DE1533630B - Gerät zum Entnehmen von Flüssigkeitsproben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Entnehmen von Flüssigkeitsproben, insbesondere bei Tiefbohrungen, bestehend aus einem länglichen Körper mit einer die Flüssigkeitsprobe aufnehmenden Kammer, die an zwei einander gegenüberliegenden Enden durch Ventile verschließbar ist, deren Ventilkörper in als bohrungen ausgebildeten Ventilsitzen mit festem Abstand voneinander abdichtend gleiten und durch eine längsverschiebliche Ventilstange miteinander gekoppelt sind, welche mit einer Schließeinrichtung verbunden ist.

Bei einem bekannten Gerät dieser Art sind die Ventilsitze so angeordnet, daß beide Ventile stets gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Es ist daher nicht möglich, "nur eines der beiden Ventile zu öffnen, um im Gerät selbst den Siedepunkt zu bestimmen. .,„.

Um den Abstand der Ventile zueinander verändern und gegebenenfalls : nur eines von ihnen öffnen zu können, ist es bereits bekannt, die Ventilstange zwischen den beiden Ventilkörpern teleskopartig ineinander verschiebbar auszubilden, wobei eine Feder vorgesehen ist, welche bestrebt ist, die beiden Teile der Ventilstange auseinanderzupressen. Bei diesem bekannten Gerät haben die Ventilkörper unterschiedlich große, von der Flüssigkeit beaufschlagte Flächen. Der Verschluß der Probeentnahmekammer ist daher von den Druckverhältnissen abhängig und die Probekammer bleibt nur geschlossen, solange der Außendruck nicht höher ist als der Innendruck. Als Schließeinrichtung wird bei der bekannten Ausführung eine elastische Manschette benutzt, welche an der Innenwandung des Futterrohres gleitet und beim Hochziehen des gesamten Gerätes die Ventilstange zurückhält, so daß sie sich im Innern des Probeentnahmegerätes verschiebt. Diese Schließeinrichtung ist nicht vollständig funktionssicher, da die Manschette beim Einführen des Gerätes in das Futterrohr beschädigt werden kann und außerdem der Gleitwiderstand an den Wänden des Futterrohres von der Innenwandreibung, der zu prüfenden Flüssigkeit und der Elastizität der Manschette abhängig ist.

Ein anderes bekanntes Entnahmegerät ist mit zwei kegelförmigen Ventilkörpern versehen, die von je einer nach außen geführten Ventilstange von Zugfedern in entgegengesetzter Richtung auf ihren Sitz gezogen werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es sehr umständlich, die Ventile zu öffnen und diese in ihrer Offenstellung zu halten, denn es ist zum öffnen des Ventils notwendig, die untere Kappe abzunehmen und die Feder zusammenzudrücken, was nur dadurch geschehen kann, daß das Gerät auf den unteren Knopf gestellt wird, wobei das Eigengewicht des Gerätes die Feder zusammendrückt.

Andere bekannte, ',.Probeentnahmegeräte haben Kegelventile, die auf einer Teleskopstange gegeneinander verschiebbar sind und durch eine komplizierte Vorrichtung in ihrer Offenstellung gehalten werden. Auch bei diesen Geräten ist es nicht möglich, nach dem Hochholen der Bodenprobe nur ein Ventil zu öffnen und den Siedepunkt zu bestimmen und erst danach eine ungestörte Flüssigkeitsprobe zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Gerät zum Entnehmen von Flüssigkeitsproben zu schaffen, mit dem der Siedepunkt der Flüssigkeitsprobe im Gerät bestimmt und danach eine ungestörte Probe dem Gerät entnommen werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ventilkörper in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine der Ventilsitzbohrungen geöffnet werden kann, während die andere geschlossen bleibt, und daß die Ventilstange mit einer Auslösevorrichtung zum Einleiten der Schließbewegung verbunden ist.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der »Blasenpunkt« der Flüssigkeitsprobe im Gerät selbst

ίο ermittelt und dieses danach vollständig entleert werden kann. Unter »Blasenpunkt« wird hierbei diejenige Temperatur verstanden, bei der in einer flüssigen Mischung unter einem bestimmten Druck, welcher der Sättigungsdruck genannnt wird, die erste Dampfblase erzeugt wird. Für jede flüssige Mischung wird der Blasenpunkt also als Siedepunkt bei Sättigungsdruck bestimmt.

