accordingly.
  • a third valve unit 24 is provided for shutting off the media exchanger unit 4 with respect to the sampling unit 3, preferably a prestressed valve, in particular a check valve.
  • the third valve unit 24 is biased so that it during the formation of a filter bed 22 in the borehole removal portion for opening the third valve unit 24 toward the media exchanger unit 4 by the delivery pressure of the filter bed 22 in the construction of the annular gap 11 funded and the filter sections 2 of the Sampling unit 3 in the sampling device 1 entering flushing medium 9 comes. If the filter medium has settled in a sufficient amount on the borehole bottom and the filter bed 22 has reached a height sufficient to cover the filter sections 2 of the sampling unit 3, the pressure level in the annular gap 11 or for a constant volume flow of the flushing medium. 9 in the annular gap 11 necessary delivery pressure reaches a value at which the pumping operation ends and the feed pump 10 is disabled. The second valve unit 18 and the third valve unit 24 close automatically by bias.
  • the sampling device 1 is shown in the state of sampling. After it has come to the formation of a filter bed 22 in sufficient height, namely to cover preferably the entire filter sections 2 of the sampling unit 3, the flushing medium 9 in the drill pipe 14 initially via a conveyor unit 25 and a pump pensiereeiteitung 25 a promoted to above ground and lowered the flushing medium level in the drill string 14. In the annular gap 11 is above the filter bed 22 sample medium 9 at.
  • the delivery unit 25 is first put into operation at a small removal capacity, whereby the pore volume of the filter bed 22 is added.
  • sample medium 27 is conveyed through the filter bed 22 via the filter sections 2 of the sampling unit 3 into the sampling device 1. In the process, fines are entrained in the area of the borehole removal section.
  • the third valve unit 24 is biased so that it comes during a sampling for opening the third valve unit 24 in the direction of the media exchanger unit 4 by forming due to the lowering of the liquid column in the drill string 14 differential pressure.
  • a transfer of flushing medium 9 is prevented by the filter sections 5 of the media exchanger unit 4 in the second delivery area 17, characterized in that the second valve unit 18 is closed due to the predetermined bias in a sample of sample medium 27 and the annular gap 11 above the parting line 26 pending flushing medium 9 does not generate sufficient pressure force to open the second valve unit 18.
  • a transfer of the flushing medium 9 through the filter sections 5 through the auxiliary lines 19 in the above-arranged drill pipe 14 is prevented by a fourth valve unit 28.
  • the fourth valve unit 28 may be a non-return valve which holds the first delivery area 16 opposite the drilling unit. rod 14 or the overlying drill string 15 shuts off.
  • the fourth valve unit 28 is biased so that it comes during the drilling operation for opening the fourth valve unit 28 in the direction of the first conveying region 16 by the delivery pressure of the conveyed to stabilize the borehole 8 via the drill string 15 flushing medium 9.
  • a transfer from the flushing medium 9 via the fourth valve unit 28 in the direction of the drill pipe 14 is not possible.
  • the third valve unit 24 is biased with a biasing pressure depending on the drilling depth of 1 bar to 15 bar, preferably from 1 bar to 10, wherein it due to the pressure drop in the drill string 14 when lowering it in the drill string 14 pending medium at the sampling to a Opening of the third valve unit 24 comes, and the sample medium 27 is conveyed via the drill pipe 14 to above ground.
  • FIG. 5 shows the media exchange provided in the method according to the invention.
  • the sample medium 27 present in the drill string 15, in particular the sample medium 27 present in the drill string 14, is exchanged for flushing medium 9 before the bore is continued.
  • the annular gap 11 between a wellbore protection tube 29 and the drill string 14 is closed by a preventer 31, wherein the feed pump 10 is arranged to convey flushing medium 9 in a flushing tank 30 and connected via corresponding installations to the annular gap 11.
  • the feed pump 10 is put into operation to pump flushing medium 9 in the annular gap 11, metered in quantity and pressure.
  • the second valve unit 18 is biased so that it during a medium before the drilling process media exchange in the drill string 15 or in the drill string 14 sample medium 27 by flushing medium 9 for opening the second valve unit 18 toward the second conveyor region 17 by the delivery pressure of the media comes through the filter sections 5 of the Me- exchange unit 4 from the annular gap 11 in the first conveyor region 16 entering flushing medium 9.
  • the flushing medium 9 flows through the filter sections 5 of the media exchanger unit 4 into the second conveying region 17 in the direction of above ground, displacing the sample medium 27 pending in the drill pipe 14 to the upper edge terrain.
  • the first valve unit 7 is closed due to the bias, wherein the first valve unit 7 is preferably biased with a bias of 2.5 bar to 10 bar, in particular of 5 bar.
  • the filter sections 5 of the media exchanger unit 4 must be designed such that, on the one hand, the passage of the flushing medium 9 out of the annular gap 11 into the media exchanger unit 4 during the media exchange is ensured.
  • the filter sections 5 of the media exchanger unit 4 are designed such that a counterflow can be generated during the drilling process by the flushing medium flow emerging from the filter sections 5 in order to keep cuttings away from the filter sections 5.
  • the feed pump 10 is put into operation with a partial power of about 40% of the total power to promote flushing medium 9 via the drill pipe 14 in the first conveying region 16 and the second conveying region 17 of the media exchanger unit 4.
  • about 15% to 25%, in particular 20% of the conveyed flushing medium 9 can be conveyed into the first conveying area 16 via the auxiliary services 19, with a smaller proportion, preferably about 10% to 20%, in particular 15%, of the conveyed flushing medium 9 , is conveyed through the filter sections 5 of the media exchanger unit 4 from the first conveyor region 16 into the annular gap 11 and brings the rinsing circuit between the drill pipe 14 and the annular gap 11 in motion. Because not the whole in the first funding area
  • the second valve unit 18 is biased such that it comes to the opening of the second valve unit 18 during the generation of a rinsing cycle before destroying the parting plane 26 as soon as the pressure level in the first conveying region 16 certain compressive force on the valve unit 18 a predetermined biasing force of the valve unit 18 passes.
  • the difference in volume flow between the volume flow of the flushing medium 9 conveyed via the auxiliary lines 19 into the first conveying area 16 and the comparatively smaller volume flow of the flushing medium 9 through the filter sections 5 of the first conveying area 16 into the annular gap 11 is proportional to the height of the necessary prestressing force.
  • the overpressure arising in the first conveying region 16 with the structure of the rinsing cycle leads to an opening of the second valve unit 18, the portion of the rinsing medium 9 conveyed through the filter sections 5 into the annular gap 11 passing through the connecting line 20a when the second valve unit 18 is opened, it unites with the flushing medium 9 present in the second delivery area 17, which leads to an opening of the first valve unit 7.
  • preferably 25% of the amount of flushing medium 9 conveyed by the main pump 10 is present in quantity and pressure in the sampling device 1 above the first valve unit 7.
  • the 25% fraction of the flushing medium 9 delivered by the feed pump 10 during the removal of the parting plane 26 is conveyed through the filter sections 2 of the sampling unit 3 in the region of the borehole removal section through the filter bed 22 in the direction of the borehole wall 12 and penetrates partly into the boring wall , which has been freed from all fines in the process of sampling medium removal.
  • the flushing in of flushing medium 9 in this region of the borehole 8 leads to a stabilization of the borehole wall 12 through the filter cake 12a forming on the borehole wall 12.
  • the flushing medium 9 takes the path of least resistance and begins to ascend in the annular gap 11, wherein the filter bed 22 is broken or erected. loosens and the dividing plane 26 is destroyed.
  • the flushing medium 9 rises further in the annular space 11 and thereby takes parts of the filter bed 22 and parts of the separating plane 26 with the flow path in the direction of the surface.
  • the further valve unit 21a has a greater biasing force than the first valve unit 7 and is biased so that it does not come to an opening of the further valve unit 21a and leakage of flushing medium 9 in the bottom hole area during the stabilization of Bohrlocherit Spotifyabiteses.
  • the feed pump 10 With the rising of the flushing medium 9 in the annular gap 11 or after the destruction of the parting plane 26, the feed pump 10 is raised to 100% power, resulting in an opening of the other valve unit 21 a.
  • the now promoted at 100% overall performance of the pump 10 volumetric flow of the sample medium 9 causes the filter medium is discharged together with cuttings to top edge area in the annular channel 11.
  • the hole is now freed from cuttings and filter medium and is stabilized by the forming on the borehole wall 12 filter cake 12a over the entire length.
  • the comparatively smaller amount of the flushing medium 9 at the beginning of the destruction and Austragungsvorgangs the parting plane 26 is compensated by the opening of the other valve unit 21 a within a few minutes by the main purge of the flushing medium 9.
