DE3123630A1

DE3123630A1 - Ausgleichsventil- und stossdaempfer-einheit

Info

Publication number: DE3123630A1
Application number: DE19813123630
Authority: DE
Inventors: Imre I. 76179 Saginaw Tex. Gazda
Original assignee: Otis Engineering Corp
Current assignee: Otis Engineering Corp
Priority date: 1980-06-16
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1982-05-06
Also published as: NL190731B; NO164798C; NO164798B; BE889222A; CA1155759A; JPS5724793A; NL190731C; GB2077816B; JPS6349795B2; GB2077816A; AU7184381A; NO812003L; AU549664B2; DE3123630C2; NL8102891A; FR2484522A1; FR2484522B1; US4286661A

Description

·⁵ Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit, insbesondere als Teil eines Gerätezuges bzw. einer Gerätekette in einem Bohrloch, die einen Druckausgleich innerhalb des Bohrloches über eine Druckbarriere hinweg herbeiführt und mechanische Stöße innerhalb der

Gerätekette aufnimmt.

Es ist häufig erforderlich, die Betriebsbedingungen in Bohrlöchern zu messen, insbesondere, wenn durch diese Bohrlöcher Erdöl und Erdgas gefördert wird. Häufig gemessene Bedingungen sind beispielsweise Druck, Temperatur und die Geschwindigkeit der Fluidströmung. Beim Prüfen eines Bohrloches zum Bestimmen derartiger Bedingungen ist es meist erforderlich, einen tiefer gelegenen Teil des Bohrloches unterhalb des Prüfgerätes, durch das die Betriebsbedingungen

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gemessen werden sollen, zu isolieren bzw. abzudichten.

Es sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt, den Teil des Bohrloches zu isolieren, in dem die Betriebsbedingungen gemessen werden sollen. Beispielsweise ist eine

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mit der Wand des Bohrloches, der Verrohrung oder dem Futterrohr des Bohrloches in Eingriff stehende und von einem Verrohrungsgestänge getragene. Dichtung (Packer) bekannt. Das Verrohrungsgestänge wird durch ein Rohr- oder Hilfsgestell betätigt, was einen erheblichen Aufwand an Kosten

und Zeit bedeutet. Andere bekannte Dichtungen zum Isolieren eines Bohrlochabschnittes werden von mechanisch betriebenen Drahtsträngen getragen oder umfassen Vorrichtungen, die elektrische Leitungen erforderlich machen. Die letztgenannten Dichtungen sind wegen ihrer beträchtlichen Länge

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und des sehr geringen Zwischenraumes zwischen der Bohrloch-Verrohrung und der Dichtung schwierig handzuhaben.

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Die genannten Meßsysteme werden insbesondere in ölfeldern verwendet, die einen sehr niedrigen oder praktisch keinen Lagerstättendruck aufweisen und in denen die ölgewinnung mit sekundären Förderverfahren erfolgen muß, beispielsweise Wasserflutungsverfahren, bei denen Wasser in bestimmte Bohrlöcher des Feldes gepumpt und durch die Lagerstätte zu den Förderbohrlöcher gepreßt wird, um das öl an die Oberfläche zu befördern. In derartigen ölfeldern muß das Ausmaß der gegebenenfalls vorhandenen Verbindung (Kommunikation> zwischen den als Pumpbohrlöchern und den als Förderbohrlöchern verwendenden Bohrlöchern bestimmt werden. Bei derartigen Prüfverfahren werden die Prüfgeräte in die Förderbohrlöcher eingebracht, Fluide, wie Wasser, in die Pumpbohrlöcher eingepumpt, und Druckmessungen in den Förderbohrlöchern zur Er-

mittlung der Kommunikation zwischen den Bohrlöchern vorgenommen. Für derartige Messungen wurden früher elektrisch betriebene Packer verwendet. Dabei sind üblicherweise verschiedene Packergrößen für verschiedene Bohrlöcher erforderlich und die Packer weisen kein Druckausgleichssystem

auf. Deshalb treibt ein genügend großer Druck im Bohrloch unterhalb des Prüfgerätes den Packer nach, dessen Freigabe durch das Bohrloch nach oben.

Insbesondere bei von einem Drahtstrang getragenen Bohrloch-25

Prüfsystenem,bei denen ein Prüfgerät lösbar im Bohrloch verriegelt wird, wird das Prüfgerät unter solchen Bedingungen in das Bohrloch eingeführt und daraus entfernt, bei denen ein Druckausgleich zwischen der Bohrung des Prüfgerätes und den das Prüfgerät umgebenden Bohrlochteilen erforderlieh ist. Darüberhinaus treten Stoßkräfte auf, die das verwendete Meßsystem zerstören können. Das verwendete Prüfgerät sollte deshalb als Druckausgleichsventil und als Stoßdämpfer in der das Prüfgerät umfassenden Gerätekette wir-

Γ ■ .

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Prüfgerät, insbesondere als Teil einer Gerätekette in einem Bohrloch, bereitzustellen, das sowohl einen Stoßdämpfer zum Schutz der Meßgeräte in der Gerätekette als auch ein

Ventil zum Druckausgleich innerhalb des Prüfgeräts und des Bohrloches beim Ein- und Ausbau des Gerätes aufweist.

Dabei soll das Ausgleichsventil gegen die Fluidströmung geöffnet und geschlossen werden können und während des Einbau und während des Verankerns des Gerätes in einem Bohrloch offengehalten werden.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit wird der Druck innerhalb der Gerätekette in einem Bohrloch während des Ein- und Ausbaus ausgeglichen und die während der Handhabung auftretenden Stöße

ausgeglichen (absorbiert), um innerhalb der Gerätekette angeordnete Meßgeräte zu schützen. In Längsrichtung der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit ist eine durchgehende Fluid-Durchführung vorgesehen, durch die die Betriebsbedingungen des Bohrloches, wie Druck, Strömungs-

rate und Temperatur, direkt nach oben an eine mit der Gerätekette verbundene Meßstation übertragen werden. Die er findungsgemäße Äusgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit ist in sich teleskopartig verschiebbar und ein Durchfluß durch die Vorrichtung wird in Abhängigkeit von der Relativ

stellung der einzelnen Teile geöffnet oder geschlossen.

Bei einer Äusführungsform wird der Durchfluß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung von einer Feder zum Druckausgleich offengehalten und nach der Dehnung der Feder durch

eine Zugkraft aufgrund der Federkraft wieder geöffnet. Bei einer anderen Ausfuhrungsform wird der Durchfluß durch

die erfindungsgemäße Vorrichtung von einer Feder geschlos-r sen gehalten; dabei kann das Ventil gegen eine Fluidströmung im Bohrloch geöffnet und wieder geschlossen werden. Die Ventilbetätigungsfeder ist gleichzeitig·als Stoßdämpfer ausgebildet- Die Feder kann aufgrund ihrer Dehnung sowohl die beim Herausziehen des Prüfgerätes auftretenden Kräfte aufnehmen als auch diejenigen Kräfte, die beim teleskopartigen Zusammenschieben der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit als Folge der Freigabe des Gerätezuges beim Herausziehen auftreten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene schematische Längsansicht einer an einem Hängebank-Nippel im Verrohrungsgestänge- eines Bohrloches verriegelten Bohrloch-Prüfvorrichtung,

_9n Fig. 2A zusammen " eine teilweise geschnittene

bis 2f

Längsansicht eines Ausgleichsventils, eines Stoßdämpfers, eines einstellbaren Domes, einer Sonde, eines Verriegelungs-Übergangsstückes und eines Verriegelungsdornes einer Prüfvorrichtung, Figur 3 einen Querschnitt des Ausgleichsventils und Stoßdämpfers entlang der Linie 3-3 von Figur 2A;

Figur 4 einen Querschnitt des Ausgleichsventiles und Stoßdämpfers entlang der Linie 4-4 von Figur 2A,

Figur 5 einen Querschnitt eines unteren Abschnitts des Ausgleichsventiles und Stoßdämpfers entlang der

Linie 5-5 von Figur 2B,

Figur 6 einen Querschnitt der Sonde und des Verriegelungs-Übergangsstückes entlang der Linie 6-6 von Figur 2D,

Figur 7 einen Teillängsschnitt des Ausgleichsventils und des ausgefahrenen Stoßdämpfers mit geöffnetem Ausgleichsventil während des Senkens des Gerätezuges in ein Bohrloch und während des

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Vorganges, bei dem der Zug aus verriegelterStel-

lung vom Verriegelungs-Übergangsstück gezogen wird,

Figur 8 einen Teillängsschnitt des Ausgleichsventils und des ' ineinandergeschobenen Stoßdämpfers in der Stellung, in. der der Gerätezug anfänglich "landet" und sich im Verriegelungs-Übergangsstück verriegelt und in dis die Vorrichtung nach Zug und Freigabe des Gerätezuges durch eine Gegenkraft zusammengedrückt wird, 10

Figur 9 einen Teillängsschnitt des unteren Abschnitts der Sonde und des Verriegelungs-übergangsstücks mit ausgefahrenen Nasen des Verriegelungs-übergangsstückes in der Stellung, in der die Sonde in das Verriegelungs-übergangsstück eingeführt und davon gelöst und

daraus herausgezogen wird,

Figur 10 einen vergrößerten Teilschnitt einer der Verriegelungsnasen des Verriegelungs-übergangsstückes zusammen mit der Sonde und dem ringförmigen Kolben und den Nockenbüchsen des Verriegelüngs-Übergangs-

stückes, in dem die Winkel zwischen den Nockenoberflächen auf der Verriegelungsnase und auf der oberen Nockenbüchse des Verriegelungs-Übergangsstückes sowie auf der Auslösefläche der Sonde dargestellt · sind,

Figur 11 einen Teillängsschnitt des Ausgleichsventiles und des Stoßdämpfers, der die Betriebsweise der Vorrichtung beim Hochziehen des Gerätezuges zeigt, beispielsweise beim Prüfen, ob der Zug im Bohrloch verriegelt ist, und beim Ziehen des· Gerätezuges

z,ur Freigabe des Zuges aus dem Verriegelungs-übergangsstücks,

Figur 12 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen AusfUhrungsform des Ausgleichsventils und des Stoßdämpfers, wenn das Gerät mit teilweise ge

öffnetem Ventil in das Bohrloch eingeführt wird,

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Figur 13 eine in Einzelteile zerlegte, perspektivische Ansicht des Puffers, . der Hülsen und Nasen des Ausgleichsventils und Stoßdämpfers von Figur 12,

Figur 14 einen Längsschnitt des Ausgleichsventils und Stoß- ^ dämpfers von Figur 12, die bei vollständig ge

öffnetem Ventil telesJcopartig aus einander gezogen sind,

Figur 15 einen Längsschnitt des Ausgleichsventils und

Stobdämpfers von Figur 12, die in eine Stellung mit geschlossenem Ventil ineinandergeschoben sind,

Figur 16 einen Längsschnitt des Ausgleichsventils und Stoßdämpfers von Figur 12, die zum Erzielen maximaler Stoßdämpferwirkung auf eine minimale Länge zusammengeschoben sind,

Figur 17 einen Teillängsschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausgleichsventils und Stoßdämpfers mit geöffneten Ventil,

Figur 18 einen Teillängsschnitt des Ventils und Stoßdämpfers

von Figur 17 mit geschlossenem Ventil,

Figur 19 einen Querschnitt entlang der Linie 19-19 von

Figur 17,

Figur 20 einen Querschnitt entlang der Linie 20-20 von Figur 17 und

Figur 21 eine teilweise geschnittene Teillängsansicht des

unteren Endes einer modifizierten Ausführungsform

des Ventils und Stoßdämpfers der Figuren 17 und 18.

In Figur 1 ist ein Bohrloch 20 mit einem Futterrohr 21 dar-30

gestellt, das Perforationen 22 aufweist, so daß die in der Lagerstätte enthaltenden Fluide durch das Futterrohr in das Bohrloch 20 fließen können. Das Futterrohr 21 erstreckt sich bis zum Bohrlochkopf 23, der Ventile 24 und aufweist und ein Verrohrungsgestänge 30 trägt, das sich 35

bis zu einer Tiefe in der Nähe der Perforationen 22 in das Bohrloch nach unten erstreckt. Das Verrohrungsgestänge weist einen Hängebank-Nippel 31 auf, in dem ein Ver-

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riegelungsdorn 32 lösbar verriegelt ist. Am unteren Ende des Verriegelungsdorns 32 ist ein Verriegelungs-Übergangsstück (Gewindeschutz) 33 befestigt. Ein unter der Oberfläche liegendes Meßgerät (Signalwandler) 34 wird von einem Drahtstrang· 35 gehalten, der vorzugsweise eine elektrische Leitung ist, die durch den Bohrlochkopf 23 mit einem Aufzeichnungsgerät 40 verbunden ist. Das an der Oberfläche befindliche Aufzeichnungsgerät zeichnet die vom Ifeßgerät aufgenommenen Messungen auf. Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausgleichsventils und Stoßdämpfers 41 ist durch ein Kopplungsstück 42 mit dem Meßgerät 34 verbunden. Das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer 41 tragen eine einstellbare Sonde 43, die mit einer Stützvorrichtung 44 verbunden ist, die in das obere Ende des Verriegelungsdorns 32 eingreift. Eine in Figur 1 nicht dargestellte Verriegelungssonde wird vom unteren Ende der einstellbaren Sonde 43 getragen und ist lösbar mit dem Verriegelungs-Übergangsstück 33 verbunden.

Normalerweise umfaßt eine Bohrloch-Komplettierung wie die in Figur 1 dargestellte die Installation des Verrohrungsgestänges 30 mit einem oder mehreren Hängebank-Nippeln 31 entlang der Länge des Verrohrungsgestänges für die nachfolgende Installation mehrerer Geräte, . die beim Be-

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trieb des Bohrloches benötigt werden können. Der Hängebank-Nippel 31 weist ein inneres Verriegelungsprofil auf, das an die Verriegelungsnasen des Verriegelungsdornes 32 angepaßt ist. Der Verriegelungsdorn 32 kann typischerweise ein Verriegelungsdorn Type X der Otis Engineering Corporation

sein, wie er auf Seite 3958 von"The Composit Catalog of Oil Field Equipment and Services", Ausgabe 1974-75, Herausgeber World Oil, Houston, Texas, dargestellt und beschrieben ist. Der Verriegelungsdorn 32 weist, wie in Figur 2D detailliert dargestellt, ausfahrbare (dehnbare) Verriegelungsnasen 32a

und eine Dichtung 32 b auf. Andere Ausführungsformen von Verriegelungsdornen können je nach den vom jeweiligen Hänge-

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bank-Nippel 31 des Verrohrungsgestänges 30 gestellten Anforderungen verwendet werden. Da die Verriegelungs-Ubergangsstücke 33 auf verschiedenen Verriegelungsdornen 32 installiert werden können, können das Meßgerät 34 zusammen ^ mit dem Ventil und dem Stoßdämpfer 41 und der von der Ventil- und Stoßdämpfer-Einheit gehaltenen Sondenvorrichtung in mehreren verschiedenen Bohrlöchern mit unterschiedlicher Verrohrungsgröße und unterschiedlichen Hängebank-Nippeln verwendet werden. Dadurch wird die notwendige Prüfausrüstung zur Unterhaltung mehrerer Bohrlöcher verringert.

Beim Betrieb des Systems wird ein ursprünglich mit dem Verrohrungsgestänge 30 und dem Hängebank-Nippel 31 ausgerüstetes Bohrloch'in einem ersten Schritt mit dem Verriegelungsdorn 32 versehen, an dem das erfindungsgemäße Verriegelungs-Übergangsstück 33 befestigt wurde. In einem nach-

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folgenden Schritt wird ein Gerätezug mit dem Meßgerät 34,

der erfindungsgemäßen'Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 und der Sonde 43 am Drahtstrang 35 befestigt und durch den

Bohrlochkopf 23 in das Verrohrungsgestänge 30 abgesenkt, bis die Sonde in das Übergangsstück 33 eingeführt und darin verriegelt wird. Zum Einführen der Sonde 43 in das Übergangsstück 33 wird nur eine geringe Kraft benötigt. Während des Absenkens des Gerätezuges und der Einführung der Sonde

in das Übergangsstück bleibt das Ausgleichsventil des Gerätes geöffnet, so daß die Sonde in' eine geschlossene, abgedichtete Stellung · in das Übergangsstück eingeführt werden kann. Die Stoßdämpferfunktion des erfindungsgemäßen Ausgleichsventils und Stoßdämpfers schützt das Meßgerät 34

während der Installation und während des Ziehens des Gerätezuges. Die zum Herausziehen der Verriegelungssonde aus dem Verriegelungs-übergangsstück erforderliche, wesentlich größere Kraft ermöglicht es 4 dem Bohrlochbediener festzustellen, ob der Gerätezug ordnungsgemäß in der Arbeitsposi-

tion verriegelt ist. Nach dem richtigen Verriegeln werden die gewünschten Messungen durch das Meßgerät 34 aufgenommen

und durch das Kabel an das Aufzeichnungsgerät 40 an der Oberfläche weitergeleitet. Während des Betriebs bewirken die hohen Drücke innerhalb des Bohrloches unterhalb des Verriegelungs-UbergangsStückes 33 lediglich eine- Erhöhung der Haltewirkung des Übergangsstückes auf der Verriegelungssonde des Gerätezuges. Nach Beendigung der Prüfungen löst eine nach oben auf das Kabel 35 ausgeübte Kraft den Gerätezug vom Verriegelungs-Ubergangsstück 33. Während des Ent-■fernens des Gerätezuges sind das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer in Betrieb. Danach können gegebenenfalls der Verriegelungsdorn 32 mit dem Verriegelungs-Ubergangsstück 33 in einem getrennten Vorgang wieder aus dem Bohrloch gewonnen werden.