Bei dem Gerät nach der Erfindung ist somit der Abstand zwischen den von der Ventilstange getragenen Ventilkörpern einerseits größer als der Abstand zwischen den einander zugewandten Enden der beiden Ventilsitzbohrungen und andererseits kleiner, als der Abstand zwischen dem der Kammer zugewandten Ende der einen Ventilsitzbohrung und dem der Kammer abgewandten Ende der anderen Ventilsitzbohrung. Hierdurch ist es möglich, durch eine einfache Längsverschiebung der Ventilstange entweder nur die Einlaßöffnung oder die Auslaßöffnung oder beide Öffnungen der Kammer wahlweise zu öffnen und zu schließen, wofür nur sehr einfache Vorrichtungen erforderlich sind. So kann die Schließeinrichtung einerseits aus einer Schraubenfeder zum Verschieben der Ventilstange und andererseits aus einer Blattfeder mit Haltenoppen zum Verriegeln der Ventilstange bestehen. Diese Verriegelungsorgane sind weitgehend unabhängig von den Druckverhältnissen der zu entnehmenden Flüssigkeitsprobe.

Die Ventilstange weist an ihrem freien Ende zweckmäßig ein Kupplungselement auf, welches mit Kupplungsgliedern eines Umfüllkopfes verbindbar ist.

. Hierdurch ist es möglich, nach dem Aufsetzen des Umfüllkopfes die Ventilstange vom Umfüllkopf aus in axialer Richtung zu bewegen und ihre Ventile zu öffnen.

Der Körper des Gerätes kann an jedem seiner Enden Kupplungseinrichtungen aufweisen, an welche Vorrichtungen zum Steuern der Ventilstange bei der Flüssigkeitsüberführung anschließbar sind.

Als Auslösevorrichtung zum Steuern der Ventilstange kann eine Uhr und ein Stößel zum Betätigen der Ventilstange dienen. Der Stößel hat zweckmäßig ein Gewinde, in welches die als Spindel ausgebildete Federhauswelle der Uhr eingreift. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Ventile der Kammer nach einer vorher eingestellten Zeitspanne automatisch zu schließen.

Um die Kammer auch bei einem hohen, auf den Ventilen lastenden Druck des in die Kammer einströmenden Mediums sicher offenzuhalten und zum gegebenen Zeitpunkt präzise schließen zu können, kann der Stößel in einer Hülse verschiebbar sein und auf einen Schlagbolzen einwirken, welcher eine unter Atmosphärendruck stehende Kammer mit einem mit öl gefüllten Zylinderraum verbindet, in welchem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, der mit der Ventilstange verbunden ist.

Die Verbindung wird durch die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Endteil des Gerätes bildet. In dem Entnahmekopf 28 ist eine Höhlung 29 vorgesehen, in welche ein Filter 30 eingesetzt ist.

Die Muffen 21 und 23 begrenzen innerhalb der 5 Hülse 20 eine Kammer 31. Die Kammer 31 wird von einer Ventilstange 34 durchsetzt, die zwei Ventilkörper 32 und 33 trägt, welche in die Ventilsitzbohrungen 22 und 24 abdichtend eindringen und gleiten können. An ihrem unteren Ende 55 trägt die Ven-

Fig. 1 die Auslösevorrichtung des Gerätes nach der Erfindung in einem Längsschnitt,