  • the 40% partial flow of the flushing medium 9 serves only the destruction of the parting plane 26 and the careful removal of the parting plane 26 from top to bottom, and the formation of a filter cake on the borehole wall 12 and thus the well stabilization in the area of the borehole removal section. Subsequently, the drilling process as shown in Fig. 2 can be continued. It is possible to perform one or more sampling at regular intervals, for example, every 100 m, or at any test horizon 31 of the bore.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen Probenmediums (27) aus einem Bohrloch (8) mit Hilfe einer oberhalb einer Bohrvorrichtung (21) angeordneten Probenentnahmevorrichtung (1) eines Bohrstrangs (15), wobei während eines Bohrvorgangs ein Spülmedium (9) über die Probenentnahmevorrichtung (1) in einen Ringspalt (11) zwischen einer Bohrlochwandung (12) des Bohrlochs (8) und einer Außenwandung (13) eines Bohrgestänges (14) des Bohrstrangs (15) in Richtung nach Übertage gefördert wird, wobei während einer Probenentnahme ein Probenmedium (27) über eine Probenentnahmeeinheit (3) der Probenentnahmevorrichtung (1) entnommen und über das Bohrgestänge (14) nach Übertage gefördert wird und wobei der Bohrstrang (15) während der Probenentnahme im Bohrloch (8) verbleibt. Um ein Verfahren der vorgenannten Art derart weiterzubilden, daß es möglich ist, eine Probenentnahme in beliebigen Bohrlochtiefen in einfacher Weise und ohne die Gefahr eines Einsturzes des Bohrlochs (8) durchführen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß nach einer Probenentnahme das im Bohrstrang (15) anstehende Probenmedium (27) vor der Fortsetzung des Bohrvorgangs im wesentlichen vollständig durch das Spülmedium (9) ausgetauscht wird.

Description

Verfahren und Probenentnahmevorrichtung zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen
Probenmediums aus einem Bohrloch
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas und/oder feststoffhaltigen Probenmediums aus einem Bohrloch mit Hilfe einer oberhalb einer Bohreinrichtung angeordneten Probenentnahmevorrichtung eines Bohrstrangs, wobei während eines Bohrvorgangs ein Spülmedium über die Probenentnahmevorrichtung in einen Ringspalt zwischen einer Bohrlochwandung des Bohrlochs und einer Außenwandung eines Bohrgestänges des Bohrstrangs in Richtung nach Übertage gefördert wird, wobei während einer Probenentnahme ein Probenmedium über eine Probenentnahmeeinheit der Probenentnahmevorrichtung entnommen und über das Bohrgestänge in Richtung nach Übertage gefördert wird und wobei der Bohrstrang während der Probenentnahme im Bohrloch verbleibt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Probenentnahmevorrichtung zur Entnahme eines wasser- und/oder öl- und/oder gas und/oder feststoffhaltigen Probenmediums aus einem Bohrloch.
Ein Verfahren der vorgenannten Art ist bereits aus der DE 43 18 736 Al bekannt. Beim Herstellen von Bohrungen wird mit Hilfe einer Bohranlage ein mit entsprechenden Hartmetallteilen versehener Bohrkopf, der das vordere Ende eines Bohrgestänges bildet, in den Boden eingetrieben. Um das beim Herstellen der Bohrung gelöste Bohrgut nach Übertage bringen zu können, wird in der Regel durch den inneren Bohrgestängekanal Spülung zum Bohrlochgrund geführt, so daß am Meißel bzw. Bohrkopf vorbei diese Flüssigkeit das Bohrgut aufnehmen und nach Übertage bringen kann. Dort werden beide wieder voneinander getrennt, so daß die Bohrflüssigkeit erneut zum Einsatz kommen kann. Durch das Spülmedium wird die Ausbildung eines Filterkuchens an der Bohrlochwand bewirkt, der das Bohrloch stabilisiert. Solche Bohrungen werden im Erdreich eingebracht, um beispielsweise Trinkwasser zu erbohren und zu gewinnen. Derartige Bohrungen werden aber auch eingebracht, um durch Entnahme von Bohrproben bzw. von anfallendem Wasser Rückschlüsse auf den Verunreinigungsgrad von Böden zu schließen. Solche Bohrungen werden schließlich auch durchgeführt, um mit Hilfe von Tiefboh- rungen Erdöl, Erdgas oder andere Vorkommen zu erschließen. Wird eine Feststoffprobe benötigt, wird über ein entsprechend eingebrachtes Kernbohrgestänge ein Kern erbohrt, der mit Hilfe des Gestänges nach Übertage gebracht wird, wo die Probe genauer untersucht werden kann.
Um eine Probenentnahme durchführen zu können, ist es vorgesehen, daß durch Auffüllen eines beabsichtigten Verprobungsabschnittes durch ein spezielles Filtermedium, beispielsweise einen Quarzsand, das Bohrloch in einen Bohrlochentnahmeabschnitt und in einen Bohrlochstabilisierungsabschnitt getrennt wird. Das Filtermedium wird über eine Einlaßfiltersektion in das Bohrloch eingegeben von Oberkantegelände über den Ringspalt. Das Filtermedium wird vorzugsweise zusammen mit einem Spülmedium über den Ringspalt eingegeben. Im Bereich der Probenentnahmevorrichtung setzt sich das Filtermedium im Ringspalt ab und bildet im Bohrlochentnahmeabschnitt ein Filterbett aus, während das Spülmedium nach dem Absetzen des Filtermediums über den Bohrstrang nach Übertage gefördert wird. Anschließend wird der Spülmediumspiegel im Bohrstrang vor und beim Probenentnahmevorgang mit geeigneten Fördermitteln, beispielsweise mit einer Unterwasserpumpe oder mit Preßluft, abgesenkt, wobei das Spülmedium nach Oberkante Gelände ausgetragen wird. Feinteile der Spülungssuspension und minimale Bohrgutreste im Ringspalt dringen durch Sedimentation und den Förderdruck des Spülmediums im Ringspalt in den oberen Bereich des Filterbettes ein, wobei sich das Porenvolumen des Filtermediums füllt und ein Ringverschluß bzw. eine Trennebene ausgebildet wird, die den Bohrlochstabilisierungsabschnitt gegenüber dem Bohrlochentnahmeabschnitt abdichtet.
Die Stärke der Trennebene hängt von dem Gehalt an Feinteilen in dem Spülmedium und von dem Gehalt minimaler Bohrgutreste ab. Da es sich bei dem Bohrstrang und dem den Bohrstrang umgebenden Ringspalt um miteinander kommunizierende Röhren handelt, bildet sich bei der Absenkung des Spülmediumspiegels im Bohrstrang ein Differenzdruck zum Ringspalt aus, der die Ausbildung und die Stärke der Trennebene ebenfalls beeinflußt. Die Stärke der Trennebene ist dabei durch den Differenzdruck steuerbar und hängt auch vom Zeitraum der Sedimentation ab. Die Stärke der Trennebene kann ca. 0,4 m bis 0,6 m betragen. Der sich bei Absenkung des Spülmediumspiegels im Bohrstrang ausbildende Differenzdruck zwischen dem Bohrstrang und dem Ringspalt führt dazu, daß es zu einem Nachströmen von Probenmedium im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts kommt. Das Probenmedium wird durch das Filterbett und eine Probenentnahmeeinheit der Probenentnahmevorrichtung in den Bohrstrang gefördert. Ein Druckausgleich zwischen dem Bohrlochstabilisierungsabschnitt und dem Bohrstrang ist nicht möglich, da das Filterbett im Bereich der Trennebene völlig mit Fein- und Schluffteilen, sowie gegebenenfalls mit Cellulose- anteilen des Spülmediums, zugesetzt ist. Die Bohrung ist somit vertikal durch die Bildung eines Filterkuchens an der Bohrlochwand abgesichert und horizontal durch das Zusetzen des Filterbettes. Im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts kommt es im übrigen nicht zu einem Verschluß der Probenentnahmeeinheit, da Reste der Spülflüssigkeit, die sich während des Bohrvorgangs im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts an der Bohrlochwand abgesetzt haben, bei der Probenentnahme aus der Bohrlochwand gelöst und mit dem Probenmedium über den Bohrstrang nach Oberkantegelände ausgetragen werden. Gleichzeitig werden alle Feinteile aus dem Verprobungshorizont bzw. dem Bohrlochentnahmeabschnitt ausgetragen. Während der Probenentnahme bleibt das Spülmedium im Ringraum im wesentlichen konstant bis Oberkantegelände stehen und sichert somit den Bohrlochstabilisierungsabschnitt oberhalb des Bohrlochentnahmeabschnitts.