Die Details des Aufbaus des Ausgleichsventils und Stoßdämpfers 41 und des Kupplungsstückes 42 sind in den Figuren 2A und 2B dargestellt. Das Kupplungsstück 42 von Figur 2A weist ein oberes Verbindungsstück 45 auf, dessen oberes Ende 50 ein Innengewinde und dessen verjüngtes unteres Ende 51 ein Außengewinde aufweisen. Das Verbindungsstück hat eine Längsbohrung 52 und ist in ein Mittelstück 53 geschraubt, dessen oberes Ende ein Innengewinde 54 und dessen unteres Ende ein Außengewinde 55 aufweisen. Das Mittelstück 53 hat eine Längsbohrung 60, die mit der Bohrung 52 des oberen Verbindungsstückes 45 in Verbindung steht. Auf das Mittelstück 53 ist eine vergrößerte Hülse 61 mit im Abstand entlang ihres ümfanges angeordneten Längsschlitzen 62 montiert. Ein Dichtungsring 63 in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung des. verjüngten unteren Endes 51 des oberen Verbindungsstückes 45 dichtet zwischen dem Verbindungsstück 45 und dem Mittelstück 53 ab. Das untere Ende des Mittelstückes 53 ist mit dem Außengewinde 55 in das obere Ende des Ausgleichsventils .und Stoßdämpfers 41 eingeschraubt. Ein Dichtungsring 64 in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung des Mittelstückes 53 dichtet zwischen dem Kupplungsstück 42 und dem Ausgleichsventil und Stoßdämpfer 41 ab.

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Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 ist eine ineinanderschiebbare Vorrichtung mit mehreren verschiedenen Relativ-Längsstellungen der ineinander geschobenen Teile zur Durchführung von Ventil- und Stoßdämpferfunktionen.

Die Vorrichtung 41 weist ein von einem Übergangskopf 70 und einer Hülse 71 gebildetes Außengehäuse auf. Der Übergangskopf 70 weist eine Ventilführung (Verteiler) 72 auf, die, beispielsweise durch eine Schweißnaht 73, mit einem Gehäuse· 74 verbunden ist. Das Gehäuse 74 weist ein verjüngtes unteres '° Ende 74a mit Außengewinde auf, das in den oberen Endabschnitt der Gehäusehülse 71 geschraubt ist. Der obere Endabschnitt des Verteilers 72 weist ein Innengewinde auf, und ist, wie in Figur 2A dargestellt, mit dem Außengewinde 55 des unteren Abschnitt des Kupplungsstückes 42 verbunden. Das obere Ende des Verteilers 72 weist eine sich nach oben öffnende Blindbohrung 75 auf, die sich nach oben in die Bohrung 16 des Kupplungsstückes 42 öffnet und seitlich mit mehreren, im Abstand entlang des Umfanges angeordneten radialen öffnungen 80 in Verbindung steht, die mit ihren

äußeren Enden in eine Ringkammer 81 münden. Die Ringkammer 81 ist zwischen der Innenwand des Gehäuses (Hülse) 74 und einer Außenfläche 82 eines verjüngten Längsteiles des Verteilers 72 ausgebildet. Die verjüngte Außenfläche 82 des Verteilers 72 erstreckt sich von einer konischen Schulter 83

nach unten bis zu einem unteren Außenflansch 84 des Verteilers 72, dessen Durchmesser größer ist, als derjenige des die Außenfläche 82 aufweisenden Abschnittes, der aber hinreichend kleiner ist als die Innenwand des Gehäuses 74.

Dadurch wird innerhalb des Gehäuses.74 ein ringförmiger Ver-

bindungsweg um den unteren Endabschnitt des Verteilers 72 in den Ringraum 81 ausgebildet, und zwar zwischen dem Gehäuse 74 und dem Verteiler 72. Der Verteiler 72 weist eine sich nach unten öffnende, von einem oberen Endabschnitt 85, einem Mittelabschnitt 90 und einem geringfügig verjüngten

unteren Endabschnitt 91 ausgebildete, abgestufte Bohrung auf. Der Mittelabschnitt 90 dieser Bohrung weist, wie in den

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Figuren 2A und 3 dargestellt, eine einzige Seitenöffnung durch die Seitenwand des Verteilers 72 und des Gehäuses auf. Die Öffnung 92 erstreckt sich durch einen außen verbreiterten Wandteil 93 des Verteilers 92 und eine ringförmige Schweißnaht 94, die an der Verbreiterung 93 des Verteilers 72' das Gehäuse 74 mit dem Verteiler 72 verbindet. Dieser Aufbau zum Verbinden der Teile miteinander und zum Ausbilden der seitlichen Öffnung weist eine in der Außenwand der Verbreiterurig 93 des Verteilers 72 ausgebildete, nach außen mündende ringförmige Ausnehmung 95 und eine ringförmige Öffnung 100 in der Büchse 74 auf. Beim Befestigen des Verteilers 72 in der Büchse /4 ist der Verteiler korrekt in der Büchse ausgerichtet, wenn die Ausnehmung des Verteilers 72 mit der Öffnung 100 der Büchse 94 ausgerichtet ist. Danach wird der durch die Ausnehmung y5 und die Öffnung 100 ausgebildete Zwischenraum mit der Schweiße 94 gefüllt und danach zur Ausbildung der Seitenöffnung 92 gebohrt. Die Öffnung y2 erstreckt sich von der Außenseite des Geräts bis zur Bohrung im Mittelabschnitt 90 des Verteilers .72. Der untere Außenflansch 84 des Verteilers 72 weist eine innere, ringförmige Ausnehmung 101 auf, die eine 0-Ringdichtung 102 zum Abdichten gegenüber dem Ventilteil der Ausgleichsventil-Stoßdämpfer-Einheit 41 enthält. Wie in Figur 3 dargestellt, ist die gegenüberliegende Seite des verbreiterten Wandteiles 93 des Verteilers 72 mit einer flachen Oberfläche 103 versehen, die mit einem gekrümmten Teil der Innenwand der Büchse 74 einen Durchlaß in Längsrichtung entlang des Verteilers 72 vorbei an der Verbreiterung 93 ausbildet, so daß sich eine Fluidströmung sowie Druck entlang des Verteilers 72 innerhalb der Ringkammer 81 an der Verbreiterung 93 vorbei ausbreiten können.

Wie aus den Figuren 2A, 2B, 3, 4 und 5 ersichtlich, steht eine Ventil-D.orn-Einhelt 104 in teleskopartigen Eingriff mit dem Übergangskopf 70 und der Gehäusebüchse 74 und erfüllt sowohl die Ventil- als auch die Stoßdämpfungsfunktionen der

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Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41. Der obere
Abschnitt iO4a der Ventll-Dorn-Einheit 104 ist innerhalb
der Bohrung des Mittelabschnitts 90 des Verteilers 72 verschiebbar und weist eine sich nach oben öffnende Blindbohrung 104b auf, die einen Teil einer Ventilfeder 105 aufnimmt. Die Ventilfeder 105 drückt die Ventil-Dorn-Einheit
104 (schräg) nach unten in eine Stellung, in der das Ventil geöffnet ist. Die Feder 105" ist zwischen der unteren
Stirnfläche der Bohrung 104b am unteren Ende der Feder und einem äußeren ringförmigen Flansch einer Federführung 110, die sich teleskopartig nach unten in die Feder 105 erstreckt, am oberen Ende der Feder eingeschlossen. Das obere Ende der Federführung 110 steht mit dem oberen. Ende der
Bohrung 85 im Verteiler 72 in' Eingriff. Die Federführung

110 hat die Funktion, die Feder ausgerichtet zu halten, wenn sie während des Betriebs komprimiert und expandiert wird.
Wie in Figur 2A dargestellt, dichtet die 0-Ring-Dichtung um das obere Ende der Ventil-Dorn-Einheit 104 innerhalb des unteren Außenflansches 84 des Verteilers 72 ab. Der obere

Abschnitt 104a der Ventil-Dorn-Einheit 104 weist einen

kleineren Durchmesser als die Bohrung 90 im Mittelabschnitt des Verteilers 72 auf, so daß ein ringförmiger Raum um die Ventil-Dorn-Einheit 104 vorgesehen ist. Dieser ringförmige Raum steht in freier Verbindung mit der Seitenöffnung 92,

so daß die Fluide (Flüssigkeiten bzw. Gase) frei in die

Bohrungsabschnitte 85 und 90 des Verteilers 72 hinein- und daraus herausfließen können, wenn sich die Ventil-Dorn-Einheit während des Betriebs der Anlage hin- und herbewegt.
. Ohne die als Auslaßventil dienende Seitenöffnung 92 wurden in den Bohrungsabschnitten 85 und 90 eingeschlossene Fluide den Betrieb der Anlage beeinträchtigen. Wie den Figuren 2A und 2B zu entnehmen ist, weist die Ventil-Dorn-Einheit 104 eine nach unten offene Blindbohrung 111 auf, die sich über die Länge eines röhrenförmigen Abschnitts 104c der Ventil-Dom-Einheit 104 erstreckt. Der röhrenförmige Abschnitt 104c der Ventil-Dorn-Einheit 104 weist mehrere, im Abstand ent-

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lang des Umfangs angeordnete, gekrümmte Längsschlitze 112 auf, die zur Bohrung 111 hin offen sind. Die Wandstärke der Büchse 74 ist entlang eines Abschnittes 74a vergrößert. Der Abschnitt 74a weist eine Längsbohrung 74b mit geringfügig größerem Durchmesser als der röhrenförmige Abschnitt 104c der Ventil-Dprn-Einheit 104 auf, wodurch ein ringförmiger Durchfluß 113 um die Ventil-Dorn-Einheit 104 innerhalb des Büchsenabschnittes 74a entlang der Schlitze 112 aus gebildet wird. Wie in Figur 2B dargestellt, ist die Wandstärke der Büchse 74 an ihrem unteren Ende 74c vergrößert„ wodurch ein- innerer, ringförmiger Flansch ausgebildet wird, der dicht um den Ventil-Dorn-Abschnitt 104c anliegt, und mit einer inneren, ringförmigen Ausnehmung 114 versehen ist. Die Ausnehmung 114 enthält.einen Dichtring 115, der

zwischen der Büchse 74 und der Ventil-Dorn-Einheit 104 abdichtet. Wie nachstehend ausführlicher erläutert, wird die offene oder geschlossene Stellung des Ventils der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 durch die Stellung der Schlitze 112-.in Längsrichtung relativ zum Dichtring

115 bestimmt, während sich die Ventil-Dorn-Einheit während des Betriebs der Anlage ineinanderschiebt. Wie aus Figur 2B ersichtlicht, ist eine Stoßdämpfungsfeder 120 um den Ventil-Dorn-Abschnitt 104c herum innerhalb der Büchse 71 angeordnet. Die Feder 120 ist zwischen einem oberen Federan-

schlag 121, der als Spaltring ausgebildet ist, und einem unteren Federanschlag 122, der als Hülse ausgebildet ist, eingeschlossen. Der obere Federanschlag 121 weist zwei halbringförmige Segmente auf, die um den röhrenförmigen Abschnitt iO4c der Ventil-Dorn-Einheit 104 gepaßt sind. Der röhren-

förmige Abschnitt 104c weist einen verjüngten Abschnitt 104d

auf? in die dadurch ausgebildete äußere, ringförmige Ausnehmung greift ein innerer Flansch 121a der Spaltringsegmente verschiebbar ein. Eine nach unten gerichtete Anschlagschulter 104e am oberen Ende der durch den Abschnitt 104d 35

ausgebildeten Ausnehmung begrenzt die Aufwärtsbewegung des oberen Federanschlages 121. Der untere, hülsenförmige Fe-

deranschlag 122 ist entlang eines geringfügig verbreiterten Abschnittes 104f des Ventil-Dorn-Abschnittes 1O4c oberhalb einer nach oben gerichteten, unteren Anschlagschülter 104g verschiebbar. Die Anschlagschulter 104g begrenzt die Ab-

wärtsbewegung des unteren Federanschlages 122 auf der Ventil-Dorn-Einheit 104. Die Gehäusehülse 71 weist eine Reihe im Abstand entlang des Umfangs angeordneter oberer Seitenöffnungen 123 und entsprechender unterer Seitenöffnungen 124 auf. Unterhalb der Schulter 104g weist der Ventil-Do rn-Abschnitt 104c auf gegenüberliegenden Seiten ebene Flächen 125 auf, die beim Zusammenbau oder Auseinanderbau der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 mit einem Schraubenschlüssel oder einem ähnlichen Werkzeug in Eingriff gebracht werden können. Das untere Ende des Ventil-Dorn-Abschnittes 104c ist verbreitert und weist ein Außengewinde 104h zum Eingriff in das obere Ende der Sonde 43 auf, deren verbreiterter oberer Endabschnitt 130 mit einem Innengewinde versehen ist. Ein Dichtring 131 in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung des unteren Endabschnittes der

Ventil-Dorn-Einheit 104 dichtet zwischen der Ventil-Dorn-Einheit 104 und dem oberen Endabschnitt 130 der Sonde ab und verhindert ein Lecken zwischen diesen beiden Teilen, wenn die gewünschten Daten; wie beispielsweise der Druck, durch die Sonde und die Ventil-Dorn-Abschnitte nach oben

übermittelt werden.

Wie aus den Figuren 2B, 2C, 2D und 2E ersichtlich, weist die Sonde 43 einen oberen Abschnitt 43a mit Außengewinden,

einen langen Mittelabschnitt 43b und einen unteren Verrie- - ·*

gelungsabschnitt 43c.auf. Jeder der Sondenabschnitte ist röhrenförmig ausgebildet, wodurch ein Durchfluß 132 entlang der gesamten Länge der Sonde 43 ausgebildet wird,

dem sich beispielsweise der Fluiddruck von unterhalb der Sonde nach oben in die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 ausbreiten kann. Die verschiedenen Abschnitte

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der Sonde sind miteinander, wie aus den Figuren 2B und 2D ersichtlich, verschraubt. Ein Dichtring 133 in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung des Sondenabschnittes 43b dichtet zwischen dem Sondenabschnitt 43b und dem Sondenabschnitt 43a ab. Die Schraubverbindung zwischen den Sondenabschnitten 43b und 43c weist, wie in Figur 2D gezeigt, eine Schweiß naht 134 auf, so daß eine dauerhafte, flüssigkeits- bzw. gasdichte Verbindung ausgebildet wird. Wie nachstehend ausführlicher erläutert, ermöglicht der mit einem Außengewinde versehene Abschnitt 43a die Anpassung der Sonde an verschiedene Verriegelungsdornen durch Einstellen der Längsstellung des unteren Verriegelungsabschnittes 43c der Sonde.

Wie aus den Figuren 2B und 2C ersichtlich, ist die Hängebank-Büchse (Stützvorrichtung) 44, die den Gerätezug auf dem Verriegelungsdorn 32 hält, mit dem mit einem Außengewinde versehenen oberen Abschnitt 43a der Sonde 43 verbunden, so daß die Relativstellung der Sonde 43 in der Stützvorrichtung 44 einstellbar ist. Die Stützvorrichtung weist ein mit einem Innengewinde versehenes, ringförmiges Kopfteil 44a,

das in eine Längsbüchse 44b geschweißt ist, einen auf die Längsbüchse 44b montierten Haltering (Stopring) 44c und einen Feststellring 44d zum Halten des Halteringes 44c auf der Büchse 44 auf. Der Ring 44c ist auf einem verjüngten Abschnitt 44e der Längsbüchse 44b angeordnet, durch den eine nach unten gerichtete Anschlagsschulter 44f ausgebildet wird, die den Haltering 44c gegen eine Aufwartsbewegung auf der Büchse 44 sichert. Der Feststellring 44d ist auf einen noch weiter verjüngten Abschnitt 44g der Längsbüchse 44b aufgeschraubt. Der Feststellring 44d weist ein Gewinde-^ loch 44h für eine in Figur 2C nicht dargestellte Feststellschraube (Gewindestift) auf, die den Feststellring 44d auf seinem Platz auf dem stark verjüngten Büchsenabschnitt 44g blockiert. Die Längsbüchse 44b weist an ihrem unteren Ende einen Innenflansch 44i auf, der dicht auf den Mittelabschnitt 43b der Sonde aufgepaßt ist und mit der Schraubverbindung zwischen dem Kopfteil 44a der Stützvorrichtung 44

L .

und der Sonde 43 zusammenwirkt, um die Ausrichtung der Sonde durch die Stützvorrichtung zu gewährleisten. Der Innenflansch 44a der Längsbüchse 44b weist ein Gewindeloch 44j für eine Feststeilschraube (Gewindestift) auf, um die Längsbüchse 44b mit dem Mittelabschnitt 43b der Sonde 43 am Flansch 44i zu verriegeln. Der Haltering 44c weist im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Längsschlitze 44k auf, die eine Fluidströmung entlang des Halteringes 44c ermöglichen, wenn der Gerätezug im Bohrungsgestänge des Bohrloches angehoben und/oder abgesenkt wird.