F i g. 2 den Körper des Entnahmegerätes im Längsschnitt und

Fig. 3 den um 360° gedrehten Körper des Entnahmegerätes mit angeschlossenem Umfüllkopf in einer zum Entleeren bestimmten Stellung im Längsschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Auslösevorrichtung besteht aus einem Rohrstück 1, das an seinem oberen io tilstange 34 einen Bolzen 36 mit einem Kupplungs-Ende durch einen Stopfen 2 und an seinem unteren, element 35, welches die Form eines Halbkugelkopfes erweiterten Ende durch einen Pfropfen 50 verschlos- hat. Bolzen 36 und Kupplungselement 35 durchdrinsen ist. Der Stopfen 2 trägt einen Gewindebolzen 3, gen eine im Entnahmekopf angeordnete Zwischenmit dem die Auslösevorrichtung an die Gewindekappe wand 56, auf der sich eine Schraubenfeder 37 abeines hier nicht näher dargestellten Stahlseiles an- 15 stützt, deren anderes Ende gegen einen auf die Vengeschraubt werden kann, mit dem das Gerät in das tilstange 34 aufgezogenen Bund 57 anliegt. Bohrloch hinabgelassen wird. Während die Ventilsitzbohrung 22 am oberen Ende

In dem Rohrstück 1 ist eine Uhr 4 untergebracht, des Gerätes einen gleichbleibenden Durchmesser hat, wie sie in der Erdölindustrie allgemein benutzt wird ist die Ventilsitzbohrung 24 an dem der Kammer 31 und die eine Lauf dauer von 3 bis 180 Stunden haben 20 abgewandten Ende 54 mit einer Erweiterung 58 verkann. Die Federhauswelle 5 der Uhr 4 ist mit einer sehen.

Bewegungsschraube 6 verbunden, die in einem festen Der Abstand zwischen den von der Ventilstange 34

Lager 7 geführt ist. Die Bewegungsschraube 6 ist in getragenen Ventilkörpern 32 und 33 ist einerseits gröein Innengewinde eines Stößels 8 eingeschraubt, der ßer als der Abstand zwischen den einander zugewandin einer mit der Uhr 4 fest verbundenen Buchse 11 25 ten Enden der beiden Ventilsitzbohrungen 22 und 24. gleitet und mit einem Zapfen 9 in einem Längsschlitz Andererseits ist der Abstand der Ventilkörper 32 und 10 der Buchse 11 geführt ist. 33 jedoch kleiner als der Abstand zwischen dem der

Der Propf en 50 hat eine axiale, zylindrische Aus- Kammer 31 abgewandten Ende 54 der unteren Ventilnehmung 15, in der ein Kolben 16 längsverschieblich sitzbohrung 24 und dem der Kammer 31 zugewandten untergebracht ist. Am Boden 51 der Ausnehmung 15 30 Ende 59 der oberen Ventilsitzbohrung 22. Hierdurch ist ein Kanal 13 α angeordnet, der den Pfropfen 50 . ist es möglich, nicht nur die Kammer 31 an beiden durchdringt und in einem Nippel 52 mündet. In den Enden zu verschließen, wie dies in strichlierten Linien Nippel ist von oben her ein Plättchen 13 eingesetzt, angedeutet ist, sondern es ist auch möglich, durch das von einem Schlagbolzen 12 durchstoßen werden eine begrenzte Verschiebung der Stange nach unten kann, der in einem aufgesetzten Führungspfropfen 53 35 das obere Ventil zu öffnen und das untere Ventil sitzt. Wenn der Stößel 8 sich von der Bewegungs- noch geschlossen zu halten. Schließlich ist es auch schraube 6 löst und in der Buchse 11 frei herabfällt, möglich, durch eine weitere Verschiebung der Ventilstößt er den Schlagbolzen 12 durch das Plättchen 13, stange nach unten beide Ventile zu öffnen, was dann so daß mit der Ausnehmung 15 eine Verbindung her- der Fall ist, wenn der untere Ventilkörper 33 in die gestellt wird. In der Ausnehmung 15 befindet sich Öl 40 Erweiterung 58 eintritt.

oder eine andere Druckflüssigkeit, die dann nach Die Ventilkörper 32 und 33 werden, wie in F i g. 2

in strichlierten Linen angedeutet, von der Schraubenfeder 37 in Schließstellung gehalten. In dieser Stellung wird die Ventilstange 34 von einer Blattfeder 38 mit 45 Haltenoppen 39 verriegelt, der sich auf der oberen Endfläche 60 des Verlängerungsstückes 25 der Muffe 21 abstützt.