Nach der Probenentnahme ist der verwendete Bohrstrang, welcher als Förderleitung für das Probenmedium gedient hat, mit dem Probenmedium gefüllt. Um die Bohrung fortzusetzen und ggf. eine Probenentnahme aus einem tiefer gelegenen Horizont vornehmen zu können, ist es bei dem aus der DE 43 18 736 Al bekannten Verfahren vorgesehen, vor der erneuten Aufnahme des Bohrbetriebs von oben in das im Bohrstrang anstehende Probenmedium Spülmedium einzuleiten bzw. einzudrücken. Sobald sich der hydrostatische Druck im Bohrstrang dem hydrostatischen Druck im Ringraum angenährt hat, wird die im Bohrgestänge anstehende Mischung aus Spülmedium und Probenmedium durch die Bohrvorrichtung im Bereich der Bohrlochsohle in den Ringraum gepumpt bzw. gefördert. Dadurch kommt es zu einer Zerstörung der Trennebene, die in Richtung Übertage von der im Ringspalt aufsteigenden Mischung aus Spülmedium und Probenmedium mitgerissen wird. Kommt es dabei zu einem plötzlichen Abfall des nach Übertrage gerichteten Volumen- stroms im Ringspalt, kann die Trennebene kolbenartig nach unten sinken. Die Kolbenwirkung, die von der niedersinkenden Trennebene ausgehen kann, führt zu starken Druckschwankungen im Bohrloch und gegebenenfalls zu einem Bohrlochkollaps. Das plötzliche Absinken der Trennebene wird unterstützt durch die im Vergleich zum Spülmedium in der Regel geringere Dichte des Probenmediums und die sich einstellenden Dichtunterschiede im Ringspalt.
Darüber hinaus ist von Nachteil, daß die Einbringung von Spülmedium in das im Bohrstrang anstehende Probenmedium zu einer Verunreinigung des Spülmediums führen kann, was eine aufwendige Aufbereitung des Spülmediums nach dem Ausbringen des Spülmediums über den Ringspalt erforderlich machen kann. Schließlich wird durch das Auspressen der im Bohrstrang anstehenden Mischung aus Spülmedium und Probenmedium im Bereich der Bohrvorrichtung die Auskesselung des Bohrlochentnahmeabschnitts gefördert, was zu ebenfalls einer Zerstörung des Bohrlochs führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es möglich ist, einen Bohrvorgang zur Probenentnahme stoppen und fortsetzen zu können, ohne daß es zu den zuvor genannten Nachteilen kommt, um eine Probenentnahme in beliebigen Bohrlochtiefen durchführen zu können.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß nach einer Probenentnahme das im Bohrstrang anstehende Probenmedium vor der Fortsetzung des Bohrvorgangs im wesentlichen vollständig durch das Spülmedium ausgetauscht wird. Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, daß durch einen Austausch des im Bohrstrang anstehenden Probenmediums durch Spülmedium die Ausbildung von Druckunterschieden zwischen dem Bohrstrang und dem Ringspalt nahezu vollständig verhindert werden kann. Eine weitere Abteuf ung der Bohrung ist daher in einfacher Weise möglich, ohne daß es zu einer Schädigung des Bohrlochs in Folge von Druckunterschieden zwischen dem Bohrstrang und dem Ringspalt kommen kann. Darüber hinaus ist es nach dem Medientausch in einfacher Weise möglich, den Bohrvorgang fortzusetzen und das nach dem Medientausch im Bohrstrang anstehende Spülmedium durch die Probenentnahmevorrichtung in den Ringspalt zu fördern, ohne daß es zu einer Verunreinigung von Spülmedium durch Probenmedium in einem eine anschließende Aufbereitung des Spülmediums erforderlich machenden Ausmaß kommen kann. Auch die Gefahr der Auskes- selung des Bohrlochentnahmeabschnitts kann verringert oder sogar vollständig ausgeschlossen werden. Wird das im Bohrstrang nach dem Medientausch anstehende Spülmedium im Bereich der Bohrlochsohle in den Ringraum gefördert, kommt es zwar gleichwohl zu einer Zerstörung der Trennebene. Da das Spülmedium in der Regel jedoch eine höhere Dichte als das Probenmedium aufweist, ist die Gefahr, daß es zu einem kolbenartigen Absinken der Trennebene beim Aufsteigen des Spülmediums im Ringspalt mit den oben beschriebenen Nachteilen für das Bohrloch kommen kann, erfindungsgemäß sehr gering. Der erfindungsgemäß vorgesehene im wesentlichen vollständig erfolgende Medientausch läßt es bedarfsweise zu, daß auch nach dem Medientausch daß Probenmedium im Bohrstrang noch über eine Länge von 1 m bis 5 m, vorzugsweise von 2 m bis 3 m ansteht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß beim Medientausch das Probenmedium ausgehend von einem Bereich nahe der Bohrlochsohle in Richtung nach Übertage aus dem Bohrstrang verdrängt wird. Der Austausch des Probenmediums durch Spülmedium erfolgt somit von unten nach oben, wobei das Probenmedium nach Oberkantegelände ausgetragen wird. Vorzugsweise wird das Probenmedium durch im Bohrstrang aufsteigendes Spülmedium verdrängt, und zwar derart, daß es im wesentlichen zu keiner Vermischung zwischen dem Probenmedium und dem Spülmedium kommt. In diesem Zusammenhang läßt es die Erfindung zu, daß das Probenmedium im oberen Bereich des Bohrgestänges abgepumpt wird. Dadurch wird eine Verunreinigung des Spülmediums durch Probenmedium weitgehend ausgeschlossen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß das Spülmedium oberhalb einer Trennebne vorzugsweise über eine Medientauschereinheit der Probenentnahmevorrichtung in den Bohrstrang eintritt und innerhalb des Bohrstrangs in Richtung Übertage gefördert wird. Die Trennebene kann insbesondere erhält- lich sein durch Fördern des Spülmediums zusammen mit einem Filtermedium über den Ringspalt in Richtung zur Bohrlochsohle nach Beendigung eines Bohrvorgangs, wobei sich das Filtermedium im Bereich der Probenentnahmevorrichtung absetzt und ein Filterbett bildet und das Spülmedium über den Bohrstrang nach Übertrage gefördert wird und wobei durch Absenken des Medienspiegels im Bohrgestänge im oberen Bereich des Filterbettes die Trennebene ausgebildet wird, die das Bohrloch in einen unterhalb der Trennebene angeordneten Bohrlochentnahmeabschnitt und in einen oberhalb der Trennebene angeordneten Bohrlochstabilisierungsabschnitt trennt. Dadurch wird sichergestellt, daß eine möglichst vollständige Verdrängung des Probenmediums aus dem Bohrstrang bzw. dem Bohrgestänge gewährleistet ist. Dabei ist es von Bedeutung, daß es beim Medientausch nicht zu einem Übertritt von Spülmedium aus der Probenentnahmeeinheit in den Ringspalt, insbesondere nicht zur Zerstörung der Trennebene kommt. Vorrichtungsgemäß kann die Medientauschereinheit gegenüber der Probenentnahmeeinheit durch ein oder mehrere Ventile abgesperrt sein, was sicherstellt, daß es während des Medientauschs nicht zu einem Abtragen des Filterbettes und zur Zerstörung der Trennebene kommen kann, solange im Bohrstrang noch Probenmedium ansteht.
Nach dem Medientausch ist es erfindungsgemäß vorzugsweise vorgesehen, die Trennebene zu zerstören, wobei, vorzugsweise, Spülmedium durch den Bohrstrang in Richtung zur Bohrlochsohle gefördert wird, wobei das Spülmedium über die Probenentnahmevorrichtung in den Ringspalt eintritt und wobei das Spülmedium im Ringspalt nach Übertage gefördert wird. Aufgrund der größeren Dichte des Spülmediums wird beim anschließenden Austrag der Trennebene über den Ringspalt ein kolbenartiges Absinken der Trennebene erschwert. Vielmehr kommt es zum Aufsteigen der Trennebene im Ringspalt, zusammen mit Teilen des Filterbettes.