Wie aus den Figuren 2d und 2e zu entnehmen, ist der untere Verriegelungsabschnitt 43c der Sonde derart ausgebildet, daß er bei einer nach unten gerichteten Kraft auf die Sonde im Verriegelungs-übergangsstück 33 lösbar verriegelt und bei Anwendung einer wesentlich größeren, nach oben gerichteten Kraft auf die Sonde freigegeben wird. Der Verriegelungsabschnitt 43c der Sonde 42 weist einen durch einen sich nach unten und innen verjüngenden Mitnehmer 43d ausgebildeten, konischen unteren Abschnitt auf. Der Mitnehmer 43d weist einen sehr geringen Neigungswinkel von etwa 10° zur Längsachse der Sonde auf, so daß die Mitnehmerfläche als Folge einer relativ kleinen, nach unten gerichteten Kraft auf die Sonde eine beträchtliche seitliche Kraft senkrecht zur Längs-

achse der Sonde ausübt. So bewirkt beispielsweise eine- nach unten gerichtete Kraft von etwa 67N auf die Sonde eine auf das Verriegelungs-Übergangsstück 33 ausgeübte, seitliche Kraft von etwa 383N. Wie in Figur 2D dargestellt, weist der Verriegelungsabschnitt 43c oberhalb der Mitnehmerfläche 43d

eine äußere, ringförmige Verriegelungs-Ausnehmung 43e auf, die durch eine untere Nockenfläche 43f und eine obere Nockenfläche 43g begrenzt wird. Die untere Nockenfläche 43f bewirkt das Auslösen bzw. die Freigabe der Sonde, und der Neigungswinkel der Nockenfläche ist wichtig für den Be-

trieb der Sonde, beispielsweise was die zum Herausziehen der Sonde nach oben aus dem Verriegelungs-übergangsstück

Γ Π

- 27 -

* 33 erforderliche Kraft betrifft. Im Gegensatz zur niedrigen, zum Einführen der Sonde erforderlichen Kraft von etwa 67N beträgt die nach oben gerichtete, zum Auslösen der Sonde erforderliche Kraft vorzugsweise etwa 9OON. Oberhalb der Verriegelungsausnehmung 43e weist der Verriegelungsabschnitt 43c einen äußeren, ringförmigen Vorsprung 43h auf, der mit einer äußeren, ringförmigen Ausnehmung 43i versehen ist. Die Ausnehmung 43i enthält einen Dichtring 135 zum Abdichten der Bohrung durch das Verriegelungs-übergangsstück 33, so daß sich nur in der Bohrung durch die Sonde Flüssigkeit befindet, wenn die Sonde richtig eingebracht und mit dem Verriegelungs-Übergangsstück 33 verriegelt ist.

Wie -in den Figuren 2D, 2E und 9 dargestellt, weist das Übergangsstück 33 ein röhrenförmiges Gehäuse 140, ein Abschlußstück 141, einen Ringkolben 142, mehrere im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Verriegelungsnasen 143, obere und untere Verriegelungs-Nockenhülsen 144 und 145, ein röhrenförmiges Betätigungsteil 150 und eine Betätigungs-

feder 151 auf. Wie in Figur 2D dargestellt, weist das Gehäuse 140 einen verjüngten oberen Abschnitt 140a auf, dessen Gewinde mit dem unteren Ende des Verriegelungsdorns 32 in Eingriff steht, so daß das Verriegelungs-Übergangsstück 33 vom Verriegelungsdorn 32 getragen wird. Ein Dicht-

ring 149 in einer äußeren, ringförmigen Ausnehmung 140b des Gehäuses 140 dichtet zwischen dem Gehäuse 140 und dem Gehäuse des Verriegelungsdorns ab. Der Kolben 142 ist in eine aufgeweitete Bohrung des Gehäuses 140 eingepaßt, die eine innere ringförmige Dichtfläche 140c aufweist, wodurch eine

verschiebbare Abdichtung mit der oberen äußeren Wandfläche des Kolbens 142 ermöglicht wird. Durch einen Dichtring 152 in einer äußeren ringförmigen Ausnehmung entlang dem oberen Endabschnitt des Kolbens 142 wird eine fluiddichte,

verschiebbare Abdichtung zwischen dem Kolben und der Dicht-35

fläche 140c des Gehäuses ausgebildet. Die obere Nockenfläche 144 sitzt verschiebbar auf dem verjüngten Abschnitt 142a

r -

* - 28

des Kolbens 142. Der obere Rand der Nockenhülse 144 steht mit einer nach unten gerichteten, inneren i^nschlagschulter 14Od in Eingriff/ wodurch eine Aufwärtsbewegung der Nockenhülse 144 im Gehäuse verhindert wird. Die untere Nockenhülse 145 sitzt ebenfalls verschiebbar auf dem verjüngten Abschnitt 142a des Kolbens 142 unterhalb der Verriegelungsnasen 143. Die untere Nockenhülse 145 ist auch im Gehäuse 140 verschiebbar und sitzt entlang ihres unteren Abschnitts in einer äußeren', ringförmigen Ausnehmung 150a auf der Oberfläche eines äußeren, ringförmigen Flansches 150b des Betätigungsteiles 150. Dadurch bewegen sich die Nockenhülse 145undrdas Betätigungsteil 150 während des Verriegeins und des Freigebens der Sonde in und aus dem Verriegelungsübergangsstück 33 gemeinsam nach oben bzw. unten. Die Feder 151 ist in ihrem oberen bzw. unteren Ende zwischen der unteren Fläche des Flansches 150b und einer inneren, ringförmigen Anschlagschulter 141a des AbschlußStückes 141 eingeschlossen, so daß die Feder das Betätigungsteil 150 nach oben drückt. Der untere Endabschnitt des Betätigungsteiles 150 ist in einem sich verjüngenden unteren Endabschnitt 141b des AbschlußStückes 141 verschiebbar.

Wie in den Figuren 2D und 6 dargestellt, weisen die Verriegelungsnasen 143 im Querschnitt jeweils die.Form eines sich über etwa 90° erstreckenden Kreisringes auf. und sind in einem Fenster 142b des Ringkolbens 142 verschiebbar angeordnet. Wie aus Figur 6 ersichtlich, sind drei dieser 90°-Verr"iegelungsnasen entlang des Umfangs durch drei Fenster 142b des

Ringkolbens 142 angeordnet. Die Seitenwände der Verriegeln

lungsnasen sind ebenso wie die Seitenwände der Fenster, in denen die Verriegelungsnasen verschiebbar sind, nach innen geneigt. Die oberen und unteren Flächen der Verriegelungsnasen sind zueinander parallel und senkrecht zur vertikalen Achse der Verriegelungsnasen. Wie aus Figur 2D hervorgeht, sind die oberen und unteren Flächen der Fenster 142b zueinander parallel und senkrecht zur Längsachse des Kolbens

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142. Die Verriegelungsnasen 143 sitzen fest, aber verschiebbar in den Fenstern 142b, so daß sich die Verriegelungsnasen seitlich bzw. radial nach innen und außen, aber nicht vertikal bzw. in Längsrichtung relativ zum Kolben 142 bewegen können. Die Verriegelungsnase 143 und der Kolben 142 können sich in Längsrichtung· nur gemeinsam bewegen.

Die Figur 10 zeigt eine der Verriegelungsnasen 143 mit Teilen ' des Ringkolbens 142, der oberen und unteren Nockenhülsen 144 und 145 und des Verriegelungsabschnittes 43c der Sonde 43 in der Nähe der Verriegelungs-Ausnehmung 43e dieses Sondenabschnittes. Figur 10 ist aus Gründen der besseren Erläuterung und Darstellung um 90° entgegen dem

Uhrzeigersinn aus der tatsächlichen Betriebsstellung der dargestellten Teile verdreht; die normale Betriebsstellung in senkrechter Bohrstellung ist beispielsweise in den Figuren 2D und 2E sowie in Figur 9 dargestellt. Jede der

. Verriegelungsnasen 143 weist innere, konische Nockenflächen 20

143a auf, die geometrisch Kreissegmente sind und Segmente

konischer, gegeneinander geneigter Oberflache.darstellen., In ähnlicher Weise weist jede der Verriegelungsnasen 143 äußere gekrümmte Nockenflächen 143b auf, die sowohl nach außen als auch gegen die anderen Flächen der Verriegelungsnase geneigt sind. In ähnlicher Weise weisen die beiden oberen und unteren Verriegelungs-Nockenhülsen 144 und 145 eine geneigte, innere,ringförmige Nockenfläche auf. Die Nockenfläche 144a der Hülse 144 ist mit der oberen Nockenfläche 143a der Verriegelungsnase in Eingriff bringbar. Die Nockenfläche 145a der unteren Nockenhülse 145 ist mit der unteren Nockenfläche 143b der Verriegelungsnase in Eingriff bringbar. Die inneren Nockenflächen 143a der Verriegelungsnasen 143 sind unter demselben Winkel ausgerichtet, wobei diese Winkel etwa den Winkeln der Nockenflächen 43f und 43g der Sonde entsprechen. Auch die äußeren Nockenflächen 143b der Verriegelungsnasen sind unter demselben

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r π

Winkel ausgerichtet, wobei diese Winkel etwa den Winkeln der Nockenflächen 144a und 145a der Nockenhülsen 144 und 145 entsprechen. Das. Verhältnis zwischen den Winkelnd und θ ist so gewählt, daß die Sonde aus einer verriegelten Stel- ^ lung innerhalb der Verriegelungsnasen entfernt werden kann. Dies bedeutet, daß, wenn die Sonde nach oben gezogen wird, also nach links in Figur 10, die Nockenfläche 43f der Sonde die Verriegelungsnasen 143 nach außen drückt, wobei die Nokkenfläche 143b der Verriegelungsnasen entlang der Nockenfläche 144a der Nockenhülse nach außen und unten gleitet. Der Winkel A muß um einen bestimmten Wert größer sein, als der Winkel Θ, wobei die Reibung der jeweiligen Materialien in Betracht gezogen werden muß. Dadurch läßt sich ein Blockieren der Sonde innerhalb der Verriegelungsnasen verhindern, bei dem die Sonde nicht in der Lage ist, die Verriegelungsnasen nach außen mitzunehmen, und deshalb nicht aus dem Verriegelungs-übergangsstück 33 herausgezogen werden kann. Der Reibungswinkel zwischen geschmierten, in Kontakt stehenden harten Stahloberflächen beträgt bei-

spielsweise etwa 10 bis 12°. Die in Figur 10 eingezeichneten Winkel 9 und A werden wie folgt bestimmt:

Der Winkel θ entspricht dem Wert eines vorbestimmten Winkels abzüglich des Reibunqswinkels. Der Winkel ^\entspricht einem vorbestimmten Winkel zuzüglich des Reibunqswinkels. Die

Werte der vorbestimmten Winkel sind durch technische Überlequnqen qeqeben, die auf den zum Einführen und Entfernen der Sonde gewünschten Kräften beruhen. Vorzugsweise sollte der Winkel Δ etwa 30° größer sein als der Winkel Θ. Bei einem betriebsbereiten Versuchsaufbau beträgt der in derselben

Weise wie der Winkel Δ gemessene Winkel der inneren Nockenflächen 143a der Verriegelungsnasen 143 etwa 55°, während der in derselben Weise wie der Winkel θ gemessene Winkel der äußeren Nockenflächen 143b der Verriegelungsnasen etwa

25° beträgt. Dadurch stellt sich eine zum Freigeben der 35

Sonde beim Herausziehen der Sonde erforderliche Kraft von etwa 900 N ein. Während der Winkel^ nicht unter einen vor-

Γ

- 31 -

bestimmten Wert absinken sollte _t der um die erforderliche Differenz größer ist als der Winkel Θ, verringert jede Zunahme des Winkels A über den erforderlichen Minimalwert hinaus die Größe der zum Herausziehen der Sonde aus dem Verriegelungs-übergangsstück 33 erforderlichen Kraft. Zu den anderen Faktoren, die die zum Einführen und Herausziehen der Sonde erforderliche Kraft beeinflussen, gehört die zum Zusammendrücken der Feder 151 erforderliche Kraft.

Um die Sonde 43 in das Verriegelungs-übergangsstück 33 einführen oder daraus herausziehen zu können, müssen sich die Verriegelungsnasen 143 radial nach außen bewegen. Da die Nockenhülsen 144 nicht nach oben bewegbar sind, besteht die einzige Möglichkeit zur Durchführung dieser Bewegung durch die Verriegelungsnasen 143 darin, daß sich die unteren Nockenhülsen 145 gegen die Kraft der Feder 151 nach unten bewegen. Wenn somit die Sonde 43 in die Verriegelung eingeführt oder aus ihr herausgezogen wird, drücken die Nockenflächen der Sonde die Verriegelungsnasen 143 nach außen, '

wobei die oberen äußeren Nockenflächen 143b der Verriegelungsnasen 143 entlang der Nockenfläche 144a der oberen Nockenhülse 144 nach außen und nach unten gleiten. Die Auswärts-Abwärts-Bewegung der Verriegelungsnasen führt den Ringkolben 142 nach unten und drückt die unteren Nockenhülsen 145 nach unten, wobei das !,■> \ö .tigungsteil 150 sich nach unten bewegt und die Feder 151 zusammendrückt. Entgegen der nach oben gerichteten Federkraft der Feder 151 wirkt während des Einführens der Sonde eine nach unten gerichtete Kraft über die obere Nockenfläche 43g auf die oberen

Verriegelungsflächen 143a der Verriegelungsnasen 143. Diese Kraft weist eine nach unten gerichtete Komponente auf, die über die Verriegelungsnasen 143 übertragen wird und die unteren Verriegelungshülsen 145 nach unten drückt. Gleichzeitig erzeugt, die durch die oberen Nockenflächen 43g aus-

geübte Kraft eine radiale Kraft, die die Verriegelungsnasen gegen die Nockenflächen 143a der oberen Nockenhülsen 144

L- -I

nach außen drückt, und die Auswärts-Bewegung der Verriegelungsnasen drückt die Nockenhülse 145 ebenfalls nach unten.

Eine etwas unterschiedliche Bedingung herrscht während des Herausziehens der Sonde. Dabei wiederstrebt die.obere Nockenhülse 144 der nach oben gerichteten Komponente der auf die unteren inneren Nockenflächen 143a ausgeübten Kraft auf die Verriegelungsnasen 143, während die horizonta Ie Komponente der auf die Verrxegelungsnasen 143 ausgeübten Kräfte die Verrxegelungsnasen entlang der Nockenfläche 144a nach außen und unten drückt, wobei ebenfalls die Nockenhülse 145 nach unten gedrückt wird.

Ein besonders wichtiges Merkmal des Verriegelungs-Übergangsstücks 33 besteht darin, daß das Verriegelungs-Übergangsstück 33 beim Anwachsen des Fluiddruck-Unterschiedes entlang des Ringkolbens 122 mit dem innerhalb des Verrohrungsgestänges unterhalb der Dichtung 32b herrschenden

höheren Druck in festeren Eingriff mit der Sonde kommt, so daß die Sonde durch diesen höheren Druck nicht nach oben aus dem Verriegelungs-* Übergangs stück 33 herausgetrieben wird. Die Aufwärtsbewegung des Ringkolbens 142 in Längsrich tung innerhalb des Gehäuses 140 ist begrenzt. Die Verrie-

gelungsnasen 143 können innerhalb der Fenster des Ringkolbens lediglich eine Radialbewegung ausführen. Die obere Nockenhülse 144 kann sich wegen der Anschlagschulter 140d nicht nach oben bewegen. Somit zwingt ein höherer Fluiddruck, der .entlang der durch die Abdichtlinie des Dicht-

rings 135 mit der Innenwand des Kolbens 142 und durch die Abdichtlinie des Dichtrings 152 mit der Dichtfläche 140a des Gehäuses 140 begrenzten ringförmigen Fläche wirkt, den Ringkolben 142 nach oben. Die nach oben gerichtete Kraft

nimmt die Verrxegelungsnasen 143 mit dem Ringkolben 142 35

nach oben mit, so daß die oberen äußeren Nockenflächen 143b der Verrxegelungsnasen gegen die untere Nockenfläche 144a

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der Nockenhülse 144 gedrückt werden, wodurch die Verriegelungsnasen noch fester nach innen in die Verriegelungsausnehmung 43e des Verriegelungsabschnitts 4 3c der Sonde 43 gedrückt werden. Wenn also der Druckunterschied entlang des Ringkolbens 142 zunimmt, wird auch der Eingriff der Verriegelungsnasen mit der Sonde stärker.