Bei einer Probeentnahme wird wie folgt verfahren: Bei Vorbereitung der Auslösevorrichtung muß zuversehen, so daß die das Rohrstück umgebende 50 nächst dafür gesorgt werden, daß der Stößel 8 auf die Flüssigkeit im Bohrloch in die Auslösevorrichtung Bewegungsschraube 6 nur auf eine Länge aufeintreten kann. Hierdurch herrscht im Inneren des geschraubt wird, die der Zeitspanne entspricht, nach unteren Bereiches der Auslösevorrichtung der gleiche deren Ablauf die Auslösung erfolgen soll. Druck wie im Bohrloch. -. Für eine Uhr, die eine Laufzeit t hat (Gesamtzahl

Das in F i g. 2 dargestellte Entnahmegerät wird 55 der Umdrehungen der Federhauswelle 5), muß dafür zum Entnehmen der Flüssigkeitsprobe mit seinem gesorgt werden, daß der Stößel 8 nur auf ein Drittel

oben austreten kann, so daß der Kolben 16 unter der Wirkung einer von unten auf ihn ausgeübten Druckkraft sich in der Ausnehmung 15 nach oben verschieben kann.

Der Kolben 16 ist an seinem unteren Ende mit einer Kupplungsmuffe 17 verbunden, die ein Innengewinde 18 aufweist. Im Bereich dieser Kupplungsmuffe ist das Rohrstück 1 mit Mantelöffnungen 19

Verlängerungsstück 25 an das Rohrstück 1 der Auslösevorrichtung angeschraubt, und die Kupplungsmuffe 17 wird mit dem oberen Gewindeende 34 a einer Ventilstange verbunden.

Das Entnahmegerät besteht aus einer zylindrischen Hülse 20, in dessen oberes Ende eine obere Muffe 21 eingeschraubt ist, die eine Ventilsitzbohrung 22 aufweist. Am unteren Ende der Hülse 20 ist eine untere

der Länge der Bewegungsschraube aufgeschraubt wird, wenn beispielsweise die Auslösung nach Ablauf einer Zeitspanne i/3 erfolgen soll.

60 Das Entnahmegerät wird dann mit dem Gewinde 26 an die Auslösevorrichtung angeschraubt, und die Ventilstange 34 wird mit ihrem Gewinde 34 α in die Kupplungsmuffe 17 eingeschraubt. Die so zusammengesetzte Vorrichtung wird dann an einem Stahlseil in

Muffe 23 eingeschraubt, die ebenfalls eine Ventilsitz- 65 das Bohrloch hinuntergelassen. Hierbei befinden sich

bohrung 24 hat. die Ventilkörper 32 und 33 in der in F i g. 2 in aus-

Die untere Muffe 23 ist mit einem Zwischenstück gezogenen Linien dargestellten Stellung.

27 an einen Entnahmekopf 28 angeschlossen, der den Sobald die Entnahmevorrichtung den Pegel erreicht

Zu diesem Zweck wird die Rändelschraube 43 eingeschraubt, welche die Spindelmutter anhebt. Hierbei schwenken die hakenförmigen Finger nach innen und greifen unter das Kupplungselement 35 und nehmen 5 die Ventilstange 34 nach oben mit, bis der Ventilkörper 33 in den Bereich der Erweiterung 58 gelangt. In diesem Augenblick befinden sich die beiden Ventilkörper 32 und 33 in der in F i g. 2 in ausgezogenen Linien dargestellten Stellung.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Ventil 33 nach dem Öffnen des Ventils 32 mit Hilfe eines von oben her zu betätigenden Übertragungskopfes geöffnet. Bei einigen anderen Bauarten ist es jedoch auch möglich, den Umfüllkopf von unten her anzuschrauben. Das Gerät braucht dann nicht umgedreht zu werden, sondern wird in derjenigen Stellung transportiert, die es beim Fallen der Flüssigkeitsprobe im Bohrloch einnimmt.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel

Die Entnahmevorrichtung wird aus dem Bohrloch 20 beschränkt. Beispielsweise kann der untere Ventilherausgezogen, der Entnahmekopf 28 wird ab- körper auch ein Nadelventil aufweisen, welches gegeschraubt, und die Auslösevorrichtung wird vom schlossen bleibt, wenn sich das Gerät in Entnahmeeigentlichen Entnahmegerät getrennt. Das Entnahme- stellung befindet. Will man dann nach dem Hochgerät wird dann umgedreht, so daß es die in Fig. 3 ziehen des Gerätes den Blasenpunkt bestimmen, so gezeigte Stellung, einnimmt, in der sich die Muffe 21 25 kann man am unteren Geräteteil einen Ubertragungsunten und die Muffe 23 oben befindet. Auf das Ge- kopf anschrauben, der es ermöglicht, dieses Nadelwinde des Zwischenstückes 27 wird dann ein Umfüll- ventiTvon außen zu öffnen.

kopf 40 aufgeschraubt. Das andere Ende der Vor- Schließlich ist es auch möglich, die durch Ventilrichtung wird mit einem Verschlußstück 44 versehen, körper und Ventilsitze gebildeten Einheiten durch das auf die Muffe 21 aufgeschraubt wird und mit 30 eine Ventilkonstruktion zu ersetzen, bei welcher die

hat, an welchem die Flüssigkeitsprobe entnommen werden soll, wird sie mehrere Male langsam heraufgezogen und wieder hinuntergelassen, damit sich das Entnahmegerät mit der zu untersuchenden Flüssigkeit füllt, die durch den Filter 30 strömt und in die Kam* mer31 gelangt. Währenddessen sinkt der Stößel 8 immer tiefer. Sobald er am Ende der Bewegungsschraube 6 angelangt ist, fällt er in der Buchse 11 frei herunter und trifft auf den Schlagbolzen 12, der das Plättchen 13 durchlocht, so daß die mit öl gefüllte zylindrische Ausnehmung 15 mit dem Raum 14 verbunden wird, in dem beinahe atmosphärischer Druck herrscht.

Unter der Wirkung der Druckdifferenz und der Kraft der Schraubenfeder 37 wird der Kolben 16 nach oben gedrückt. Hierbei wird auch die Ventilstange 34 nach oben geschoben, so daß die Ventilkörper 32 und 33 in die in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Absperrstellung gelangen.

einem Absperrschieber 45 versehen ist.

Der Umfüllkopf 40 besitzt eine mit einer Rändelmutter 43 versehene Spindel 61, welche eine Spindelmutter 42 im Inneren des Umfüllkopfes axial verschiebt. Am unteren Ende der Spindelmutter 42 sind ein Stempel 62 und hakenförmige Finger 41 befestigt. Die Finger 41 sind an der Spindelmutter gelenkig angebracht und schwenken nach innen, wenn die Spindelmutter nach oben verschoben wird. Sie fassen dann unter das Kupplungselement 35 und ziehen hierdurch die Ventilstange 34 nach oben, wenn die Ventile 32 und 33 geöffnet werden sollen.

Das mit den Umfüllköpfen 40 und 44 gemäß Fig. 3 zusammengesetzte Entnahmegerät wird dann konditioniert, indem die hohlen Teile mit Quecksilber gefüllt werden, das durch die Absperrschieber 45 und 46 eingefüllt wird, nachdem der Innenraum evakuiert oder nur dafür gesorgt wurde, daß keine Luft eintrat.