Um ein behutsames Abtragen der Trennebene durch das Spülmedium zu ermöglichen, wird das Spülmedium mit einem Teillastfördervolumenstrom von 20 % bis 60 %, vorzugsweise von 40 %, des beim Bohrvorgang bei Vollast geförderten Volumenstroms gefördert. Dabei wird vorzugsweise mit der Zerstörung der Trennebene begonnen, sobald der Medientausch abgeschlossen ist, d.h., sobald im wesentlichen das gesamte Probenmedium im Bohrstrang durch Spülmedium ausgetauscht worden ist. Zur Erzeugung eines Spülkreislaufs kann ein erster Teilstrom des Spülmediums nach dem Medientausch oberhalb der Trennebene über die Medientauschereinheit der Probenentnahmevorrichtung in den Ringspalt gefördert werden. Anschließend kann in Zusammenhang mit dem Abtragen bzw. Austragen der Trennebene die Stabilisierung des Bohrlochentnahmeabschnitts durch einen zweiten Teilstrom des Spülmediums erfolgen, wobei das Spülmedium über die Probenentnahmeeinheit der Probenentnahmevorrichtung unterhalb der Trennebene in den Ringspalt gefördert wird. Dabei kommt es zur Filterkuchenbildung durch das Spülmedium, wodurch der Verprobungshorizont stabilisiert wird.
Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß vorzugsweise der zweite Teilstrom größer als der erste Teilstrom sein kann, wobei der erste Teilstrom vorzugsweise mit einem Teillastfördervolumenstrom von 10 % bis 20 %, insbesondere 15 %, des beim Bohrvorgang bei Vollast geförderten Volumenstroms gefördert wird und wobei der zweite Teilstrom vorzugsweise mit einem Teillastfördervolumenstrom von 20 % bis 30 %, insbesondere 25 %, gefördert wird. Im Ergebnis ist es von Vorteil, zunächst den Spülkreislauf zu erzeugen und erst bei laufendem Spülkreislauf damit zu beginnen, den Bohrlochentnahmeabschnitt zu stabilisieren und die Trennebene zu zerstören und abzutragen. Durch den Spülkreislauf wird eine aus der Probenentnahmevorrichtung gerichtete Gegenströmung im Bereich der Medientauschereinheit erzeugt, die im Ringspalt aufsteigt und Teile der Trennebene mitführt. Das zeitversetzte Fördern des ersten Teilstroms und des zweiten Teilstroms kann vorzugsweise ventilgesteuert erfolgen.
Beim Abtragen der Trennebene kommt es zunächst zu einer Auflockerung und anschließend zu einem Durchbrechen der Trennebene, wobei vorzugsweise die Trennebene stufenförmig von oben nach unten abgetragen wird und der zweite Teilstrom zusammen mit Teilen des Filtermediums und Bestandteilen der Trennebene durch den Ringspalt nach Übertage fördert wird. Dabei werden Teile der Trennebene in den Spülkreislauf integriert und zusammen mit diesem in Richtung nach Übertage ausgetragen. Dadurch kommt es zu einem sicheren Transport von Bestandteilen der Trennebene nach Übertage. Darüber hinaus ist das stufenförmig vorgesehene Abtragen der Trennebene von Vorteil, da es nicht zu einem plötzlichen Zerstören und Aufsteigen der gesamten Trennebene als solcher und der damit verbundenen Ausbildung von starken Druckunterschieden im Bohrloch kommen kann, die zu einer Schädigung des Bohrlochs führen können. Um das stufenförmige Abtragen der Trennebene zu unterstützen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß vor der Zerstörung der Trennebene und/oder vor dem im wesentlichen vollständigen Abtragen der Trennebene im Bereich der Bohrvorrichtung kein Spülmedium in den Ringspalt gefördert wird. Vorzugsweise wird erst nach dem Zerstören der Trennebene der Fördervolumenstrom des Spülmediums im Bohrstrang auf den Vollastfördervolumenstrom beim Bohrvorgang erhöht und das Spülmedium zumindest auch im Bereich der Bohrvorrichtung in den Ringspalt gefördert. Dadurch wird dann auch das Filterbett ausgetragen. Nach Einstellen des Vollastfördervolumenstroms kann der Bohrvorgang fortgesetzt werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Menge des zugeführten Filtermediums in Abhängigkeit vom Druckniveau des das Filtermedium aufweisenden Spülmediums im Ringspalt eingestellt wird. Dabei ist es so, daß mit wachsender Höhe des Filterbettes im Bohrlochentnahmeabschnitt der Anteil des Spülmediums, der vorzugsweise über den Ringspalt und die Probenentnahmevorrichtung in den Bohrstrang gefördert werden kann, abnimmt. Bei konstanter Förderleistung kommt es daher zu einem Druckanstieg im Ringspalt mit steigender Höhe des Filterbettes. Aus einer Messung des Druckniveaus im Ringspalt läßt sich daher eine Aussage ableiten, ob das Filterbett eine ausreichende Höhe erreicht hat oder ob eine größere Menge des Filtermediums dem Bohrloch zugeführt werden muß. Vorzugsweise wird die Menge des zugeführten Filtermediums derart eingestellt, daß es zur Ausbildung der Trennebene in einem perforationslosen Bereich der Probenentnahmevorrichtung, vorzugsweise oberhalb der Probenentnahmeeinheit im Bereich der Medientauschereinheit kommt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, ohne daß dadurch die Erfindung auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt wird. Es zeigen:
Fig. 1: einen Ausschnitt aus einer schematischen Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Probenentnahmevorrichtung und Fig. 2 - 6: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entnahme eines Probenmediums aus einem Bohrloch unter Einsatz der in Fig. 1 dargestellten Probenentnahmevorrichtung.
Der Aufbau der in Fig. 1 teilweise dargestellten Probenentnahmevorrichtung 1 wird nachfolgend anhand des in den Fig. 2 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert und beschrieben. In Fig. 2 ist die Probenentnahmevorrichtung 1 im Bohrvorgang dargestellt. Die erfindungsgemäße Probenentnahmevorrichtung 1 weist eine Filterabschnitte 2 aufweisende Probenentnahmeeinheit 3 auf und eine oberhalb der Probenentnahmeeinheit 3 vorgesehene Medientauschereinheit 4. Die Medientauschereinheit 4 weist ebenfalls Filterabschnitte 5 auf im oberen Bereich der Probenentnahmevorrichtung 1, wobei in dem der Probenentnahmeeinheit 3 benachbarten Verschlußbereich 6 keine Filterabschnitte 5 vorgesehen sind. Die Probenentnahme Vorrichtung 1 weist darüber hinaus wenigstens eine erste Ventileinheit 7 auf, um die Probenentnahmeeinheit 3 gegenüber der Medienaustauschereinheit 4 abzusperren.
Als erste Ventileinheit 7 kann ein vorgespanntes Ventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die erste Ventileinheit 7 derart vorgespannt, daß es während des, Bohrvorgangs zum Öffnen der ersten Ventileinheit 7 in Richtung zur Probenentnahmeeinheit 3 durch den Förderdruck eines zur Stabilisierung des Bohrlochs 8 über die Medientauschereinheit 4 in Richtung zur Probenentnahmeeinheit 3 geförderten Spülmediums 9 kommt. Zum Fördern des Spülmediums 9 ist eine Förderpumpe 10 vorgesehen. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, wobei das Spülmedium 9 während des Bohrvorgangs zur Stabilisierung des Bohrlochs 8 über die Probenentnahmevorrichtung 1 in einen Ringspalt 11 zwischen Bohrlochwandung 12 und Außenwandung 13 eines Bohrgestänges 14 eines Bohrstrangs 15 nach Übertage gefördert wird. Die Stabilisierung wird erreicht durch die Ausbildung eines Filterkuchens 12a auf der Bohrlochwandung 12 aufgrund von im Spülmedium 9 enthaltenen und den Filterkuchen 12a bildenden Bestandteilen. Weiterhin ist in Fig. 2 dargestellt, daß das Spülmedium 9 sowohl über eine Mehrzahl von Filterabschnitten 5 der Medientauschereinheit 4 als auch über die Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3 in den Ringspalt 11 gefördert wird. Die Medientauschereinheit 4 weist einen ersten Förderbereich 16 und einen zweiten Förderbereich 17 auf, wobei der zweite Förderbereich 17 gegenüber dem ersten Förderbereich 16 durch eine zweite, vorzugsweise vorgespannte Ventileinheit 18, insbesondere ein Rückschlagventil, abgesperrt ist. Der erste Förderbereich 16 weist die Filterabschnitte 5 auf, um einen Übertritt von Spülmedium 9 vom ersten Förderbereich 16 in den Ringspalt 11 und vom Ringspalt 11 in den ersten Förderbereich 16 zu ermöglichen.