Das Verriegelungs-Übergangsstück 33 ist mit einer Kupplung 160, die unterhalb der Dichtung 32b auf den Verriegelungsdorn 32 aufgeschraubt ist, auf dem Verriegelungsdorn befestigt. Wie erwähnt, kann als Verriegelungsdorn 32 ein handelsüblicher Verriegelungsdorn Type X der Otis Engineering Corporation verwendet werden. Der Verriegelungsdorn weist eine obere, röhrenförmige Lasche 161 auf, die an ihrem unteren Ende mit einem verschiebbaren Reckdorn 162 verbunden ist, der, wie in den Figuren 2C und 2D dargestellt, auf einem Hauptdorn 163 montiert ist. Der Hauptdorn 163 ist mit der Kupplung 160 verbunden und trägt die Dichtung 32b. Mehrere radial ausfahrbare Verriegelungsansätze 164 sind in Fenstern 165 einer Haltebüchse 17Ö für die. Verriegelungsansätze 164 montiert, die ihrerseits auf dem Hauptdorn Ί63 angeordnet ist. Jeder der Verriegelungsansätze 164 wird von einer Feder 171 nach außen gedrückt. Die. Verriegelungsansätze 164 werden durch eine Abwärtsbewegung des Reckdorns 162 als Folge einer Abwärtsbewegung der Lasche 161 ausgefahren und außen verriegelt. Wenn der Verriegelungsdorn 32 aus dem Hängebank-Nippel 31 entfernt werden soll, wird der Reckdorn 162 durch eine Aufwärtsbewegung der Lasche 161 angehoben und die Verriegelungsansätze 164 damit gelöst. Das obere Ende der Lasche 161 weist ■ eine innere, nach unten und innen abgeschrägte Stützschulter 162 auf, auf der der Haltering 44c der Stützvorrichtung 44 aufliegt, wenn die Sonde 43 in das Verriegelungs-Übergangsstück 33 eingeführt und mit diesem verriegelt ist. Ein

besonderer Vorteil des aufgrund des Gewindes einstellbaren Abschnittes der Sonde 43 ist die Möglichkeit, die Entfernung zwischen dem Haltering 44c und dem unteren Verriegeln -J

r - 34 - I

lungsabschnitt der Sonde einzustellen und ihn an den Abstand zwischen der Stützschulter 172 auf der Lasche 161 und den Verriegelungsnasen 143 im Verriegelungs-Übergangsstück 33 am unteren Ende des Verriegelungsdorns 32 anzupassen.

Typischerweise weisen, wie vorstehend erläutert, die äußeren Nockenflächen 143b des Verriegelurigs-Übergangsstückes 33 einen Neigungswinkel von 25° und die inneren Nockenflächen 143a einen Neigungswinkel von 55° auf, mit entsprechenden Winkeln auf der Sonde und den Nockenhülsen 144. Die Feder 151 übt eine Kraft (Last) von etwa 335 N auf das Betätigungsteil 150 aus. Ein derartiges Verriegelungsübergangsstück 33 erfordert eine nach unten gerichtete Kraft von etwa 67N auf die Sonde 43, um die Sonde in die Verriegelungsstellung einzuführen, und eine nach oben gerichtete Kraft von etwa y00N,um die Sonde auszulösen. In der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 wird eine Ventilfeder 105 verwendet, bei der zum Zusammendrücken der Feder und zum Schließen des Ausgleichsventils eine Kraft von etwa 111N erforderlich ist, und eine Stoßdämpferfeder 120, bei der zum vollständigen Zusammendrücken zum Dämpfen (Abfangen) eines Stoßes durch die Einheit 41 eine Kraft von etwa 670 N erforderlich ist.

. .

Der erste Schritt beim Betrieb des Systems in einem Bohrloch, in dem die Verrohrung 30 und die Hängebank 31 vorgesehen sind, ist die Verbindung des Verriegelungs—Übergangsstückes 33 mit dem unteren Ende des Verriegelungsdorns 32, wie ausführlich anhand der Figuren 2D und 2E dargestellt, und das "Landen" und Verriegeln des Verriegelungsdorns 32 in der Hängebank.31 in der Verrohrurig 30. Dieses Verfahren wird auf übliche Weise durchgeführt, wobei eine Einbauvorrichtung mit der Lasche 161 des Verriegelungsdorns 32 in Eingriff gebracht wird. Die mit einem Kabelstrang versehene Einbauvorrichtung und das Verfahren zum Betrieb dieser Vor-

L . J

. 1 richtung sind bekannt- Der jeweils verwendete Verriegelungsdorn 32 ist dadurch an die Hängebank 31 angepaßt, daß die Einbau- und Verriegelungsprofile der Verriegelungsnasen 32a des. Verriegelungsdorns 32 an die inneren Profile der Hängebank bzw. des Hängebank-NippeIs 31 angepaßt sind. Durch Wahl der geeigneten Kupplung 160 ist das Verriegelungs-übergangsstück, wie in Figur 2D dargestellt, an einem Verriegelungsdorn jeder beliebigen Größe und Form befestigbar.

Nach dem Einbau des Verriegelungsdorns 32 wird der Gerätezug mit dem Meßgerät 32, dem Kupplungsstück 42, der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41, der Sonde 43 und der Stützvorrichtung 44 zusammengebaut und mit der üblichen Einbauvorrichtung am elektrischen Drahtstrang 35 in die Verrohrung 30 des Bohrloches abgesenkt. Während des Absenkens des Geratezüges,ist die Äusgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 ausgefahren,und das Ausgangsventil, wie in Figur 7 dargestellt, geöffnet. Das Gewicht der Sonde 43 zusammen mit den damit verbundenen Teilen, wie der mit der Kraft der Ventilfeder 105 angekoppelten Ventil-Dorn-Einheit 104, schiebt die Ventil-Dorn-Einheit 104 in eine untere Stellung innerhalb des Übergangskopfes 70 und der Gehäusehülse 71 der Ausgleichsventil·- und Stoßdämferventil-Einheit 41, wie in Figur 7 dargestellt. Die Ventil-Dorn-Einheit 104 schiebt sich nach unten, bis die Anschlagschulter 122a des Federanschlags 122 mit der inneren ringförmigen Anschlagschulter 71a innerhalb des mit einem .Innenflansch versehenen unteren ■ Endes der Gehäusehülse 71 in Eingriff kommt. In dieser Stellung der Ventil-Dorn-Einheit wird eine Umgehungs-Verbindung

(By-pass) von der Bohrung 111 radial nach außen durch die Schlitze 112 und nach unten innerhalb der Schlitze vorbei am unteren Dichtring 115 in die Gehäusehülse 71 unterhalb des unteren Endes des Gehäuses 74 oberhalb des spaltringförmigen Federanschlags 121 und nach außen durch die Seiten-

■

öffnungen 123 ausgebildet. Das untere Ende der Bohrung 111

steht mit dem Durchfluß 132 der Sonde 43 in Verbindung, L _]

- 36 -

der sich durch das untere Ende der Sonde hindurch erstreckt, so daß eine Fluidströmung (By-pass) von.unterhalb der Sonde durch die gesamte Länge der Sonde und die Ventil-Dorn-Einheit nach außen durch die Seitenöffnungen 123 der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 ausgebildet wird. Dadurch wird das Absenken des Gerätezuges unterstützt und das Einbringen der Sonde in eine abgedichtete, verriegelte Stellung innerhalb des Verriegelungs-Übergangsstückes 33 ermöglicht, wie in den Figuren 2D und 2E dargestellt. Wenn sich·die Ventil-Dorn-Einheit nach unten schiebt, ermöglichen die Seitenöffnungen 92 der Einheit 41 das Einströmen von Fluiden in die durch die Bohr— abschnitte 85 und 90 innerhalb des Übergangskopfes 70 begrenzte Kammer am oberen Ende der Ventil-Dorn-Einheit 104.

Wie in Figur 7 dargestellt, bleibt die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 geöffnet, bis die Sonde vollständig in das Verriegelungs-Übergangsstück 33 eingeführt und darin verriegelt ist, weil zum Zusammendrücken der Feder 105 eine Kraft von etwa 111N erforderlich ist, während zum Einführen des Verriegelungsabschnitts 43c der Sonde in eine vollständig verriegelte Stellung, wie in den Figuren 2D und 2E dargestellt, eine Kraft von nur etwa 67N erforderlich ist. Der Verriegelungsabschnitt der Sonde wird durch die Bohrung des Verriegelungsdorns 32 in die Bohrung des Verriegelungs-übergangsstückes 33 innerhalb der Verriegelungsnasen 143 dieses Übergangsstückes eingeführt. Die konische Nockenfläche 43d am unteren Ende der Sonde kommt mit den Innenflächen der Verriegelungsnasen 143 in Eingriff und kämmt die Nasen, wie in Figur 9 dargestellt, nach außen, wodurch die Sonde nach unten geführt werden kann, bis die Verriegelungsnasen 143 mit der Verriegelungs-Ausnehmung 43e der Sonde ausgerichtet sind. Das Ausfahren der Verriegelungsnasen 143 bewirkt, wie aus Figur 10 ersichtlich, daß die Nockenflächen 143b der Verriegelungsnasen entlang der Nockenflächen 144a und 145a der Nockenhulsen 144 bzw. 145 nach außen gleiten. Zu dieser Auswärtsbewegung der Verriege-

L _J

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lungsnasen zwischen den Hülsen 144 und 145 muß die untere Hülse 145 gegen die Kraft der Feder 151 nach unten bewegt werden, weil die obere Hülse 144 durch die Anschlagschulter 14Od gegen eine Aufwärtsbewegung gesichert ist. Das die Hülse 145 tragende Betätigungsteil 150 wird soweit nach unten gedrückt und drückt dabei die Feder 151 zusammen, daß die Verriegelungsnasen 143 vollständig nach außen ausfahren können, so daß der Verriegelungsabschnitt 43c der Sonde 43 innerhalb der Nasen passieren kann, bis die Ausnehmung 43e des Verriegelurigsabschnitts 43 mit den Nasen 143 ausgerichtet ist. Die nach oben auf das Betätigungsteil 150 wirkende Kraft der Feder 151 hebt die Nockenhülse 145 gegen die obere Hülse 144 und drückt die Verriegelungsnasen 143 nach innen in die in den Figuren 2D und 10

'° dargestellten Verriegelungsstellungen zurück.

Während des normalen Einbaus des Systems wirkt die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 nicht als Stoßdämpfer. Wenn jedoch eine größere als die normale, nach

unten gerichtete Kraft auf das System ausgeübt wird, was beispielsweise als Folge eines zu raschen Absenkens des Gerätezuges auftreten kann, wobei sich der Gerätezug einschließlich des Meßgerätes 34 und des KupplungsStückes 42 beim Auftreffen auf den Verriegelungsdorn 32 nach unten zusammenschiebt, bewegt sich der Übergangskopf 70 zusammen mit der Gehäusehülse 71 nach unten, während die Sonde 43 mit der an der Sonde befestigten Ventil-Dorn-Einheit 104 durch den Eingriff des Halterings 44c mit der Stützschulter 172, wie in Figur 2C dargestellt, gegen eine Abwärtsbewegung gesichert ist. Der Ubergangskopf 70 und die Gehäusehülse 71 bewegen sich solange nach unten, bis der untere Rand 71b der Gehäusehülse 71 mit dem oberen Rand 130a des Kopfteils des oberen Sondenabschnittes 43a in Eingriff kommt. Durch die Abwärtsbewegung des Übergangskopfes 70 und

der Gehäusehülse 71 drückt der untere Rand des Gehäuseteiles 74a den spaltringförmigen Federanschlag 121 nach unten

r π

gegen die Stoßdämpfungsfeder 120. Die Teile des Spaltringes bewegen sich entlang des verjüngten Abschnittes bzw. der Ausnehmung 104d der Ventil-Dorn-Einheit 104 nach unten, wie in Figur 8 dargestellt. Die Stoßdämpfungsfeder 120 nimmt somit die Stoßbelastung auf und schützt das Meßgerät 34 vor einer Stoßbeschädigung.

Ein Hauptgrund für die erheblichen Anforderungen an die zum Auslösen der Sonde aus dem Verriegelungs-übergangstück 33 erforderliche Last (Kraft) liegt darin, daß die richtige Verriegelung der Sonde für das Bedienungspersonal des Systems vor den weiteren Schritten des Einbaus gewährleistet sein muß. Bei diesen weiteren Schritten könnte ein Druckunterschied entlang des Systems auftreten, durch den die Sonde wieder durchdas Bohrloch hochgetrieben wird. Die wesentlich größere zum Auslösen der Sonde erforderliche Kraft, wie die vorstehend erläuterten 900N, erlaubt es dem Bedienungspersonal, eine hinreichend große, an der Oberfläche

2Q zu messende Kraft nach oben auf den Drahtstrang auszuüben, um sicherzustellen, daß die Sonde 43 richtig verriegelt ist. Wenn eine derartige, nach oben gerichtete Kraft auf den Drahtstrang 35 ausgeübt wird, wird die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit in eine Stellung zusammengeschoben, die von der in Figur 7 dargestellten bis zu der in Figur 11 dargestellten Stellung, in der die Stoßdämpfungsfeder 120 nach oben zusammengedrückt ist, reichen kann. Wenn die nach oben gerichtete Kraft zum Prüfen der Sondenverriegelung kleiner ist als die zum Zusammendrücken der Stoßdämpfungsfeder 120 erforderliche Kraft, schiebt sich das System in die in Figur 7 dargestellte Stellung zusammen. Nach dem richtigen, vorstehend beschriebenen "Landen" können gegebenenfalls die Messungen mit dem Meßgerät 34 durchgeführt werden. Wenn beispielsweise der Druck in einem Bohrloch gemessen werden soll, das als Förderbohrloch bei der Sekundär- Gewinnung verwendet werden soll,

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- 39 -

wird der Druck in der Lagerstätte im Pumpbohrloch bzw. in den Pumpbohrlöchern erhöht, während die Messungen dann mit dem erfindungsgemäßen System im Förderbohrloch, in dem das System eingebaut ist, durchgeführt werden. Der Druck innerhalb des Bohrlochs wirkt nach oben durch den Durchfluß 132 der Sonde" 4 3., durch die Bohrung 111 der Ausgleichsventil- und Stoßdämpf er-E.inheit 41 und nach außen durch die radialen Schlitze 112 in den ringförmigen Raum (Durchfluß 113 zwischen der Ventil-Dprn-Einheit 104 und dem Gehäuse 74. Der

"Ό Druck breitet sich in dem ringförmigen Durchfluß 113 nach oben in die Ringkammer 81 im Übergangskopf 70 entlang der ebenen Oberfläche 103 aus, wie in Figur 3 dargestellt, und danach nach oben entlang der Ringkammer 81 in die radialen öffnungen ÖO und zur Längsbohrung 60 im KupplungSstück 42,

¹^ und schließlich ins Meßgerät 34. Eine derartige Druckausbreitung wird durch die Tatsache ermöglicht, daß das Ausgleichsventil geschlossen ist, wenn das Gewicht des Gerätezuges nach Abschluß der Verriegelung der Sonde im Verriegelungs-Übergangsstück 33 auf dem Verriegelungsdorn 32 auf-

liegt. Das Gewicht des Gerätezuges oberhalb der Ausgleichsventil- μηφ Stoßdämpfer-Einheit 41 reicht zum Zusammendrücken der Ventilfeder 105 aus, wodurch das Ausgleichsventil und der Stoßdämpfer in den in den Figuren 2A und 2B dargestellten Zustand gebracht werden, in dem die Schlitze 112 des Ventils sich in Längsrichtung zwischen der oberen O-Ring-Dichtung 102 und dem unteren Dichtring"115 erstrecken. Dadurch wird die Druckausbreitung auf den ringförmigen Durchfluß 113 beschränkt, durch den sich der Druck, wie beschrieben, nach oben ausbreitet.
30

Wie vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung des Verriegelungs-Übergangsstückes 33 ausführlich erläutert, werden durch eine Druckdifferenz entlang des Ringkolbens 142 des Verriegelungs-Übergangsstückes 33 der Ringkolben 142

und die Verriegelungsnasen 143 nach oben gedrückt und üben dabei aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Nockenflächen

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144a der oberen Nockenhülsen 144 und den oberen äußeren Nockenflächen 143b der Verriegelungsnasen 143 eine radiale, nach innen gerichtete Kraft auf alle Verriegelungsnasen aus. Je größer die Druckdifferenz ist, umso stärker ist der Eingriff zwischen dem Verriegelungs-übergangsstück 33 und der Sonde 34. Dadurch kann, obwohl die Sonde von einer Kraft in der Größenordnung von etwa 900N, abhängig von der speziellen Ausgestaltung von Sonde und Verriegelungs-übergangsstück, vom Verriegelungs-Übergangsstück gelöst werden kann, ein Druck im Bohrloch unterhalb des Verriegelungs-übergangsstückes wesentlich größere Drücke (Kräfte) auf bzw. über das Verriegelungs-Ubergangsstück und die verriegelte Sonde ausüben, ohne daß die Sonde gelöst und nach oben getrieben wird. Der Grund liegt darin, daß der Eingriff zwischen dem Verriegelungs-Übergangsstück und der Sonde in direkter Abhängigkeit von der Zunahme der über den beiden Teilen liegenden Druckdifferenz ebenfalls stärker wird.