Um die Qualität der Probe auswerten zu können, ist es erforderlich, nun das Ventil 32 zu öffnen, das Ventil 33 jedoch geschlossen zu halten, um durch den Absperrschieber 45 von unten her kontinuierlich Quecksilber einzuspritzen, so daß die Probe bis zum Erreichen des Blasenpunktes weiter komprimiert wird.

Zum Öffnen des Ventils 32 wird auf den Ventilkörper 32 zunächst ein Druck ausgeübt, der die Ventilstange 34 so weit nach oben verschiebt, bis der Bolzen 36 mit seinem Kupplungselement 35 an dem Stößel 62 anschlägt. Das Vertu 32 ist dann geöffnet, und der Druck in der Kammer 31 erhöht sich, bis der Blasenpunkt erreicht ist.

Nachdem die Probe als gültig anerkannt ist, ist es erforderlich, sie zu komprimieren, bevor sie entsprechend den in der Erdölindustrie üblichen Methoden durch den Absperrschieber 46 hindurch in eine Flasche oder einen Transportbehälter umgefüllt wird. Hierzu ist es notwendig, auch das Ventil 33 zu öffnen.

Ventilkörper ihren Sitz nicht verlassen, sondern verschließbare Öffnungen aufweisen, die je nach Lage der Ventilkörper in bezug auf ihren Sitz entweder das Öffnen oder Schließen der Kammer gewährleisten.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Entnehmen von Flüssigkeitsproben, insbesondere bei Tiefbohrungen, bestehend aus einem länglichen Körper mit einer die Flüssigkeitsprobe aufnehmenden Kammer, die an zwei einander gegenüberliegenden Enden durch Ventile verschließbar ist, deren Ventilkörper in als Bohrungen ausgebildeten Ventilsitzen mit festem Abstand voneinander abdichtend gleiten und durch eine längsverschiebliche Ventilstange miteinander gekoppelt sind, welche mit einer Schließeinrichtung verbunden ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Ventilkörper (32, 33) in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine der Ventilsitzbohrungen (22,24) geöffnet werden kann, während die andere geschlossen bleibt, und daß die Ventilstange (34) mit einer Auslösevorrichtung (4, 8,12) zum Einleiten der Schließbewegung verbunden ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den von der Ventilstange (34) getragenen Ventilkörpern (32, 33) einerseits größer ist als der Abstand zwischen den einander zugewandten Enden der beiden Ventilsitzbohrungen (22, 24) und andererseits kleiner ist als der Abstand zwischen dem der Kammer (31) zugewandten Ende der einen Ventilsitzbohrung und dem der Kammer (31) abgewandten Ende der anderen Ventilsitzbohrung.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließeinrichtung einer-

seits aus einer Schraubenfeder (37) zum Verschieben der Ventilstange (34) und andererseits aus einer Blattfeder (38) mit Haltenocken (39) zum Verriegeln der Ventilstange (34) besteht.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (34) an ihrem freien Ende ein Kupplungselement (35) aufweist, welches mit Kupplungsgliedern (41) eines Umfüllkopfes (40) verbindbar ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) an jedem seiner Enden Kupplungseinrichtungen aufweist, an welche Vorrichtungen zum Steuern der Ventilstange (34) bei der Flüssigkeitsüberführang anschließbar sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-

durch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung zum Steuern der Ventilstange (34) eine Uhr (4) und einen Stößel (8) zum Betätigen der Ventilstange (34) aufweist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (8) ein Gewinde besitzt, in welches die als Spindel ausgebildete Federhauswelle (5) der Uhr (4) eingreift.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (8) in einer Hülse (11) verschiebbar ist und ein Schlagbolzen (12) vorhanden ist, welcher eine unter Atmosphärendruck stehende Kammer (14) mit einem mit öl gefüllten Zylinderraum (15) verbindet, in welchem ein Kolben (16) verschiebbar angeordnet ist, der mit der Ventilstange (34) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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