Der erste Förderbereich 16 ist mit dem Bohrgestänge 14 über Hilfsleitungen 19 und der zweite Fördereich 17 mit dem Bohrgestänge 14 über eine Hauptleitung 20 verbunden, insbesondere verschraubt, was in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellt ist. Während des Bohrvorgangs sind die erste Ventileinheit 7 und die zweite Ventileinheit 18 geöffnet. Das Spülmedium 9 strömt dabei über das Bohrgestänge 14 und die Hilfsleitungen 19 in den ersten Förderbereich 16 ein. Über die Filterabschnitte 5 wird das Spülmedium 9 in den Ringspalt 11 gefördert. Ein Teilstrom des Spülmediums 9 kann aus dem ersten Förderbereich 16 bei geöffneter Ventileinheit 18 über die Verbindungsleitung 20a dem über die Hauptleitung 20 geförderten Spülmediumstrom zugeführt werden. Die zweite Ventileinheit 18 weist dazu eine Durchgangsöffnung für den über die Hauptleitung 20 geförderten Spülmediumstrom auf.
Darüber hinaus weist die Probenentnahmevorrichtung 1 auf der einer Bohrvorrichtung 21 zugewandten Seite eine weitere Ventileinheit 21a auf, die die Probenentnahmeeinheit 3 gegenüber der Bohrlochsohle bedarfsweise abtrennt. Während des Bohrvorgangs wird das Spülmedium 9 durch das Bohrgestänge 14 und die Probenentnahmevorrichtung 1 zum Teil bis zur Bohrlochsohle des Bohrlochs 8 gefördert und tritt im Bereich der Bohrvorrichtung 21 auch durch die weitere Ventileinheit 21a in den Ringspalt 11 aus. Beim Bohrvorgang sind die erste Ventileinheit 7 und die zweite Ventileinheit 18 vorzugsweise geöffnet, wobei Spülmedium 9 durch die Filterabschnitte 2, 5 in den Ringspalt 11 strömt.
Zum Aufbau eines Filterbettes 22 ist vorgesehen, daß nach Beendigung des Bohrvorgangs von der Förderpumpe 10 eine Suspension 23 bestehend aus dem Spülmedium 9 und einem Filtermedium über den Ringspalt 11 in Rieh- tung zur Bohrlochsohle gefördert wird. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei setzt sich das Filtermedium im Bereich der Probenentnahmeeinheit 3 unter Ausbildung des Filterbettes 22 ab. Die zweite Ventileinheit 18 ist vorzugsweise derart vorgespannt, daß es während der Bildung des Filterbettes 22 zur Öffnung der zweiten Ventileinheit 18 in Richtung zum zweiten Förderbereich 17 durch den Förderdruck des beim Aufbau des Filterbettes 22 durch den Ringspalt geförderten und über die Filterabschnitte 5 in die Medientauscher- einheit 4 eintretenden Spülmediums 9 kommt. Das Spülmedium 9 tritt über die geöffnete zweite Ventileinheit 18 in den zweiten Förderbereich 17 ein und wird über den Bohrstrang 14 nach Übertage ausgetragen. Um den notwendigen Förderdruck zu erzeugen, ist der Ringspalt 11 mittels eines Preventers 31 entsprechend abgeschlossen.
Darüber hinaus ist eine dritte Ventileinheit 24 zur Absperrung der Medientau- schereinheit 4 gegenüber der Probenentnahmeeinheit 3 vorgesehen, vorzugsweise ein vorgespanntes Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil. Die dritte Ventileinheit 24 ist derart vorgespannt, daß es während der Bildung eines Filterbettes 22 in dem Bohrlochentnahmeabschnitt zur Öffnung der dritten Ventileinheit 24 in Richtung zur Medientauschereinheit 4 durch den Förderdruck des beim Aufbau des Filterbettes 22 durch den Ringspalt 11 geförderten und über die Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3 in die Probenentnahmevorrichtung 1 eintretenden Spülmediums 9 kommt. Hat sich das Filtermedium in einer ausreichenden Menge auf der Bohrlochsohle abgesetzt und hat das Filterbett 22 eine Höhe erreicht, die ausreicht, um die Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3 zu überdecken, hat das Druckniveau im Ringspalt 11 bzw. der für einen konstanten Volumenstrom des Spülmediums 9 im Ringspalt 11 notwendige Förderdruck einen Wert erreicht, bei dem der Pumpvorgang beendet und die Förderpumpe 10 außer Betrieb gesetzt wird. Die zweite Ventileinheit 18 und die dritte Ventileinheit 24 schließen automatisch durch Vorspannung.
In Fig. 4 ist die Probenentnahmevorrichtung 1 im Zustand der Probenentnahme dargestellt. Nachdem es zur Ausbildung eines Filterbettes 22 in ausreichender Höhe gekommen ist, nämlich bis zur Überdeckung vorzugsweise der gesamten Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3, wird das Spülmedium 9 im Bohrgestänge 14 zunächst über eine Fördereinheit 25 und eine Pum- pensteigeleitung 25 a nach Übertage gefördert und der Spülmediumspiegel im Bohrstrang 14 abgesenkt. Im Ringspalt 11 steht oberhalb des Filterbettes 22 Probenmedium 9 an. Da es sich bei dem Bohrgestänge 14 bzw. dem Bohrstrang 15 und dem Ringspalt 11 um miteinander kommunizierende Röhren handelt, wird durch eine Absenkung des Spülmediums 9 im Bohrgestänge 14 zwischen dem Bohrgestänge 14 bzw. dem Bohrstrang 15 und dem Ringspalt 11 ein Differenzdruck erzeugt, der dazu führt, daß sich das Porenvolumen des Filterbettes 22 im oberen Teil völlig mit Feinteilen und Bohrgutresten zusetzt bzw. verpreßt. Es kommt zur Ausbildung einer Trennebene 26, die das Bohrloch 8 in einen oberhalb des Bohrlochs 8 angeordneten Bohrlochstabilisierungsabschnitt und in einen unterhalb der Trennebene 26 angeordneten Bohrlochentnahmeabschnitt trennt.
Zur Ausbildung der Trennebene 26 in Höhe des Verschlußbereiches 6 wird die Fördereinheit 25 zunächst bei kleiner Entnahmeleistung in Betrieb genommen, wobei es zum Zusetzen des Porenvolumens des Filterbettes 22 kommt. Durch den sich weiter ausbildenden Unterdruck im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts wird nach dem Zusetzen des Filterbettes 22 Probenmedium 27 durch das Filterbett 22 über die Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3 in die Probenentnahmevorrichtung 1 gefördert. Dabei werden Feinteile im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts mitgerissen.
Die dritte Ventileinheit 24 ist dabei derart vorgespannt, daß es während einer Probenentnahme zur Öffnung der dritten Ventileinheit 24 in Richtung zur Medientauschereinheit 4 durch den sich aufgrund der Absenkung der Flüssigkeitssäule im Bohrgestänge 14 ausbildenden Differenzdruck kommt. Dabei wird ein Übertritt von Spülmedium 9 durch die Filterabschnitte 5 der Medientauschereinheit 4 in den zweiten Förderbereich 17 dadurch verhindert, daß die zweite Ventileinheit 18 aufgrund der vorgegebenen Vorspannung bei einer Entnahme von Probenmedium 27 verschlossen bleibt und das im Ringspalt 11 oberhalb der Trennebene 26 anstehende Spülmedium 9 keine ausreichende Druckkraft erzeugt, um die zweite Ventileinheit 18 zu öffnen. Ein Übertritt des Spülmediums 9 über die Filterabschnitte 5 durch die Hilfsleitungen 19 in das darüber angeordnete Bohrgestänge 14 wird durch eine vierte Ventileinheit 28 verhindert. Bei der vierten Ventileinheit 28 kann es sich um ein Rückschlagventil handeln, das den ersten Förderbereich 16 gegenüber dem Bohrge- stänge 14 bzw. dem darüber befindlichen Bohrstrang 15 absperrt. Die vierte Ventileinheit 28 ist derart vorgespannt, daß es während des Bohrvorgangs zur Öffnung der vierten Ventileinheit 28 in Richtung zum ersten Förderbereich 16 durch den Förderdruck des zur Stabilisierung des Bohrlochs 8 über den Bohrstrang 15 geförderten Spülmediums 9 kommt. Ein Übertritt vom Spülmedium 9 über die vierte Ventileinheit 28 in Richtung zum Bohrgestänge 14 ist jedoch nicht möglich.