Nach der Durchführung der Messungen durch das Meßgerät 34 und gegebenenfalls deren Aufzeichnung durch das Meßgerät 40 an der Oberfläche kann das erfindungsgemäße System wieder aus dem Bohrloch entfernt werden. Am Bohrlochkopf 23 wird eine Kraft nach oben auf den Drahtstrang 35 ausgeübt, der das Meßgerät 34, das Kupplungsstück 42, den übergangskopf 70 und die Gehäusehülse 71 der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 anhebt. Da die Sonde 43 und die Ventil-Dorn-Einheit 104 der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 aufgrund der Verriegelung der Sonde 43 mit dem Verriegelungs-Ubergangsstück 33 gegen eine Aufwärtsbewegung gesichert sind, bzw. festgehalten werden, wird die Einheit 41 zunächst in den in Figur 7 dargestellten Zustand zusammengeschoben. Danach kommt die Anschlagschulter 71a mit der Anschlagschulter 122a des Federanschlags 122 in Eingriff, wodurch der Federanschlag 122 angehoben und die Stoßdämpferfeder 120 gegen den spaltringförmigen Federanschlag 121 am oberen Ende der Stoßdämpferfeder gedrückt wird. Der

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312363Q .

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Federanschlag 121 kann sich wegen seines Eingriffs mit der Anschlagschulter 104e nicht auf der Ventil-Dorn-Einheit nach oben bewegen. Figur 11 zeigt die Relativstellung der . verschiedenen Teile der Ausgleichsventil- und StoßdämpferEinheit 41, nachdem die Stoßdämpfungsfeder 120 erheblich zusammengedrückt wurde. Der Federanschlag 122 wird solange gegen die Stoßdämpferfeder 120 angehoben, bis seine obere Kante mit dem unteren Rand bzw. dem Flansch 121a des Federanschlags 121 in Eingriff kommt/ wodurch die Ventil-Dorn-10

Einheit 104 mitgenommen und dadurch eine Kraft nach oben auf die Sonde 43 ausgeübt wird. Wenn die Kraft den erforderlichen Wert, beispiels 900N, übersteigt, klemmt der Verriegelungsabschnitt 43c am unteren Ende der Sonde 43 die Verriegelungsnasen 143 nach außen in die in Figur 9 dargestellten Stellungen und gibt damit die Sonde frei. Wie aus den Figuren 7 und Π zu entnehmen, ist die Ventil-Dorn-Einheit 104 während des gesamten Hochziehens der Sonde in geöffneter Stellung. Dadurch ist das Ausgleichsventil geöffnet und der mittlere Durchfluß 132 der Sonde mit den 20

Seitenöffnungen 123 verbunden, wodurch der Druck entlang und über die Sonde ausgeglichen wird, während sie aus ihrer abgedichteten, verriegelten Stellung im Verriegelungs-übergangsstück 33 hochgezogen wird. Durch die nach oben gerichtete Zugkraft auf den Gerätezug neigt die Sonde nach überwinden des ihrer Aufwärtsbewegung entgegengesetzten Verriegelungs- und Reibungswiderstandes dazu, sich ruckartig aufwärtszubewegen bzw. hochzuschnappen, wodurch die Ventil-Dorn-Einheit nach oben sowohl gegen die Ventilfeder 105 als auch gegen die Stoßdämpfungsfeder 120 verschoben wird, und zwar solange, bis die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 in die in Figur 8 dargestellte Stellung zusammengeschoben ist· Dabei steht die Schulter am oberen Rand T30a der Sonde 43 mit der nach unten gerichteten Anschlagschulter am unteren Rand 71b der GehäusehüT-se 71 der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 in

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Γ - 42 -

Eingriff, wodurch die Aufwärtsbewegung begrenzt wird. Die Energieabsorptions-C.harakteristik der beiden Federn 105 und 120 schützt somit das Meßgerät 34 vor einer Stoßbeschädigung aufgrund der durch die ruckartige Aufwärtsbewegung der Sonde wirkenden Kraft. Danach zieht das Gewicht der Son de und der mit ihr verbundenen Teile die Sonde und diese Teile wieder nach unten in die in Figur 7 dargestellten Stellungen, in denen das Ausgleichsventil geöffnet ist, während der Gerätezug im Bohrloch nach oben gezogen wird.

Wegen des teleskopartigen Aufbaus der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 ist eine Fluidströmung durch die Seitenöffnung 92 in die und aus den Teilen der Bohrung lochs um das obere Ende der Ventil-Dorn-Einheit 104 möglich. Somit können während der Aufwärtsbewegung der Ventil-Dorn-Einheit alle Fluide in diesen Bohrungsteilen durch die Seitenöffnung 92 ausgestoßen werden.

Nach dem Entfernen des Gerätezuges einschließlich der Sonde 43 aus dem Verriegelungsdorn 32 kann der Verriegelungs-

20■ dorn mit dem damit verbundenen Verriegelungs-übergangsstück 33 aus dem Nippel 31 der Hängebank entfernt werden. Dabei werden übliche Verfahren.und Vorrichtungen unter Verwendung eines Drahtstranges angewandt, um einen Eingriff mit dem Verriegelungsdorn 32 an der Lasche 161 herzustellen und den Verriegelungsdorn durch Hochziehen der Lasche 161 zu lösen, wobei sich die Verriegelungsansätze 164 nach innen zurückziehen können. Das Entfernen des Verriegelungsdorns 32 versetzt das Bohrloch wieder in den ursprünglichen Zustand.

Eine erfindungsgemäßa Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A ist in den Figuren 12 bis 16 dargestellt. Die Einheit 41A führt die gleichen Funktionen als Ausgangsventil und Stoßdämpfer durch wie die zuvor beschriebene Einheit 41. Bei der Einheit 41 werden die ineinander verschiebbaren Teile der Einheit durch die Anordnung der Federn derart verschoben, daß das Ausgleichsventil geöffnet wird. Im Gegensatz dazu werden bei der Einheit

- 43 -

41Α die ineinander verschiebbaren Teile der Einheit durch die Federn derart verschoben, daß das Ausgleichsventil geschlossen wird und dadurch eine zusätzliche Kraft vorgesehen ist, um das Ventil gegen die Fluidströmung geschlos-

sen zu halten. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Gerätezug einschließlich der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A in einem Bohrloch "gelandet" und verriegelt wird, in dem Flüssigkeit rund um den Gerätezug nach oben strömt. Unter- dieser besonderen Einsatzbedingung ist es schwierig, die Einheit 41 zur Ermöglichung einer By-pass Strömung zu öffnen und die Ventil-Dorn-Einheit 104 und das Gehäuse dieser Einheit in entgegengesetzten Richtungen wieder zu schließen, da beim Schließen des Ventils der Federkraft zusätzlich zum Widerstand der Fluidströmung entgegengewirkt werden muß.

Die Feder der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A zwingt das Ventilgehäuse nach unten in eine Stellung, in der das Ventil geschlossen ist und macht dadurch die Feder-

kraft zusammen mit dem Gewicht des Gerätezuges verfügbar, um den Gerätezug zum Schließen des Ventils gegen die Flüssigkeitsströmung wieder nach unten abzusenken.

Mit Ausnahme einiger Teile sind die Teile der Ausgleichs-

ventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A mit denjenigen der vorstehend beschriebenen Einheit 41 vollständig oder im wesentlichen identisch. Die identischen Teile werden nachstehend mit den gleichen, vorstehend verwendeten Bezugszeichen versehen, während die Bezugszeichen der lediglich im wesentli-30

chen identischen Teile mit dem Zusatz "A" versehen werden.

Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit 41A von Figur ist eine ineinanderschiebbare Einheit, die wie die Einheit

mehrere Relativstellungen der ineinanderschiebbaren Teile 35

in Längsrichtung einnehmen kann, um ihre Funktionen als Ausgleichsventil und Stoßdämpfer zu erfüllen. Die Einheit 41A

weist eine äußere Röhre mit der Ventilführung bzw. dem Verteiler 72, dem Gehäuse (Büchse) 74 und der Gehäusehülse 71 auf, die an ihrem oberen Ende mit dem unteren Abschnitt des Gehäuses 74 verschraubt ist. Der Verteiler 72 weist am oberen Ende eine sich nach oben öffnende Blindbohrung 75 auf, durch die das obere Ende der Einheit 41A mit den radialen öffnungen 80 in Verbindung steht, die ihrerseits in die Ringkammer 81 zwischen dem Gehäuse 74 und dem verjüngten Abschnitt der Außenwand des Verteilers 72 münden. Wie vor- ^ stehend anhand der Einheit 41 beschrieben, erstreckt sich die Ringkammer 81 innerhalb des Gehäuses 74 bis an das untere Ende des Verteilers 72 und ermöglicht eine Aufwärtsströmung um den Verteiler 72 in der Ringkammer 81 zu den radialen öffnungen 80. Der Verteiler 72 und das Gehäuse 74 sind miteinander verschweißt, und es ist eine Seitenöffnung 92 zur Bohrung 90 vorgesehen, so daß beim Betrieb des Ventils keine Fluide eingeschlossen werden können, die das teleskopartige Ineinanderschieben der Teile der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A·behindern würden. Inner-

halb des unteren Abschnitts des Verteilers 72 ist eine O-Ring-Dichtung 102 angeordnet, die eine fluiddichte Abdichtung gegen den oberen Abschnitt der Ventil-Dorn-Einheit 104A ausbildet, so daß eine Fluidströmung nach oben entlang des Ventils innerhalb des Gehäuses 74 in die Ring-

kammer 81 umgeleitet wird, die mit den in die obere mittlere Bohrung 75 führenden radialen öffnungen 80 in Verbindung steht. Die Ventil-Dorn-Einheit 104A ist in die Hülse des Gehäuses 74 einschiebbar und dient dabei einerseits als Ventil und überträgt andererseits Längskräfte während der Funk-

tion der Einheit 41a als Stoßdämpfer. Der obere Abschnitt der Ventil-Dorn-Einheit 104A gleitet innerhalb der Bohrung des Verteilers 72. Die oberhalb des Ventils in der Bohrung 90 eingeschlossenen Fluide . können durch die Seitenöffung entweichen und behindern dadurch den Betrieb des Ventils

nicht. Die Ventil-Dorn-Einheit 104A weist radiale Schlitze 112 von der mittleren Bohrung 111 durch die Wand der Ventil-

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r . ■ . . ■

- 45 -

' Dorn-Einheit 1Ο4Α auf. Wenn sich das Ventil in der offenen Stellung von Figur 12 befindet, fließt die Umgehungs-(Bypass-) Strömung von der mittleren Bohrung 111 durch die Schlitze 112 nach außen und verläßt die Einheit 41A durch die Seitenöffnung 123 der Gehäusehülse 71. Unterhalb der Längsschlitze 112 ist ein spaltringföritiiger oberer Federanschlag 121 um die-Ventil-Dorn-Einheit 104A angeordnet. Das obere Ende der Stoßdämpfungsfeder 120A steht mit der unteren Fläche des Federanschlags 121 in Eingriff. Das

^ untere Ende der Feder 12OA steht mit der oberen Endfläche eines röhrenförmigen Federanschlags (Puffers) 122A in Eingriff, der verschiebbar um die Ventil-Dorn-Einheit 104Ά gepaßt ist und einen verbreiterten Kopfabschnitt aufweist, der mit einem am unteren Abschnitt der Gehäusehülse 71 ausgebildeten inneren Flansch 71A in Eingriff bringbar ist, und damit die Abwärtsbewegung des Puffers innerhalb des Gehäuses begrenzt. Der Puffer erstreckt sich unter das untere Ende der Gehäusehülse 71 und ist in seiner Funktion als Stoßdämpfer mit dem Kopfteil der Kupplung 130 in Ein-

griff bringbar. Wie in Figur 13 dargestellt, weist der Puffer 122A gegenüberliegende Fenster 122B in Längsrichtung auf. In jedem Fenster 122B ist ein Verschlußlager 122C angeordnet. In einem Fenster 122E in jedem der Verschlußlager 122C ist ein radial beweglicher Verschlußzapfen 122D ange-

ordnet. Der Innenteil jedes der Verschlußzapfen 122D ist mit einem in der Ventil-Dorn-Einheit 104A ausgebildeten äußeren, ringförmigen Zapfenaufnehmer 104B in Eingriff bringbar. Der Außenteil jedes der Verschlußzapfen. 122B ist mit einem inneren Zapfenaufnehmer 71A im unteren Ende der

Gehäusehülse 71 in Eingriff bringbar. Die Fenster 122B des Puffers sind in Längsrichtung länger als die Verschlußlager 122C, so daß der Puffer in Längsrichtung unabhängig von den Verschlußlagern 122C und den Verschlußzapfen 122D beweglich ist«, Dadurch kann die Stoßdämpfung durch die Feder 120A

'

erfolgen, ohne daß sich Verschlußzapfen und Verschlußlager bewegen. Durch die Verschlußzapfen 122D läßt sich die Ven-

til-Dorn-Einheit 104A während des Einbaus eines Gerätezuges einschließlich der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A in ein Bohrloch in einer Mittelstellung in Längsrichtung verriegeln, in der die Schlitze 112 des Ausgleichs-Ventils teilweise geöffnet sind- Der Zapfenaufnehmer 104B weist am oberen Ende eine nach oben und außen abgeschrägte Nockenfläche zum Ausfahren der Verschlußzapfen 122D auf, so daß die Verschlußzapfen nach dem Einbringen des Gerätezuges und dem Schließen des Ausgleichsventiles aus den in Figur 12 dargestellten Verriegelungsstellungen gelöst werden können.

Die Feder. 120A dient sowohl als Stoßdämpferfeder als auch als Rückholfeder, um das Ausgleichsventil durch Ausüben einer Längskraft zwischen der Ventil-Dorn-Elnhelt 104A und der auf die Einheit 104A teleskopartig nach unten strebenden Gehäuse hülse 71 geschlossen zu halten.

Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A ist vor dem Einbringen eines Gerätezuges in ein Bohrloch in der glei

chen Weise wie die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit

41 mit dem Gerätezug verbunden. Die Ventil-Dorn-Einheit 1O4A der Einheit 41Awird in die Einbausteilung gebracht, in der das Ausgleichsventil, wie in Figur 12 dargestellt, teilweise geöffnet ist. Durch Verändern der Längsstellung der Ven-25

til-Dorn-Einheit 104A innerhalb des Gehäuses werden die Verschlußzapfen 122D mit dem Zapfenaufnehmer 104B um die Ventil-Dorn-Einheit 104A und mit dem Zapfenaufnehmer 71B der Gehäusehülse 71 ausgerichtet. Danach wird ein Werkzeug, wie

ein Schraubenzieher, durch die Löcher 71C in die Gehäusehül-30

se 71 eingeführt, um die Verschlußzapfen.122D nach innen zu drücken, bis die Innenteile der Zapfen mit dem Zapfenaufnehmer 104B auf der Ventil-Dorn-Einheit 104A in Eingriff kommen und damit die Einheit in der Einbaustellung verriegeln. Die Feder 120A ist hinreichend stark zusammengedrückt, um die Ventil-Dorn-Einheit 104A und die Gehäusehülse 71 mit ausreichender Kraft zum Festhalten der Zapfen 122D in der

Ψ- 1

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inneren Verriegelungsstellung in unterschiedliche Richtungen zu pressen. Die untere Endfläche des Zapfenaufnehmers 1O4B stellt einen festen .Anschlag dar, der die Verschlußzapfen 122D nicht nach außen .kämmt, so daß diese verriegelt bleiben, bis die Gehäusehplse zum Lösen der Verschluß zapfen angehoben wird» Während sich die Einheit 41A in der" in Figur 12 dargestellten, verriegelten, teilweise geöffneten Einbaustellung befindet, wird der Gerätezug in das Bohrloch abgesenkt, wobei die im Bohrloch befindlichen Fluide in der mittleren Bohrung 111 der Ventil-Dorn-Einheit 1O4A durch den Gerätezug nach oben fließen. Die Fluide in der mittleren Bohrung 111 fließen durch die Schlitze 112 nach außen und nach unten in die Gehäusehülse 71 oberhalb des oberen Federanschlags 121; danach, verlassen die Fluide die Gehäusehülse durch die Seitenöffnungen 123. Die Fluide können auch in der Ringkammer .81 um die Ventil-Dorn-Einheit nach oben fließen, danach durch die radialen Öffnungen 80 und durch die Bohrung 75 nach oben die Einheit verlassen. Der Gerätezug kann auf diese Weise mühelos in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch abgesenkt werden, während die Flüssigkeit bzw. die Fluide durch die Ventil-Dorn-Einheit 41A geleitet werden (By-pass).