Vorzugsweise ist die dritte Ventileinheit 24 mit einem Vorspanndruck je nach Bohrtiefe von 1 bar bis 15 bar, vorzugsweise von 1 bar bis 10 bar vorgespannt, wobei es in Folge der Druckabsenkung im Bohrgestänge 14 beim Absenken es im Bohrgestänge 14 anstehenden Mediums bei der Probenentnahme zu einer Öffnung der dritten Ventileinheit 24 kommt, und das Probenmedium 27 über das Bohrgestänge 14 nach Übertage gefördert wird.
In Fig. 5 ist der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Medientausch dargestellt. Um nach der Entnahme eines Probenmediums 27 den Bohrvorgang fortsetzen zu können, wird das im Bohrstrang 15, insbesondere das im Bohrgestänge 14 anstehende Probenmedium 27 vor der Fortsetzung der Bohrung gegen Spülmedium 9 ausgetauscht. Dabei wird der Ringspalt 11 zwischen einem Bohrlochschutzrohr 29 und dem Bohrgestänge 14 durch einen Preventer 31 verschlossen, wobei die Förderpumpe 10 zur Förderung von Spülmedium 9 in einem Spülungsbehälter 30 angeordnet und über entsprechenden Installationen an den Ringspalt 11 angeschlossen ist. Zum Medientausch wird die Förderpumpe 10 in Betrieb genommen, um Spülmedium 9 in den Ringspalt 11, dosiert in Menge und Druck, einzupumpen. Die zweite Ventileinheit 18 ist derart vorgespannt, daß es während eines vor dem Bohrvorgang erfolgenden Medientauschs des im Bohrstrang 15 bzw. im Bohrgestänge 14 anstehenden Probenmediums 27 durch Spülmedium 9 zur Öffnung der zweiten Ventileinheit 18 in Richtung zum zweiten Förderbereich 17 durch den Förderdruck des beim Medientausch durch die Filterabschnitte 5 der Me- dientauschereinheit 4 vom Ringspalt 11 in den ersten Förderbereich 16 eintretenden Spülmediums 9 kommt. Dadurch fließt das Spülmedium 9 durch die Filterabschnitte 5 der Medientauschereinheit 4 in den zweiten Förderbereich 17 in Richtung nach Übertage und verdrängt dabei das im Bohrgestänge 14 anstehende Probenmedium 27 nach Oberkantegelände. Bei diesem Vorgang ist die erste Ventileinheit 7 aufgrund der Vorspannung geschlossen, wobei die erste Ventileinheit 7 vorzugsweise mit einer Vorspannung von 2,5 bar bis 10 bar, insbesondere von 5 bar, vorgespannt ist. Nachdem das Probenmedium 27 im wesentlichen vollständig aus dem Bohrgestänge 14 bzw. dem Bohrstrang
15 verdrängt worden ist, und sich somit im wesentlichen reines Spülmedium 9 in dem Bohrgestänge 14 befindet, kann mit der Zerstörung der Trennebene 26 bzw. mit der Abtragung des Filterbettes 22 begonnen werden. Dies ist in Fig. 6 dargestellt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, vor dem Abtragen der Trennebene 26 einen Spülkreislauf zwischen dem Bohrgestänge 14 und dem Ringspalt 11 zu erzeugen. Dabei müssen die Filterabschnitte 5 der Medientauschereinheit 4 so ausgebildet sein, daß zum einen der Durchtritt des Spülmediums 9 aus dem Ringspalt 11 in die Medientauschereinheit 4 beim Medientausch gewährleistet ist. Zum anderen sind die Filterabschnitte 5 der Medientauschereinheit 4 derart ausgebildet, daß beim Bohrvorgang durch den aus den Filterabschnitten 5 austretenden Spülmediumstrom ein Gegenstrom erzeugt werden kann, um Bohrgut von den Filterabschnitten 5 fernzuhalten.
Zu Beginn des Abtragungsvorgangs wird die Förderpumpe 10 mit einer Teilleistung von ca. 40 % der Gesamtleistung in Betrieb genommen, um Spülmedium 9 über das Bohrgestänge 14 in den ersten Förderbereich 16 und den zweiten Förderbereich 17 der Medientauschereinheit 4 zu fördern. Dabei können über die Hilfsleistungen 19 ca. 15% bis 25%, insbesondere 20 % des geförderten Spülmediums 9 in den ersten Förderbereich 16 gefördert werden, wobei ein geringerer Anteil, vorzugsweise ca. 10% bis 20%, insbesondere 15 % des geförderten Spülmediums 9, durch die Filterabschnitte 5 der Medientauschereinheit 4 vom ersten Förderbereich 16 in den Ringspalt 11 gefördert wird und den Spülkreislauf zwischen dem Bohrgestänge 14 und dem Ringspalt 11 in Bewegung bringt. Da nicht die gesamte in den ersten Förderbereich
16 über die Hilfsleitungen 19 geförderte Menge des Spülmediums 9 durch die Filterabschnitte 5 in den Ringspalt 11 austreten kann, kommt es zu einem Druckanstieg in dem ersten Förderbereich 16. Über die Hauptleitung 20 können ebenfalls ca. 15% bis 25%, insbesondere 20 % des Spülmediums 9 in den zweiten Förderbereich 17 gefördert werden, wobei dieser Anteil des geförderten Spülmediums 9 jedoch allein noch nicht ausreicht, um die ersten Ven- tileinheit 7 zu öffnen. In diesem Zustand kommt es daher lediglich zu einem Austritt des Spülmediums 9 oberhalb der Trennebene 26 im Bereich des Ringspalts 11 durch die Filterabschnitte 5.
Die zweite Ventil einheit 18 ist dabei derart vorgespannt, daß es während der Erzeugung eines Spülkreislaufs vor dem Zerstören der Trennebene 26 zur Öffnung der zweiten Ventileinheit 18 kommt, sobald die vom Druckniveau im ersten Förderbereich 16 bestimmte Druckkraft auf die Ventileinheit 18 eine vorgegebene Vorspannkraft der Ventileinheit 18 überschreitet. Der Differenzvolumenstrom zwischen dem über die Hilfsleitungen 19 in den ersten Förderbereich 16 zugeförderten Volumenstrom des Spülmediums 9 und dem vergleichsweise geringeren durch die Filterabschnitte 5 des ersten Förderbereiches 16 in den Ringspalt 11 abgeförderten Volumenstrom des Spülmediums 9 ist zu der Höhe der notwendigen Vorspannkraft proportional. Der im ersten Förderbereich 16 mit Aufbau des Spülkreislaufs entstehende Überdrück führt nach dem Aufbau des Spülkreislaufs zu einer Öffnung der zweiten Ventileinheit 18, wobei der nicht durch die Filterabschnitte 5 in den Ringspalt 11 austretende Anteil des in den ersten Förderbereich 16 geförderten Spülmediums 9 durch die Verbindungsleitung 20a bei geöffneter zweiter Ventileinheit 18 sich mit dem im zweiten Förderbereich 17 anstehenden Spülmedium 9 vereinigt, was zu einer Öffnung der ersten Ventileinheit 7 führt. Im Ergebnis stehen somit vorzugsweise 25 % der von der Hauptpumpe 10 geförderten Menge des Spülmediums 9 in Menge und Druck in der Probenentnahmevorrichtung 1 oberhalb der ersten Ventileinheit 7 an. Der 25 %-ige Anteil des von der Förderpumpe 10 beim Ausbau der Trennebene 26 geförderten Spülmediums 9 wird durch die Filterabschnitte 2 der Probenentnahmeeinheit 3 im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts durch das Filterbett 22 hindurch in Richtung zur Bohrlochwandung 12 gefördert und dringt zum Teil in die Bohrwand ein, welche beim Vorgang der Probenmediumentnahme von allen Feinteilen befreit worden ist. Durch das Einspülen von Spülmedium 9 in diesem Bereich des Bohrlochs 8 kommt es zu einer Stabilisierung der Bohrlochwandung 12 durch den sich auf der Bohrlochwandung 12 bildenden Filterkuchen 12a.
Nachdem die Bohrwand im Bohrlochentnahmeabschnitt stabilisiert ist, nimmt das Spülmedium 9 den Weg des geringsten Widerstandes und beginnt, im Ringspalt 11 aufzusteigen, wobei das Filterbett 22 aufgebrochen bzw. aufge- lockert und die Trennebene 26 zerstört wird. Das Spülmedium 9 steigt im Ringraum 11 weiter auf und nimmt dabei Teile des Filterbettes 22 und Teile der Trennebene 26 mit auf den Strömungsweg in Richtung nach Übertage. Die weitere Ventileinheit 21a weist jedoch eine größere Vorspannkraft als die erste Ventileinheit 7 auf und ist derart vorgespannt, daß es während der Stabilisierung des Bohrlocheritnahmeabschnittes nicht zu einem Öffnen der weiteren Ventileinheit 21a und einem Austreten von Spülmedium 9 im Bereich der Bohrlochsohle kommt.