Wenn der. Gerätezug, wie vorstehend beschrieben,· im Bohrloch "gelandet¹ und verriegelt ist, wird die Ausgleichsventil-urid Stoßdämpfer-Einheit 41A aus der Verriegelungsstellung von Figur 12 gelöst, bevor das Ausgleichsventil vollständig geschlossen wird, wobei die Fluide nur durch die Einheit 41A zur Bohrung 75 am oberen Ende dieser Einheit fließen können und nicht durch das Ausgleichsventil. Durch eine nach oben gerichtete Kraft auf den Gerätezug werden der Verteiler 72 und der Übergangskopf 70 relativ zur Ventil-Dorn-Einheit 104A angehoben, die durch die Verbindung der Sonde mit dem Verriegelungsdorn 32, wie in den Figuren 1 und 2D dargestellt, gegen eine Aufwärtsbewegung gesichert ist.

Das untere Ende der Feder 120A drückt den Puffer 122A nach unten und übt damit eine nach unten gerichtete Kraft über

L -J

die Verschlußlagcr 122C auf die Verschlußzapfen 122D auf, die mit der unteren Fläche des Zapfenaufnehmers 71B der Hülse 71 in Eingriff stehen. Die Aufwärtsbewegung des Gehäuses 74 einschließlich der Hülse 71 hebt die Verschlußzapfen 122D, die Verschlußlager 122C und den Puffer 122A relativ zur Ventil-D.ofn-E.inheit 104A an, so daß die Ver— schlußzapfen 122D von den Nockenflächen am oberen Ende des Zapfenaufnehmers 104B in der Außenfläche der Ventil-Dorn-Einheit 104A nach außen gekämmt werden. Wenn die Verschlußzapfen vollständig aus dem Zapfenaufnehmer 104B nach außen gekämmt (mitgenommen) sind, kommt daa Gehäuse frei und bewegt sich auf der Ventil-Dorn-E.inheit 104A teleskopartig nach oben und drückt dabei die Feder 12OA in die in Figur 14 dargestellte Stellung zusammen, in der das By-pass-Ventil der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit vollständig geöffnet und die Feder 120A vollständig zusammengedrückt sind. Die Hubkraft wird danach weggenommen, so daß sich die Feder 120A ausdehnen und dabei eine nach unten gerichtete Kraft auf die " Geräte oberhalb der

nn

Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A ausüben kann, so daß sich das Gehäuse 74 zusammen mit dem Puffer 122A, den VerSchlußzapfen 122D und den Verschlußlagern 122C teleskopartig nach unten in die in Figur 15 dargestellte Stellung bewegt. Der Kopf 70 mit dem Gehäuse 74 bewegt sich

25

über das obere Ende der Ventil-Dorn-E.inheit 104A hinaus nach unten in die in Figur 15 dargestellte Stellung, in der der vom Gehäuse aufgenommene Dichtring 115 sich unterhalb der Schlitze 112 befindet, wodurch die Schlitze 112 von den By-pass-Seitenöffnungen 123 abgetrennt werden,

30

während sie gleichzeitig entlang des oberen Abschnitts der Ventil-Dorn-Einheit mit der Ringkammer 81 verbunden werden. Die Ringkammer 81 führt zu den radialen Öffnungen 80/· die mit der oberen mittleren Bohrung 75 des Ventils in Verbindung stehen, so daß das By-pass-Ventil geschlossen und

35

eine Verbindung mit der mitbleren Bohrung 75 am oberen Ende der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41Aaus-

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gebildet wird. Beim Verschieben der einzelnen Teile der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A zwischen der gelösten, vollständig geöffneten Stellung von Figur 14 und der geschlossenen Stellung, von Figur 15 bewegen sich die Verschlußzapfen i22D mit dem Gehäuse aus einer Stellung oberhalb des Zapfenaufnehmers 1O4B nach unten in eine Stellung unterhalb des Zapfenaufnehmers 1O4B. Die Verriegelungszapfen 122D bewegen sich nicht nach innen in die Ausnehmung bzw. den Zapfenaufnehmer 1O4B, weil sie zwischen den oberen Enden der Fenster 122E der Verschlußlager 122C und dem unteren Ende des Zapfenaufnehmers 71B in der Hülse 71 eingeklemmt sind. Sobald die verriegelte Einbaustellung von Figur 12 gelöst ist, können die Verschlußzapfen 122D nicht mehr wieder verriegelt werden. Die einzige Möglich-

¹S keit, die Verschlußzapfen wieder zu verriegeln, besteht darin, die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A zur Oberfläche zu schaffen, wo ein durch die Löcher 71C eingeführtes Werkzeug zum erneuten Verriegeln der Verschlußzapfen verwendet wird.

Falls aus irgendeinem Grunde das By-pass-Ventil wieder geöffnet werden soll, wird eine Kraft nach oben auf den Gerätezug oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A ausgeübt, wodurch der Kopf 70 mit Gehäuse 74 wieder nach oben in die Stellung von Figur 14 angehoben wird, in der die Schlitze 112 mit den Seitenöffnungen 123 des Ausgleichsventils in Verbindung stehen. Danach wird die Feder 120A zusammengedrückt, so daß sich die Feder nach dem Wegnehmen der Hubkraft ausdehnt und das Gehäuse wieder nach unten in die Stellung von Figur 15 bewegt wird, in der das Ausgleichsventil wieder geschlossen ist. Da die Feder 120A eine nach unten gerichtete Schließkraft ausübt, kann das Ausgleichsventil sogar in Gegenwart nach oben strömender Flüssigkeit im Bohrloch geöffnet und wieder geschlossen werden.

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Figur 16 zeigt den Betriebszustand der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41A beim Aufnehmen eines Stoßes, beispielsweise wenn der Gerätezug aus dem Bohrloch gezogen wird und das Verriegelungssystem plötzlich gelöst wird, wobei der dadurch ausgelöste Rückstoß den Gerätezug ruckartig nach oben bewegt. Das gesamte Gehäuse mit dem oberen Federanschlag 121, den Verschlußzapfen 122D und den Verschlußlagern 122D kann in Längsrichtung fest bleiben. Die Ventil-Dorn-Einheit 104A bewegt sich nach oben in die in Figur 16 dargestellte obere Endstellung. Durch die Aufwärtsbewegung der Ventil-Dorn-Einheit kommt das obere Ende der Kupplung 130 mit der unteren Kante des Puffers 122A in Eingriff, drückt den Puffer nach oben und hebt das untere Ende der Feder 120A an, wodurch die Feder zusammengedrückt wird, bis sich die verschiedenen Teile in den in Figur 16 dargestellten Stellungen befinden. Da die Fenster 122B des Puffers wesentlich länger sind als die Verschlußlager 122C, kann sich der Puffer nach oben bewegen und die Feder zusammendrücken, während die Verschlußzapfen 122D und die Verschlußlager 122C wegen des Eingriffs der Verschlußzapfen mit dem Zapfenaufnehmer 71B des Gehäuses in Längsrichtung festgehalten werden. Die nach oben gerichtete Kraft auf die Kupplung 130 wird über den Puffer auf die sich zusammendrückende Feder ausgeübt, so daß die Feder den Stoß aufnimmt und die Geräte, beispielsweise die im Gerätezug oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit angeordneten Meßinstrumente, schützt.

Das System wurde vorstehend beispielsweise mit einem Meßgerät 34 zur Druckmessung beschrieben. Selbstverständlich können aber auch andere Betriebszustände des Bohrloches gemessen werden, beispielsweise die Fluid-Strömungsrate_? Dabei kann ein Meßgerät, verwendet werden, das oberhalb des Meßgerätes eine Fluidströmung zurück in die Verrohrung 30 und in der Verrohrung an die Oberfläche ermöglicht.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B ist in den Figuren 17 bis 21 dargestellt. Diese Einheit erfüllt die gleichen Funktionen als Ausgleichsventil und Stoßdämpfer wie die vorstehend beschriebenen Einheiten 41 und 4IA. Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit 41B ist unter Federdruck geöffnet, so daß das Ventil beim Einbringen der Einheit in ein Bohrloch innerhalb eines Gerätezuges geöffnet bleibt, bis der Gerätezug, wie vorstehend erläutert, im Bohrloch "gelandet" und verriegelt ist. Durch den Aufbau der Einheit 41B wird sichergestellt, daß das Ausgleichsventil beim Einfahren der Sonde 43 in das Verriegelungs-Übergangsstück 33 geöffnet bleibt. Das Ventil wird beim Anheben des Gerätezuges geschlossen, um Druckmessungen und dergleichen vornehmen zu können und kehrt in die geöffnete Stellung zurück, sobald die Hubkraft weggenommen wird, wobei die Feder zusammen mit dem Gewicht der darüberliegenden Geräte das Gehäuse wieder über das Ventil nach unten drückt und das Ausgleichsventil wieder öffnet. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann dabei sowohl während des Einbaus als auch während der Entnahme des Gerätezuges ein Stoß aufgenommen werden. Sowohl die nach oben als- auch die nach unten gerichteten Stoßkräfte werden von der Feder der Einheit auf-• genommen (gedämpft), die das Ventil betätigt und als Stoßdämpfer dient.

In Figur 17 ist die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B in der geöffneten Stellung dargestellt. Sie weist einen Übergangskopf 200, ein Gehäuse-Kupplungsteil 202 und eine Stoßdämpferfeder-Führung 203 auf. Die Kopf- und Gehäuseteile der Einheit passen teleskopartig über eine Ventil- - Dorn-Einheit 204 und sind in Längsrichtung darauf beweglich. Die Ventil-Dorn-Einheit 204 und die Kopf- und Gehäuseteile 200, 202 und 203 sind unter Federspannung durch eine Feder 205, die auch als Stoßdämpfer dient, miteinander gekoppelt.

Die Feder drückt den Kopf 200, das Gehäuse 202 und die Feder-

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führung 203 auf der Vefitil-Dorn-Einheit 204 teleskopartig nach unten bis in die in Figur 17 dargestellte Stellung mit geöffnetem Ventil. Der Kopf 200, das Gehäuse 202 und die Federführung 203 können gegen die Federkraft auf der Ventil-Dom-Einheit 204 in die in Figur 18 dargestellte Stellung mit geschlossenem Ventil angehoben werden. Das obere Ende des Übergangskopfes 200 ist auf den unteren, verjüngten Abschnitt der Gerätezug-Kupplung 42 aufgeschraubt. Der von der Kupplung 42 aufgenommene Dichtring 64 dichtet zwischen der Kupplung und dem Übergangskopf ab. Das untere Ende der Ventil-Dorn-Einheit 204 ist in eine am oberen Endabschnitt 130 der Sonde 43 befestigte Kupplung 210 eingeschraubt.

Wie in Figur 17 dargestellt, weist der Übergangskopf 200 eine nach oben offene Blindbohrung 211 auf,die in die Bohrung 60 der Kupplung 42 mündet, um, wie vorstehend beschrieben, Fluiddruck und Temperaturmessungen an mit dem Gerätezug verbundene Instrumente weiterzuleiten. Eine Seitenöffnung 212 mündet vom unteren Ende der Bohrung 211 in einen Längs— schlitz 213, der im wesentlichen über die ganze Länge des Übergangskopfes 200 gefräst und von einer an den Kopf angeschweißten Längsplatte 214 abgeschlossen ist. Der Längsschlitz 213 ist ein abgestufter Schlitz entlang der zur Aufnahme der Abschlußplatte ausgebildeten Außenwand des Übergangskopfes, so daß der äußere Abschnitt des Schlitzes.geschlossen ist, während der innere Längsabschnitt zur Ausbildung einer Verbindung von der Ventil-Dorn-Einheit 204 zur Bohrung 211 entlang des Übergangskopfes 200 offen ist. Der Kopf 200 weist eine unten offene Blindbohrung 215 auf, in die

^ou der obere Endabschnitt des Ausgleichsventiles hineinragt.

Die Bohrung 215 ist entlang ihres Mittelabschnittes 220 verbreitert, wodurch ein ringförmiger Durchfluß innerhalb des Kopfes 200 um den oberen Abschnitt des Ausgleichsventiles ausgebildet wird. Im Kopf 200 sind drei im Abstand entlang

des ümfangs angeordnete Fenster 221 ausgebildet, die in den Durchfluß münden und damit eine erhebliche Strömungsausbrei-

tung von der Bohrung 215 des Kopfes nach außen um den Kopf ermöglichen, so daß bei geöffnetem Ventil ein rascher Druckausgleich innerhalb des Bohrloches stattfinden kann. Der Durchmesser der Bohrung 215 verjüngt sich entlang eines Abschnittes unterhalb des durch den verbreiterten Abschnitt 220 ausgebildeten Durchflusses' wodurch ein ringförmiger Innenflansch 222 mit einer ringförmigen Ausnehmung ausgebildet wird, in der ein Dichtring 223 in abdichtendem Eingriff mit der äußeren Oberfläche des Ausgleichsventiles 204 angeordnet ist. Der Übergangskopf weist eine Seitenöffnung 224 auf, die zwischen dem durch die Längsschlitze 213 gebildeten Kanal und der Bohrung 215 des Übergangskopfes unterhalb dem Innenflansch 222 und dem Dichtring 223 mündet, wodurch eine durchströmbare Verbindung von der Bohrung 215 des Übergangskopfes um das Ausgleichsventil 204 entlang des Kanals 213 in die Bohrung 211 des Übergangskopfes ausgebildet wird. Wie aus den Figuren 17 bis 20 ersichtlich, weist der Übergangskopf 200 drei oberhalb der Durchflußfenster 221 im Abstand entlang des Umfangs um den Kopf angeordnete und in Längsrichtung ebene

Außenflächen 225 auf. Wie beispielsweise aus den Figuren 17 und 19 ersichtlich, sind am oberen Endabschnitt des Kopfes ebenfalls drei im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Abflachungen 230 vorgesehen, die entlang des Umfangs jeweils abwechselnd zwischen den ebenen Außenflächen 225 oberhalb

der Fenster 221 angeordnet sind. Die Abflachungen 230 sind zum Zusammenbau und Auseinanderbau der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B mit einem Werkzeug, wie einem Schraubenschlüssel, in Eingriff bringbar. Die durch die

ebenen Außenflächen 225 und die Abflachungen 230 bewirkte 30

. Verringerung des Querschnitts des Kopfes verringert die bei hohen Strömungsraten von Fluiden durch die Fenster 221 nach oben auftretende Tendenz zum Anheben der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit, wobei gegebenenfalls der Gerätezug

nach oben gezogen und die Sonde aus dem Verriegelungs-35

Übergangstück gelöst wird. Bei allen getesteten Durchflußra-

ten verhinderten die Abflachungen am Übergangskopf das Anhöben des Geräfcezuyes durch nach oben strömende Fluide.

Wie aus den Figuren 17 und 18 ersichtlich, ist das Gehäuse-Kupplungsteil 202 mit dem unteren Ende des Übergangskopfes. 200 verschweißt. Das Kupplungsteil weist einen verjüngten oberen Endabschnitt 231 auf, der in einen verbreiterten unteren Endabschnitt der Bohrung 215 des Übergangskopfes um das Ausgleichsventil 204 paßt. Der untere Abschnitt des Kupplungsteiles 202 weist einen inneren, ringförmigen Flansch auf. In eine innere, ringförmige Ausnehmung dieses Flansches ist ein Dichtring 232 eingepaßt, der gegen die äußere Oberfläche des Ausgleichsventils 204 abdichtet. Die Bohrung durch das Kupplungsteil 202 oberhalb des inneren Flansches des Kupplungsteiles und der obere Endabschnitt der Bohrung 215 des Übergangskopfes weisen einen größeren Durchmesser als das Ausgleichsventil 204 auf, wodurch ein ringförmiger Durchfluß innerhalb des Kupplungsteiles oberhalb des Dichtringes 232 und innerhalb des Übergangskopfes um das Ausgleichsven-

til herum ausgebildet wird. Der Durchfluß innerhalb der Bohrung 215 des Übergangskopfes um den oberen Endabschnitt des Ausgleichsventiles herum verhindert den Einschluß von Fluiden, was die Auf- und Abwärtsbewegung des Ausgleichsventils im Übergangskopf behindern würde. Der Durchfluß inner-

halb des KupplungsStückes 202 um das Ausgleichsventil herum ermöglicht eine durchgehende Verbindung in die Seitenöffnung 224 am unteren Ende des Übergangskopfes, die in den durch die Längsschlitze 213 ausgebildeten Durchflußkanal

führt. Dadurch wird eine durchgehende Fluidverbindung von 30

der Bohrung des Ausgleichsventiles in das Kopfende der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B ausgebildet.

Die Ventil-Dorn-Einheit 204 weist eine unten offene Blindbohrung 233 auf, die mit ihrem oberen Ende im oberen Endabschnitt der Ventil-Dorn-Einheit endet. Weiterhin weist die Ventil-Dprn-Einheit 204 mehrere im Abstand entlang des Um-

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fangs angeordnete Längsschlitzte 234 auf, die die Bohrung/ der Ventil-Dorn-Einheit mit dem durch die Bohrung 220 ausgebildeten Durchfluß verbinden, wenn das Ventil, wie in Figur dargestellt, geöffnet ist, um einen Druckausgleich zwischen der Ventilbohrung und dem Aussenraum durch die Fenster 221 herbeizuführen. Die Durchflußschlitze 234 sind zwischen dem oberen Dichtring 223 und dem unteren Dichtring 232 innerhalb des Übergangskopfes 200 und des Kupplungsteiles 202 angeordnet. Dadurch wird, wenn das Ventil, wie in Figur 19 dargestellt, geschlossen ist, eine FIuidströmung von der Ventilbohrung durch die Fenster 221 des Übergangskopfes in den Außenraum verhindert.

Wie in den Figuren 17 und 18 dargestellt, verjüngt sich die . Ventil-Dorn-Einheit 204 entlang eines Mittelabschnittes und bildet dadurch eine äußere, ringförmige Ausnehmung 235 für einen spaltringförmigen Federanschlag 240, der mit dem oberen Ende der Stoßdämpferfeder 205 in Eingriff steht. Die Ausnehmung 235 ist langer als die Flanschteile des Spaltringes und ermöglicht eine begrenzte Bewegung des Spaltringes auf der Ventil-Dorn-Einheit in Längsrichtung. Die Oberkante des spaltringförmigen Federanschlages 240 steht mit der Unterkante des Gehäuse-Kupplungsteiles 202 in Eingriff. Das untere Ende der Feder 205 steht mit der oberen Kante eines Federan-Schlages oder Puffers 241 in Eingriff, dessen mit einem Außenflansch versehener oberer Endabschnitt durch den mit einem Innenflansch versehenen unteren Endabschnitt 242 der Federführung 203 innerhalb der Federführung gehalten wird. Der Federanschlag 241 erstreckt sich bis über das untere Ende der Federführung 203 hinaus, so daß die Unterkante des Feder~ anschlags 241 mit der Oberkante der Kupplung 210 in Eingriff bringbar ist, wodurch die Unterkante der Federführung 203 im Abstand von der Oberkante der Kupplung 210 gehalten wird, wie aus Figur 17 ersichtlich. Die Ventil-Dorn-Einheit 204 weist am unteren Ende der äußeren, ringförmigen Ausnehmung 235 eine nach oben gerichtete, äußere, ringförmige Anschlagschul-

ter 243 auf, die die Abwärtsbewegung des spaltringförmigen Federanschlags 240 auf der Ventil-Dorn-Einheit 204 begrenzt. Ebenso weist die Ventil-Dorn-Einheit 204 eine nach unten gerichtete, äußere, ringförmige Anschlagschulter 244 auf, die die Aufwärtsbewegung des Federanschlags oder Puffers 241 begrenzt. Die Feder 205 wird zwischen dem Spaltring 240 und dem Federanschlag 241 derart zusammengedrückt, daß die Feder auch dann, wenn sich der Spaltring 240 und die Anschlagschulter 241 in. entgegengesetzten Endstellungen be-

finden, eine hinreichende Kraft zum Festhalten

der Ventil-Dorn-Einheit-204 in ihrer oberen, geöffneten Stellung ausübt. Das gilt auch dann, wenn die in Figur 1 dargestellten Teile des Gerätezuges unterhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41 bzw. 41B mit dieser Ein- heit verbunden sind, so daß das Ausgleichsventil geöffnet bleibt, wenn der Gerätezug in ein Bohrloch eingefahren wird. Die Ventil-Dorn-Einheit 204 weist an gegenüberliegenden Seiten Abflachungen 245 zum Eingriff mit einem zum Zusammenbau oder Auseinanderbau der Einheit verwendeten Schraubenschlüssei oder dergleichen auf.

In Betrieb ist die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer- Einheit 41B, wie in Figur 1 dargestellt, mit einem Gerätezug verbunden. Sie stellt einerseits den Druckausgleich entlang des Bohrloches während des Einbaues und Ausbaues des Gerätezuges her und wirkt andererseits als Stoßdämpfer zum Schutz der Instrumente während der Handhabung des Gerätezu- ! ges. Wenn die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit mit

dem Gerätezug verbunden ist und der Gerätezug in das Bohrloch abgesenkt wird, ist die Kraft der Feder 205 hinreichend groß, um die Ventil-Dorn-Einheit 204 in der in Figur 17 dargestellten, oberen, geöffneten Stellung zu halten. Die Feder 205 ist zwischen dem Spaltring 240 am oberen Ende und dem Federanschlag 241 am unteren Ende eingeschlossen. Das obere Ende der Feder hält den um die Ventil-Dorn-Einheit 204 gepaßten Spaltring 240, und die.Ventil-Dorn-Einheit 204 befin-

det sich in der in Figur 17 dargestellten oberen Endstellung und trägt die einstellbare Sonde 43, die an der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer- Einheit 41B hängt. Während des Absenkens des Gerätezuges einschließlich der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer- Einheit in das Bohrloch, gelangen die durch die Bohrung 233 der Ventil-Dorn-Einheit 204 nach oben fließenden Fluide durch die Längsschlitze 234 nach außen in den durch die Bohrung 220 gebildeten Durchfluß innerhalb des Übergangskopfes 200. Die Fluide treten durch die radialen Fenster 221 aus dem Übergangskopf wieder in das Bohrloch aus. Dadurch wird der Aufbau einer Druckdifferenz zwischen dem Bohrloch und der Bohrung durch den Gerätezug, die das Absenken des Gerätezuges beeinträchtigen würde, verhindert. Die nach dem Einbringen der Sonde in das Verriegelungs-Übergangstück 33 vom Verriegelungs-Übergangsstück 33 auf die Sonde ausgeübte, nach oben gerichtete Reaktionskraft bewirkt eine nach oben gerichtete Kraft auf die Ventil-Dorn-Einheit 204, die zusammen mit der Kraft der Feder 205 gewährleistet, daß das Ausgleichsventil geöffnet bleibt. Dies ist zu diesem Zeitpunkt der Handhabung des Gerätezuges wichtig, da das Einbringen der Sonde in den begrenzten Durchfluß durch das Verriegelungs-übergangsstück bei einem mit Flüssigkeit gefüllten Bohrloch eine Druckdifferenz hervorrufen kann, die in Abwesenheit eines Druckausgleichsventiles das Einführen der Sonde stören würde.

Die bei und nach dem Einbringen der Sonde in das Verriegelungs-Übergangsstück auftretenden Stoßkräfte werden von der auch das Ventil betätigenden Stoßdämpferfeder 205 aufgenommen; damit werden dielnstrumente im Gerätezug oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit 41B geschützt. Eine derartige Stoßkraft kann beispielsweise durch das plötzliche Stoppen der Abwärtsbewegung der Sonde hervorgerufen werden. Dies hat zur Folge, daß die direkt mit der Kupplung

210 verbundene Ventil-Dorn-Einheit 204 ebenfalls ihre Abwärtsbewegung stoppt, während sich der Übergangskopf 200 zu-

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- 58 -

sammen mit dem durch das Kupplungsteil 202 und die Federführung

203 ausgebildeten Gehäuse teleskopartig nach unten über die Ventil-Dorn-Einheit schiebt, bis die untere Kante des unteren Abschnitts 242 der Federführung 203 mit der oberen Kante der Kupplung 210 in Eingriff kommt. Die Unterkante des Kupplungsteils 202 drückt den Spaltring 240 nach unten auf die Ventil-Dorn-Einheit 2o4 und drückt die Feder 205 zusammen. Das untere Ende der Feder 205 kann sich wegen des Eingriffs mit dem oberen Ende des auf der Kupplung 210 ruhenden Federanschlags 241 nicht nach unten bewegen. Die Kompression der Feder 205 nimmt die Stoßkraft auf.

Nach dem korrekten "Landen" und Verriegeln des Gerätezuges einschließlich der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B im Bohrloch können gegebenenfalls die vorstehend erläuterten Messungen durchgeführt werden. Dazu wird das Umgehungsventil (By-pass-Ventil) geschlossen, so daß die verschiedenen Betriebszustände durch die Einheit 41 Ban die Meßgeräte bzw. Instrumente weitergeleitet werden. Der Druck unterhalb des Ausgleichsventils wird jederzeit an die Geräte oberhalb des Ventils weitergegeben, unabhängig davon, ob das Ausgleichsventil geöffnet oder geschlossen ist. Wenn das Ausgleichsventil geöffnet und damit weite Auslaßöffnungen in das Bohrloch um den Gerätezug ausgebildet sind, werden die Messungen durch die Instrumente die tatsächlichen Verhältnisse nicht genau wiedergeben. Bei dem in Figur 17 gezeigten Betriebszustand mit geöffnetem Ausgleichsventil besteht eine Verbindung von der Bohrung 233 durch die Ventil-Dorn-Einheit

204 nach außen durch die Seitenöffnungen 224 unterhalb des Dichtrings 223 in den durch die Längsschlitze 213 ausgebildeten Kanal am oberen Ende der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B. Der Druck vom Kanal 213 wird in das untere Ende der Bohrung 211 weitergeleitet, durch die der Druck auf die Geräte und Instrumente oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit übertragen wird.

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Γ -59-

Das Ausgleichsventil wird, wie in Figur 18 dargestellt/ durch Anheben des Gerätezuges oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit 41B geschlossen, wobei der

Übergangskopf 200, das Kupplungsteil 202 und die Federführung 203 angehoben werden. Dadurch wird das Gehäuse der Einheit. 41B relativ zur Ventil-Dorn-Einheit 204 teleskopartig nach oben bewegt, während die Ventil-Dorn-Einheit 204 wegen ihrer Verbindung mit der Kupplung 210, die ihrerseits, wie vorstehend erläutert, mit der zuvor mit dem Verriegelungs-Übergangsstück verriegelten Sonde verbunden ist, gegen eine Aufwärtsbewegung gesichert ist. Die Aufwärtsbewegung des Gehäuses der Einheit 41B bringt die Abstand angeordneten Ringdichtungen 223 und 232 in Stellungen oberhalb und unterhalb der Leitungsschlitze 234 der Ventil-Dorn-Einheit 204, so daß keine Fluidströmung nach außen in die Fenster 221 des Übergangskopfes auftreten kann. Die Strömung ist damit auf den ringförmigen Raum um die Ventil-Dorn-Einheit 204 innerhalb des Gehäuse-Kupplungsteiles 202 begrenzt, so daß die Fluidverbindung auf die Seitenöffnung 224 beschränkt ist.

Die Fluide strömen-danach durch die Längsschlitze 213 in das untere Ende der Bohrung 211 des Übergangskopfes, und durch die Bohrung 211 wird der Fluiddruck an die Instrumente oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B weitergeleitet.

Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B kann gegebenenfalls zum Druckausgleich und zur überprüfung der Durchflußrate in der Verrohrung oberhalb des Gerätezuges von der in Figur 18 dargestellten Stellung mit geschlossenem Ausgleichsventil in die in Figur 17 dargestellte Stellung mit geöffnetem Ausgleichsventil überführt werden. Das Ausgleichsventil wird durch Lösen der auf dem Gerätezug ausgeübten Zugkraft wieder geöffnet, so daß das Gewicht des Gerätezuges oberhalb der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B zusammen mit der Kraft der komprimierten Feder 205 den Übergangskopf und das Gehäuse nach unten in die in Figur

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17 dargestellte Stellung bringt. Die beim Öffnen des Ausgleichsventils gegebenenfalls auftretenden Stoßkräfte werden von der Feder 205 aufgenommen. Bei der Abwärtsbewegung werden der Kopf und das Gehäuse teleskopartig nach unten über die Ventil-Dorn-Einheit 204 geschoben und der Spaltring 240 nach unten gegen das obere Ende der Feder bewegt. Der Federanschlag 241 hält während des Zusammendrückens der Feder das untere Ende der Feder fest,und die Federführung " 203 bewegt sich teleskopartig nach unten, bis das untere Ende der Federführung mit dem oberen Ende der Kupplung 210 in Eingriff kommt. Nach der Aufnahme des Stoßes durch die Feder 205 dehnt sich die Feder normalerweise wieder aus und bringt das Ventil in die in Figur 17 dargestellte, geöffnete Stellung.

Der Gerätezug einschließlich der Ausgleichsventil- und Stoßdämpfereinheit 41B wird in der vorstehend beschriebenen Weise aus dem Bohrloch entfernt. Die gegebenenfalls als Folge des Herausziehens der Sonde aus dem Verriegelungs-Übergangsstück auftretenden Stoßkräfte werden von der Feder 205 aufgenommen. Wenn sich der untere Abschnitt des Gerätezuges einschließlich der Sonde ruckartig nach oben bewegt und sich die Ventil-Dorn-Einheit 204 relativ zum Kopf und zum Gehäuse teleskopartig nach oben bewegt, wird die Feder 205 komprimiert, nimmt den durch die Reaktionskraft hervorgerufenen Stoß auf und schützt die Instrumente.

Falls Bohrmehl im Bohrloch die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit 41B durch Eindringen in die Federführung verschmutzt, ist die in Figur 21 dargestellte Ausführungsform des unteren Endes der Einheit 41B besonders vorteilhaft.

Das untere Ende der Federführung 203 in Figur 21 weist ein Gewinde 250 zum Aufschrauben eines Fortsatzes 251 über das ■ untere . Ende der Federführung auf. Der Fortsatz 251 erstreckt sich teleskopartig nach unten über die Kupplung

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210 und überlappt die Verbindung der Ventil-Dorn-Einheit 204 mit der Kupplung 210, wenn das Ventil, wie in Figur 18 dargestellt, geschlossen ist. Somit bildet der Federführungs-Fortsatz 251 eine dichte, verschiebbare Passung über die Kupplung 210 und den Sondenteil 130, und zwar sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Ventil. Dadurch wird die Gefahr des Eindringens von Bohrmehl in das Innere der Federführung 203 um die Feder 205 minimalisiert. Figur 21 zeigt das Ventil in der in Figur 17 dargestellten geöffneten Stellung, Wenn das Ventil, wie in Figur 18 dargestellt, geschlossen ist, überlappt der Federführungs-Fortsatz 251 das obere Ende der Kupplung 210.

Die vorstehend beschriebenen und erläuterten Geräte zur Verwendung in Bohrlöchern weisen eine neue und verbesserte Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit auf, die auf eine teleskopartige Bewegung in Längsrichtung anspricht und sowohl den Druck über eine durch einen Gerätezug im Bohrloch ausgebildete Dichtung hinweg ausgleicht als auch die während des Einbaus und der Entnahme des Gerätezugs auftretenden Stöße aufnimmt. Die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit arbeitet unter Verwendung einer einzigen Feder zum Betätigen des Ventils und als Stoßdämpfer-Feder.

Allgemein weist somit die erfindungsgemäße Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit, insbesondere für einen Gerätezug in einem Bohrloch^folgende Bestandteile auf:

(a) ein äußeres Gehäuse mit Fluid-Durchführungen im Gehäusekopf, die mit einem mit dem Gehäuse gekoppelten Gerät

des Gerätezuges verbunden sind,

(b) eine im Gehäuse angeordnete, in Längsrichtung teleskopartig zwischen einer ersten geschlossenen Stellung und einer zweiten geöffneten Stellung bewegliche Ventil-Dorn-Einheit mit einer einseitig offenen Längsbohrung,

(c) eine Ventilbetätigungs- und Stoßdämpfer-Feder, die mit dem

Gehäuse und der Ventil-Dorn-Einheit in Eingriff steht und. das Gehäuse und die Ventil-Dorn-Einheit in entgegenge-

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1 setzte Längsrichtungen in die erste geschlossene oder in die zweite geöffnete Stellung drückt, wobei ein Durchfluß im Gehäuse zumindest in der ersten geschlossenen Stellung der Ventil-Dorn-Einheit eine Fluid-Verbindung

⁵ von der Bohrung der Ventil-Dorn-Einheit zu den Fluid-Durchführungen im Kopf des Gehäuses ausbildet und eine Seitenöffnung im Gehäuse in der zweiten geöffneten Stellung der Ventil-Dorn-Einheit mit deren Bohrung in Ver-

b indung s teht. 10

,,63-

Leerseite

Claims

VOSSIUS- VOSSl US · TAUCH N ER · H-BU.N Eiy|Ä;N N"; RAUH s

PATENTANWÄLTE*"**"

SI E B ERTSTRASS E 4 ■ BOOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47+Ο75 CABLE: BENZOLPATENT MÜNCHEN -TELEX 5-29453 VOPAT D

⁵ U.Z.: R 172 + HGM

Case: 647-2041 GDCIP2F

OTIS ENGINEERING CORPORATION

Dallas, Texas, V.St.A. 10

20 " Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit"

P ä t e ri t a η s ρ r ü c h e

25 1. Äusgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit (41, 41A, 41B)_f insbesondere für einen Gerätezug in einem Bohrloch (20), gekennzeichnet durch

L- J

(a) ein äußeres, röhrenförmiges Gehäuse (74, 70> 71) mit

" einem Kopf (70) mit Fluid-Durchführungen (81/80), die mit einem mit dem Gehäuse (74) gekoppelten Gerät (42) des Gerätezüges verbunden sind,

(b) eine im Gehäuse (74) angeordnete, in Längsrichtung bewegliche Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) mit einer an dem dem Kopf (70) des Gehäuses (74) gegenüberliegenden Ende offenen Längsbohrung (111) und mit radialen öffnungen (112) vom anderen Ende der Bohrung (111) durch die Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) hindurch,

wobei die Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) zwischen einer ersten geschlossenen Stellung und einer zweiten geöffneten Stellung beweglich ist,