Mit dem Aufsteigen des Spülmediums 9 im Ringspalt 11 bzw. nach der Zerstörung der Trennebene 26 wird die Förderpumpe 10 auf 100 % Leistung hochgefahren, was zu einem Öffnen der weiteren Ventileinheit 21a führt. Der nunmehr bei 100 % Gesamtleistung der Förderpumpe 10 geförderte Volumenstrom des Probenmediums 9 führt dazu, daß im Ringkanal 11 das Filtermedium zusammen mit Bohrgut nach Oberkantegelände ausgetragen wird. Die Bohrung ist nun befreit von Bohrgut und Filtermedium und wird durch den sich an der Bohrlochwandung 12 bildenden Filterkuchen 12a über die gesamte Länge stabilisiert. Die vergleichsweise geringere Menge des Spülmediums 9 bei Beginn des Zerstörungs- und Austragungsvorgangs der Trennebene 26 wird durch das Öffnen der weiteren Ventileinheit 21a innerhalb von wenigen Minuten durch den Hauptspülstrom des Spülmediums 9 kompensiert. Der 40 %-ige Teilstrom des Spülmediums 9 dient lediglich der Zerstörung der Trennebene 26 sowie dem vorsichtigen Abtragen der Trennebene 26 von oben nach unten, sowie der Ausbildung eines Filterkuchens auf der Bohrlochwandung 12 und damit der Bohrlochstabilisierung im Bereich des Bohrlochentnahmeabschnitts. Anschließend kann der Bohrvorgang wie in Fig. 2 dargestellt fortgesetzt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 100 m, oder auch an jedem beliebigen Verprobungshorizont 31 der Bohrung eine oder mehrere Probenentnahmen durchzuführen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen Probenmediums (27) aus einem Bohrloch (8) mit Hilfe einer oberhalb einer Bohrvorrichtung (21) angeordneten Probenentnahmevorrichtung (1) eines Bohrstrangs (15),
- wobei während eines Bohrvorgangs ein Spülmedium (9) über die Probenentnahmevorrichtung (1) in einen Ringspalt (11) zwischen einer Bohrlochwandung (12) des Bohrlochs (8) und einer Außenwandung (13) eines Bohrgestänges (14) des Bohrstrangs (15) in Richtung nach Übertage gefördert wird,
- wobei während einer Probenentnahme das Probenmedium (27) über eine Probenentnahmeeinheit (3) der Probenentnahme Vorrichtung (1) entnommen und über das Bohrgestänge (14) in Richtung nach Übertage gefördert wird und
- wobei der Bohrstrang (15) während der Probenentnahme im Bohrloch (8) verbleibt dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Probenentnahme das im Bohrstrang (15) anstehende Probenmedium (27) vor der Fortsetzung des Bohrvorgangs im wesentlichen vollständig durch das Spülmedium (9) ausgetauscht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Medientausch das Probenmedium (27) ausgehend von einem Bereich nahe der Bohrlochsohle in Richtung nach Übertage aus dem Bohrstrang (15) verdrängt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Medientausch das Probenmedium (27) durch im Bohrstrang (15) aufsteigendes Spülmedium (9) verdrängt wird, vorzugsweise derart, daß es im wesentlichen zu keiner Vermischung zwischen dem Probenmedium (27) und dem Spülmedium (9) kommt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Medientausch das Spülmedium (9) oberhalb einer Trennebene (26), vorzugsweise über eine Medientauschereinheit (4) der Probenent- nahmevorrichtung (1), in den Bohrstrang (15) eintritt und innerhalb des Bohrstrangs (15) in Richtung Übertage gefördert wird, wobei die Trennebene insbesondere erhältlich ist durch
- Fördern des Spülmediums (9) zusammen mit einem Filtermedium über den Ringspalt (11) in Richtung zur Bohrlochsohle nach Beendigung eines Bohrvorgangs,
- wobei sich das Filtermedium im Bereich der Probenentnahmevorrichtung (1) absetzt und ein Filterbett (22) bildet und das Spülmedium (9) über den Bohrstrang (15) nach Übertrage gefördert wird und
- wobei durch Absenken des Medienspiegels im Bohrgestänge (14) im oberen Bereich des Filterbettes (22) die Trennebene (26) ausgebildet wird, die das Bohrloch (8) in einen unterhalb der Trennebene (26) angeordneten Bohrlochentnahmeabschnitt und in einen oberhalb der Trennebene (26) angeordneten Bohrlochstabilisierungsabschnitt trennt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Medientausch derart ausgeführt wird, daß es beim Medientausch nicht zu einem Übertritt von Spülmedium (9) aus der Probenentnahmeeinheit (3) in den Ringspalt (11), insbesondere nicht zu einer Zerstörung der Trennebene (26) kommt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Medientausch die Trennebene (26) zerstört und abgetragen wird, wobei, vorzugsweise, Spülmedium (9) durch den Bohrstrang (15) in Richtung zur Bohrlochsohle gefördert wird, wobei das Spülmedium (9) über die Probenentnahmevorrichtung (1) in den Ringspalt (11) eintritt und wobei das Spülmedium (9) im Ringspalt (11) nach Übertage gefördert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtragen der Trennebene (26) das Spülmedium (9) bei Teillast gefördert wird, vorzugsweise bei 20% bis 60% des beim Bohrvorgang bei Vollast geförderten Volumenstroms, vorzugsweise bei 40%.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Spülkreislaufs im Bohrlochstabilisierungsabschnitt das Spülmedium (9), vorzugsweise ein erster Teilstrom des Spülme- diums (9), nach dem Medientausch über die Medientauschereinheit (4) der Probenentnahmevorrichtung (1) in den Ringsspalt (11) oberhalb der Trennebene (26) gefördert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Medientausch eine Stabilisierung des Bohrlochentnahmeabschnittes durch das Spülmedium (9), vorzugsweise durch einen zweiten Teilstrom des Spülmediums (9), erfolgt, wobei, weiter vorzugsweise, das Spülmedium (9) über die Probenentnahmeeinheit (3) der Probenentnahmevorrichtung (1) in den Ringspalt (11) unterhalb der Trennebene (26) gefördert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom größer als der erste Teilstrom ist, wobei der erste Teilstrom vorzugsweise mit einem Volumenstrom von 10% bis 20%, insbesondere 15%, des beim Bohrvorgang bei Vollast geförderten Volumenstroms des Spülmediums (9) gefördert wird und wobei der zweite Teilstrom vorzugsweise mit einem Volumenstrom von 20% bis 30%, insbesondere 25%, des beim Bohrvorgang bei Vollast geförderten Volumenstroms des Spülmediums (9) gefördert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkreislauf vor der Zerstörung der Trennebene (26) erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom derart in den Ringspalt (11) gefördert wird, daß nach dem Stabilisieren des Bohrlochentnahmeabschnittes die Trennebene (26) zerstört und anschließend vorzugsweise stufenförmig von oben nach unten abgetragen wird und daß der zweite Teilstrom zusammen mit Bestandteilen der Trennebene (26) durch den Ringspalt (11) nach Übertage gefördert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zerstören der Trennebene (26) im Bereich der Bohrvorrichtung (21) kein Spülmedium (9) in den Ringsspalt (11) gefördert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerstören der Trennebene (26) der Fördervolumenstrom des Spülmediums (9) im Bohrstrang (15) auf den Vollastfördervolumenstrom des Bohrvorgangs erhöht wird und daß das Spülmedium (9) zumindest auch im Bereich der Bohrvorrichtung (21) in den Ringspalt (11) gefördert wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einstellen des Vollastfördervolumenstroms der Bohrvorgang fortgesetzt wird.
16. Verfahren zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen Probenmediums (27) aus einem Bohrloch (8) mit Hilfe einer oberhalb einer Bohrvorrichtung (21) angeordneten Probenentnahmevorrichtung (1) eines Bohrstrangs (15), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei nach Beendigung eines Bohrvorgangs ein Spülmedium (9) zusammen mit einem Filtermedium über einen Ringspalt (11) zwischen einer Bohrlochwandung (12) des Bohrlochs (8) und einer Außenwandung (13) eines Bohrgestänges (14) des Bohrstranges (15) in Richtung zur Bohrlochsohle gefördert wird,
- wobei sich das Filtermedium im Bereich der Probenentnahmevorrichtung (1) absetzt und ein Filterbett (22) bildet und
- wobei während einer Probenentnahme ein Probenmedium (27) über das Filterbett (22) und die Probenentnahme Vorrichtung (1) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugeführten Filtermediums in Abhängigkeit vom Druckniveau im Ringspalt (11) eingestellt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugeführten Filtermediums derart eingestellt wird, daß es zur Ausbildung der Trennebene (26) in einem perforationslosen Bereich der Probenentnahmevorrichtung (1) kommt, vorzugsweise in einem Bereich einer Medientau- schereinheit (4), die an eine Probenentnahmeeinheit (3) der Probenentnahmevorrichtung (1) angrenzt.