(c) im Abstand voneinander angeordnete Dichtungen (102, 115) zwischen dem Gehäuse (74) und der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A). die in der ersten geschlossenen Stellung der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) auf gegenüberliegenden Seiten der radialen öffnungen (112) angeordnet sind,

(d) eine Seitenöffnung (123) im Gehäuse (74),die in der zweiten geöffneten Stellung der Ventil-Dorn-Einheit (1O4, 104A) mit den radialen öffnungen (112) in Verbindung steht,

(e) einen Durchfluß (113) im Gehäuse (74), der in der ersten geschlossenen Stellung der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) mit den Fluid-Durchführungen (81, 80) im Kopf (70) des Gehäuses (74) in Verbindung steht, so daß eine Fluid-Verbindung von der Bohrung (111) der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) zu den Fluid-Durchführungen (81, 80) im Kopf (70) des Gehäuses (74) ausgebildet wird,

(f) eine Ventxlbetätigungs- und Stoßdämpfer-Feder (120), die mit dem Gehäuse (74) und der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) in Eingriff steht und das Gehäuse (74) und die Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) in entgegengesetzte Längs-

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richtungen drückt,

wobei die Ventil-Dorn-Einheit (104, 1O4A)und das Gehäuse (74) teleskopartig gegeneinander verschiebbar sind und entgegengesetzt gerichtete, auf das Gehäuse (74) und die Ventil-Dorn-Einheit (104., 104A) ausgeübte Kräfte die Ventil-Dorn-Einheit (104, 1O4a) in die erste geschlossene oder in die zweite geöffnete Stellung bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 / gekennzeichnet durch

(a) einen ersten Federanschlag (121) zwischen dem Gehäuse (74, 70, 71) und der Ventil-Dorn-E.lnheit (104, 104A), der mit einem Ende der Feder (120) in Eingriff steht, in Längsrichtung relativ zur Ventil-Dorn-Einheit (1o4, 104A) und zum Gehäuse (74) beweglich ist und sowohl mit einer Anschlagschulter ' (104e) auf der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) als auch mit dem unteren Ende (74c) des Gehäuses (74) in Eingriff bringbar ist,

(b) einen mit dem gegenüberliegenden Ende der Feder (12O) in Eingriff bringbaren zweiten Federanschlag (122) zwischen der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) und dem Gehäuse (74) der in Längsrichtung relativ zur Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) im Gehäuse (74) beweglich ist und mit den Anschlagschultern (104g; 71a) auf der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) bzw. im Gehäuse (74) in Eingriff bringbar ist,

wobei die Feder (120) als Folge einer Relativbewegung zwischen der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) und dem Gehäuse (74) komprimiert wird und dadurch Stoßkräfte aufnehmen kann. 30

3. Vorrichtung nach · Anspruch 1 oder 2,¹ ■ dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (120) zwischen dem Gehäuse (74) und der. Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) das Gehäuse (74) und die Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) .in die zweite, geschlossene Stellung drückt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (120) zwischen dem Gehäuse (74) und der Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A) das Gehäuse (74)

und die Ventil-Dorn-Einheit (104, 104A), 5

in die erste, geschlossene Stellung drückt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder ⁴, gekennzeichnet durch

(a) einen als zweiter Federanschlag (122) wirkenden röhrenförmigen Puffer (122Ά) mit gegenüberliegenden Fenstern (122B) in Längsrichtung,

(b) ein Verschlußlager (122C) in jedem der Fenster (122B), wobei das Verschlußlager (122C) in Längsrichtung kürzer ist als das jeweilige Fenster (122B),

(c) ein Fenster (122E) in jedem der Verschlußlager (122C),

(d) einen Verschlußzapfen (122D) in jedem der Fenster (122E), der in radialer Richtung zwischen einer inneren Verriegelungsstellung und einer äußeren. Freigabestellung beweg-

lieh ist,

(e) einen äußeren, ringförmigen Zapfenaufnehmer (104B) auf der Ventil-Dorn-Einheit (104A), der in der Einbaustellung mit geöffnetem Ventil mit den Verschlußzapfen (122D) ausrichtbar ist, wobei die Verschlußzapfen (122D)

in ihrer inneren Verriegelungsstellung mit dem Zapfenaufnehmer (104B) in Eingriff stehen und die Vorrichtung (41A) lösbar in dieser Einbaustellung festhalten, und

(f) eine Nockenfläche an einem Ende des Zapfenaufnehmers

(104B) der Ventil-Dorn-Einheit (104A), die bei einer Re-30

lativbewegung zwischen dem Gehäuse (74, 70, 71) und der Ventil-Dorn-Einheit (104A) die Verschlußzapfen (122D) in ihre äußere Freigabestellung mitnimmt.

.. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 35

(a) einen ersten mit einem den radialen Öffnungen .(.112) in der Ventil-Dorn-Einheit (104A) zugewandten ersten Ende der Feder (120, 120A) in Eingriff stehenden Federanschlag

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(121) zwischen der Ventil-Dorn-Einheit (1Ο4Α) und dem Gehäuse (70 , 74, 71), der in Längsrichtung zwischen im Anstand angeordneten Anschlagschultern (104e) der Ventil-Dorn-Einheit (104A) beweglich und mit einer inneren Anschlagschulter (74a) des Gehäuses (74) in Eingriff bringbar ist,

(b) einen röhrenförmigen Puffer (172A) um die Ventil-Dorn-Einheit (104A) innerhalb des Gehäuses (74), der mit einem Ende mit dem gegenüberliegenden zweiten Ende der Feder (120A) in Eingriff bringbar ist und eine äußere, ringförmige Anschlagschulter aufweist, die mit einer inneren, ringförmigen Anschlagschulter (71A) des Gehäuses (70, 74, 71) in Eingriff bringbar ist,

(c) gegenüberliegende und sich in Längsrichtung erstreckende Fenster (122B) im Puffer (122A),

(d) ein Verschlußlager (122C) in jedem der Fenster (122B) des Puffers (122A) zwischen der Ventil-Dorn-Einheit (104A) und dem Gehäuse (70, 74, 71),

(e) einem Fenster (122E) in jedem der Verschlußlager (122C) und

(f) einen Verschlußzapfen (122D) in jedem der Fenster (122E) der Verschlußlager (122C), der in radialer Richtung beweglich ist zwischen einer. Innenstellung, in der die Verriegelungszapfen (122D) zum lösbaren Verriegeln

der. Ventil-Dorn-Einheit in einer teilweise geöffneten Einbaustellung im Gehäuse (70, 74, 71) mit einem Zapfenaufnehmer (1O4B) um die Ventil-Dorn-Einheit (104A) in Eingriff stehen, und einer Außenstellung, in der der Eingriff zwischen den Verschlußzapfen (122D) und dem Zap-

fenaufnehmer (104B) gelöst und die Ventil-Dorn-Einheit (104a) zur Durchführung einer Bewegung zwischen der ersten, geschlossenen Stellung und der zweiten, geöffneten Stellung freigegeben ist,

wobei sich ein Ende des Puffers (122A) über das Ende des Ge-35

häuses (70, 74, 71) hinaus erstreckt und die Fenster (122B) des Puffers (122A) länger sind als die Verschlußlager (122C),

Ι so daß der Puffer (122A) in Längsrichtung relativ zu den Verriegelungszapfen (122B), den Verschlußlagern (122C), der Ventil-Dorn-Einheit (104A) und dem Gehäuse (70, 74, 71) beweglich ist, wodurch eine durch eine teleskopartige Bewegung zwischen der Ventil-Dorn-Einheit (104A) und dem Gehäuse (70, 74, 71) ausgelöste Stoßkraft über den Puffer (122A) auf die Feder (120A) übertragbar ist.und damit Stoßkräfte auf die Vorrichtung (41A) von der Feder (120A) aufgenommen werden können.
10

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ■ , dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (70, 200) des Gehäuses im Abstand voneinander entlang des Umfangs angeordnete seitliche Fenster (221) aufweist, die in der zweite^geöffneten Stellung der Ventil-Dorn-Einheit (204) mit den radialen Öffnungen

(112) und/oder Längsschlitzen (234) der Ventil-Dorn-Eiriheit (204) in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (70, 200) des Gehäuses oberhalb der. Fenster

(221) im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Abflachungen (225, 230) in Längsrichtung und -.eine geringere Querschnittsfläche als unterhalb der Fenster (221) aufweist, so daß der Hubeffekt aufgrund der Fluidströmung durch die Fenster (221) verringert wird.

9. AuGqleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit (41B) für einen Gerätezug in einem Bohrloch (20), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

(a) Ein Übergangskopf (200) ist an einem ersten Ende mit einer ringförmigen Kupplung (42) des Gerätezuges verbindbar;

(b) Eine erste Blindbohrung (211) mündet in dieses erste Ende des tibergangskopf es (200) ;

(c) Eine zweite Blindbohrung (215) mündet in das zweite Ende des Übergangskopfes (200) und ist mit der ersten Blindbohrung (211),in einer gerneinsamen Längsachse des Übergangskopfes (200) ausgerichtetj

(d) Ein Längsschlitz (213) erstreckt sich im Abstand entlang der beiden Blindbohrungen (211, 215);

(e) Eine erste Seitenöffnung (212) verbindet die erste Blindbohrung (211) mit dem Längsschlitz (213)j

(f) Eine in Längsrichtung im Abstand von der ersten Seitenöffnung (212) angeordnete zweite Seitenöffnung (224) mündet im Abstand von deren innerem Ende in die zweite Blindbohrung (215)^

(g) Im Abstand entlang des Umfangs angeordnete seitliche Fenster (221) münden zwischen dem inneren Ende der zweiten Blindbohrung (215) und der zweiten Seitenöffnung (224) in die zweite Blindbohrung (215) j

(h) Um die zweite Blindbohrung (215) ist zwischen der zweiten Seitenöffnung (224) und den Fenstern (221) ein Dichtring- (223) .angeordnetj

(i) Ein mit dem zweiten Ende des Übergangskopfes (200) verbundenes Gehäuseteil (202) weist eine Längsbohrung entlang einer mit den Achsen der beiden Bohrungen (211,

215) des Übergangskopfes (200) zusammenfallenden Achse

_
auf j

(j) Ein Dichtring (232) ist im Abstand vom Dichtring (223) des Übergangskopfes (200) um die Längsbohrung des Gehäuseteils (202) angeordnetf

(k) Die Längsbohrung des Gehäuseteiles (202) ist entlang eines

Mittelabschnitts größer als die Bohrungen (211, 215,)

des Übergangskopfes (200) und des Gehäuseteils (202) auf einander gegenüberliegenden.Seiten des Dichtrings (223) im Übergangskopf (200) und des Dichtrings (232) im Gehäuseteil (202);
30

(1) An dem dem-übergangskopf (200) gegenüberliegenden Ende des Gehäuseteils (202) ist am Gehäuseteil (202) eine Stoßdämpferführung (203) befestigt, deren Achse mit der Längsachse des Übergangskopfes (200) und des Gehäuseteiles (202)

zusammenfällt und die an ihrem der Verbindung mit dem 35

Gehäuseteil (202) gegenüberliegenden Ende einen inneren,

ringförmigen Flansch (242) aufweistj L ■ ■ ■ J

(ro) Eine gestreckte Ventil-Dorn-Einheit (204) ist in Längsrichtung teleskopartig innerhalb des Übergangskopfes (200), des Gehäuseteiles (202) und der Stoßdämpferführung (203) beweglich und weist eine Blindbohrung (233) auf, ° die am ersten, sich in den Übergangskopf (200) erstreckenden Ende der. Ventil-Dorn-Einheit (204) blind und am gegenüberliegenden zweiten Ende offen istj

(n) Mehrere im Abstand entlang des Umfangs angeordnete Längsschlitze (234) münden am inneren Ende der Bohrung (233) durch die Ventil-Dorn-Einheit (204) in die Bohrung (233) und sind in einer ersten, geöffneten Ventilstellung der Ventil-Dorn-Einheit (204) mit den Fenstern (221) des Übergangskopfes (200) ausgerichtet, während -sie in einer zweiten, geschlossenen Ventilstellung der Ventil-Dorn-Einheit (204) zwischen den beiden Dichtringen (223; 232) im Übergangskopf (200) und im Gehäuse (202) angeordnet sindj (o) Die Ventil-Dorn-Einheit (204) ist entlang eines die Längsschlitze (234) umfassenden oberen Abschnittes im Durchmesser kleiner als die Bohrungen (211; 215) durch

den Übergangskopf (200) und den Gehäuseteil (202), so daß bei allen Längsstellungen der Ventil-Dorn-Einheit (204) innerhalb des Ubergangskopfes (200) und des Gehäuseteiles (202) eine Fluid-Durchführung von der Bohrung

(233) der Ventil-Dorn-Einheit (204) entlang der Ventil-

Dom-Einheit (204) innerhalb des Übergangskopfes (200)

und des Gehäuseteiles (202) zu den zweiten Seitenöffnungen (224) im Übergangskopf (200) ausgebildet wirdy (p) Um einen Mittelabschnitt der Ventil-Dorn-Einheit (204)

ist eine äußere, ringförmige Verriegelungs-Ausnehmung 30

(235) ausgebildet;

(q) Im Abstand von der Verriegelungsausnehmung (235) in Richtung auf das zweite, untere Ende der Ventil-Dorn-Einheit (204) ist auf der Ventil-Dorn-Einheit (204) eine äußere, ringförmige Anschlagschulter (244) ausgebildet; ^r

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(r) Ein spältringförmiger Federanschlag (240) in der äußeren ringförmigen Ausnehmung (235) der Ventil-Dorn-Einheit (204) ist mit einem ersten Ende mit einer Kante des Gehäuseteils (202) in Eingriff bringbar, bildet mit dem zweiten Ende eine Anschlagschulter für eine Feder aus und ist in Längsrichtung entlang der Ventil-Dorn-Einheit (204) innerhalb der Verriegelungsausnehmung (235) beweglichj

(s) Ein im Abstand vom ersten Federanschlag (240) innerhalb dar Stoßdämpferführung (203) um die Ventil-Dorn-Einheit (204) angeordneter zweiter Federanschlag (241) weist einen zürn Festhalten des zweiten Federanschlags (241) in der Führung (203) mit dem Flansch (242) der

Führung (203) in Eingriff bringbaren äußeren, ring-

förmigen Flansch auf und erstreckt sich über den Flansch (242) der Führung (203) hinaus, wenn der äußere Flansch des Federanschlags (241) mit dem inneren Flansch (242) der Führung (203) in Eingriff steht;

(t) eine Ventilbetätigungs- und Stoßdämpferfeder (205) um die Ventil-Dorn-Einheit (204) innerhalb der Führung (203) ist mit einem ersten Ende mit dem ersten, spaltringförmigen Federanschlag (240) und mit einem zweiten, entgegengesetzten Ende mit dem zweiten Federanschlag

(241) in Eingriff bringbar und drückt, wenn sie sich nach einer Kompression zwischen den beiden Federanschlägen (240, 241) ausdehnt, die Ventil-Dorn-Einheit (204) in Richtung auf die erste Endstellung, in der die Längsschlitze (234) der Ventil-Dorn-Einheit (204) mit den

Fenstern (221) im Übergangskopf (200) ausgerichtet sind,

während sich beim Komprimieren der Feder (205) die til-Dorn-Einheit (204) in Richtung auf eine zweite, entgegengesetzte Endstellung bewegt, in der die Längsschlitze (234) der Ventil-Dorn-Einheit (204) zwischen 35

dem Dichtring (223) des Übergangskopfes (200) und dem Dichtring (232) des Gehäuseteiles (202) angeordnet sind

L -"-I

^ und die Fluid-Durchführung von den Längssohlitzen

(234) der Ventil-Dorn-Einheit (204) zu den Fenstern (221) des Übergangskopfes (202) unterbrochen ist7

(u) Der zweite Federanschlag (241) ist mit der Anschlagschulter (244) der Ventil-Dorn-Einheit (204) in Eingriff bringbar und begrenzt die Bewegung der Ventil-Dorn-Einheit (204) in Richtung auf die zweite Endstellung:

^ (v) Der erste und der zweite Federanschlag (240; 241) sind entlang der Ventil-Dorn-Einheit (204) beweglich, so daß die Feder (205) bei einer Bewegung der Ventil-Dorn-Einheit (204) in einer der beiden Längsrichtungen als Stoßdämpfer wirkt:

(w) Am über den zweiten Federanschlag (241) hinausragenden zweiten Ende der. Ventil-Dorn-Einheit (204) sind Vorrichtungen zum Verbinden dieses Endes mit einer benachbarten Kupplung (210) des Gerätezuges vorgesehen.

1Q. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mehrere im Abstand entlang des ümfangs angeordnete Abflachungen (225) des Übergangskopfes (200) zwischen den Fenstern (221) und dem ersten, oberen Ende des Ubergangskopfes (200) , durch die der Querschnitt des iJbergangskopfes

(200) zwischen den Fenstern (221) und diesem Ende des Übergangskopfes (200) verringert und damit die Kraftwirkung der Fluidströmung durch die Fenster (221) auf die Ausgleichsventil- und Stoßdämpfer-Einheit (41B) minimalisiert wird.