18. Probenentnahmevorrichtung (1) zur Gewinnung eines wasser- und/oder öl- und/oder gas- und/oder feststoffhaltigen Probenmediums (27) aus einem Bohrloch (8), vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, ausgebildet zum Anschluß an ein Bohrgestänge (14) eines Bohrstrangs (15) und weiter vorzugsweise ausgebildet zum Anschluß an eine Bohrvorrichtung (21), wobei die Probenentnahmevorrichtung insbesondere oberhalb der Bohrvorrichtung (21) in den Bohrstrang (15) integriert wird, mit einer Filterabschnitte (2) aufweisenden Probenentnahmeeinheit (3), dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Probenentnahmeeinheit (3) eine zumindest bereichsweise Filterabschnitte (5) aufweisende Medientauschereinheit (4) vorgesehen ist und daß wenigstens eine erste Ventileinheit (7) vorgesehen ist, um die Probenentnahmeeinheit (3) gegenüber der Medienaustauschereinheit (4) abzusperren.
19. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Ventileinheit (7) ein vorgespanntes Ventil, vorzugsweise ein Rückschlagventil vorgesehen ist, und daß die erste Ventileinheit (7) derart vorgespannt ist, daß es während eines Bohrvorgangs zur Öffnung der ersten Ventileinheit (7) in Richtung zur Probenentnahmeeinheit (3) durch den Förderdruck eines zur Stabilisierung des Bohrlochs (8) über die Medientauschereinheit (4) in Richtung zur Probenentnahmeeinheit (3) geförderten Spülmediums (9) kommt.
20. Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Medientauschereinheit (4) einen ersten Förderbereich (16) und einen zweiten Förderbereich (17) aufweist, daß der zweite Förderbereich (17) gegenüber dem ersten Förderbereich (16) durch eine vorzugsweise vorgespannte zweite Ventileinheit (18), insbesondere ein Rückschlagventil, abgesperrt ist und daß der erste Förderbereich (16) Filterabschnitte (5) aufweist, um einen Übertritt von Spülmedium (9) vom ersten Förderbereich (16) in den Ringspalt (11) und vom Ringspalt (11) in den ersten Förderbereich (16) zu ermöglichen.
21. Probenentnahme Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Ventileinheit (24) zur Absperrung der Medientauschereinheit (4) gegenüber der Probenentnahmeeinheit (3) vorgesehen ist, vorzugsweise ein vorgespanntes Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, und daß die dritte Ventileinheit (24) derart vorgespannt ist, daß es während der Bildung eines Filterbettes (22) in einem Bohrlochentnahmeabschnitt des Bohrlochs (8) zur Öffnung der dritten Ventileinheit (24) in Richtung zur Medientauschereinheit (4) durch den Förderdruck des beim Aufbau des Filterbettes (22) durch den Ringspalt (11) geförderten und über die Filterabschnitte (2) der Probenentnahmeeinheit (3) in die Probenentnahmevorrichtung eintretenden Spülmediums (9) kommt.
22. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinheit (18) derart vorgespannt ist, daß es während der Bildung des Filterbettes (22) zur Öffnung der zweiten Ventileinheit (18) in Richtung zum zweiten Förderbereich (17) durch den Förderdruck des beim Aufbau des Filterbettes (22) durch den Ringspalt (11) geförderten und über die Filterabschnitte (5) des ersten Förderbereiches (16) in die Medientauschereinheit (4) eintretenden Spülmediums (9) kommt.
23. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Förderbereich (16) mit dem Bohrgestänge (14) über Hilfsleitungen (19) und der zweite Förderbereich (17) mit dem Bohrgestänge (14) über eine Hauptleitung (20) verbunden sind und daß, vorzugsweise, eine vorzugsweise vorgespannte vierte Ventileinheit (28), insbesondere ein Rückschlagventil, vorgesehen ist, um den ersten Förderbereich (16) gegenüber dem Bohrgestänge (14) abzusperren.
24. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Ventileinheit (28) derart vorgespannt ist, daß es während des Bohrvorgangs zur Öffnung der vierten Ventileinheit (28) in Richtung zum ersten Förderbereich (16) durch den Förderdruck des zur Stabilisierung des Bohrlochs (8) über das Bohrgestänge (14) geförderten Spülmediums (9) kommt.
25. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ventileinheit (24) derart vorgespannt ist, daß es während einer Probenentnahme zur Öffnung der dritten Ventileinheit (24) in Richtung zur Medientauschereinheit (4) durch den sich aufgrund der Absenkung von Medium (9, 27) im Bohrgestänge (14) ausbildenden Differenzdruck kommt.
26. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinheit (18) derart vorgespannt ist, daß es während der Probenentnahme nicht zur Öffnung der zweiten Ventileinheit (18) kommt, wobei die Vorspannung der zweiten Ventileinheit (18) größer oder zumindest gleich dem hydrostatischen Druck des im Ringspalt (11) anstehenden Spülmediums (9) ist.
27. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinheit (18) derart vorgespannt ist, daß es während eines vor einem Bohrvorgang erfolgenden Medientauschs des im Bohrstrang (15) anstehenden Probenmediums (27) durch Spülmedium (9) zur Öffnung der zweiten Ventileinheit (18) in Richtung zum zweiten Förderbereich (17) durch den Förderdruck des beim Medientausch durch die Filterabschnitte (5) der Medientauschereinheit (4) vom Ringspalt (11) in den ersten Förderbereich (16) eintretenden Spülmediums (9) kommt.
28. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinheit (7) derart vorgespannt ist, daß es bei einer Öffnung der zweiten Ventileinheit (18) während des Medientauschs nicht zur Öffnung der ersten Ventileinheit (7) durch den Förderdruck des beim Medientausch vom ersten Förderbereich (16) in den zweiten Förderbereich (17) eintretenden Spülmediums (9) kommt.
29. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinheit (18) derart vorgespannt ist, daß es während der Erzeugung eines Spülkreislaufs vor dem Zerstören der Trennebene (26) zur Öffnung der zweiten Ventileinheit (18) kommt, sobald die Druckkraft des in den ersten Förderbereich (16) geförderten Spülmediums (9) eine vorgegebene Vorspannkraft der zweiten Ventileinheit (18) über- schreitet, wobei, vorzugsweise, die Druckkraft proportional zu der Volumenstromdifferenz zwischen dem in den ersten Förderbereich (16) über die Hilfs- leitungen (19) geförderten Volumenstrom des Spülmediums (9) und dem vergleichsweise geringeren durch die Filterabschnitte (5) aus dem ersten Förderbereich (16) in den Ringspalt (11) geförderten Volumenstrom des Spülmediums (9) ist.
30. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinheit (7) derart vorgespannt ist, daß es zur Stabilisierung des Bohrlochentnahmeabschnittes nach dem Öffnen der zweiten Ventil einheit (18) zum Öffnen der ersten Ventileinheit (7) durch den Förderdrack des über den zweiten Förderbereich (17) geförderten Spülmediums (9) und des über die zweite Ventileinheit (18) geförderten Anteil des Spülmediums (9) aus dem ersten Förderbereich (16) kommt.
31. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ventileinheit (21a) vorgesehen ist, die die Probenentnahmeeinheit (3) gegenüber der Bohrlochsohle abtrennt und daß die weitere Ventileinheit (21a) eine größere Vorspannkraft aufweist als die erste Ventileinheit (7) und daß, vorzugsweise, die weitere Ventileinheit (21a) derart vorgespannt ist, daß bei Einstellen des Volumenstroms des Spülmediums (9) auf den Vollastvolumenstrom beim Bohrvorgang die weitere Ventileinheit (21a) in Richtung zur Bohrlochsohle geöffnet ist.
32. Probenentnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Medientauschereinheit (4) benachbart zur Probenentnahmeeinheit (3) eine Bereich aufweist, in dem keine Filterabschnitte (5) vorgesehen sind.
33. Bohranlage mit einer zwischen einem Bohrgestänge (14) und einer Bohrvorrichtung (21) angeschlossenen Probenentnahmevorrichtung (1) der vorgenannten Art.
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