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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeuge zum
Umleiten von Fluid um einen Packer, wenn ein
Werkzeugstrang in ein Bohrloch eingefahren oder aus diesem
ausgefahren wird, insbesondere auf eine
Strangumleitvorrichtung, die unter Verwendung des Drucks von einer Pumpe,
die zum Aufblasen des Packers dient, geöffnet und
geschlossen werden kann.
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Wenn ein Werkzeugstrang mit einem Packer in ein Bohrloch
eingefahren oder aus diesem ausgefahren wird, entsteht ein
Problem, weil der Packer, selbst wenn er abgeblasen oder
unbetätigt ist, gewöhnlich in relativ engerer Nähe zu dem
Bohrloch steht als die anderen Bauteile des Rohrstrangs.
Während der Werkzeugstrang längs durch das Fluid im
Bohrloch bewegt wird, wirkt der Packer als ein Rammblock, der
keine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Fluids um sich
herum gestattet. Daraus ergibt sich eine viel langsamere
Einfahrt in oder Ausfahrt aus dem Bohrloch. Um dieses
Problem zu vermeiden, sind Umleitungsvorrichtungen in
Werkzeugstränge eingebaut worden, um zu ermöglichen, daß
das Fluid in einen Teil des Werkzeugstrangs unterhalb des
Packers eintreten und aus einem Teil des Werkzeugstrangs
oberhalb des Packers austreten kann. Wenn der
Werkzeugstrang entfernt wird, kehrt sich der Fluß um. Da das Fluid
mehr durch diesen Durchgang als um den Packer herum fließt,
besteht eine geringere Drosselung, wenn der Werkzeugstrang
durch das Bohrloch bewegt wird und daher ist eine viel
raschere Fahrt möglich.
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In vielen Fällen ist es unerwünscht, eine solche
Umgehungseinrichtung zu jeder Zeit offen zu haben, und dies gilt
insbesondere in Prüfwerkzeugsträngen, die zum Prüfen
spezieller Bohrlochformationen eingesetzt werden. In solchen
Prüfsträngen wird normalerweise ein Paar von aufblasbaren
Packern mit einer dazwischen befindlichen Fließöffnung
verwendet, die auf die Formation eingestellt wird. Die
Packer werden durch eine Pumpe aufgeblasen, die in dem
Prüfstrang oberhalb der Packer angeordnet ist und
Ringraumfluid oder Schlamm in die Packer einpumpt, um diese
in abdichtende Anlage an das Bohrloch zu bringen. Bei
der Einfahrt des Prüfstrangs in das Bohrloch ist es
erwünscht, das Fluid durch die Fließöffnung zwischen den
Packern um den oberen Packer herum umzuleiten. Jedoch muß
diese Umleitung verhindert werden, wenn die tatsächliche
Prüfung der Fluide in der Bohrlochformation erfolgt. Mit
anderen Worten, die Verbindung zwischen der zu prüfenden
Formation und dem Bohrlochringraum oberhalb des oberen
Packers muß während eines Prüfvorgangs verhindert werden.
Daher muß jede Strangumgehung, die um den oberen Packer
herumführt, vor der Prüfung schließbar sein, nachdem der
Prüfstrang in Position gebracht worden ist und die Packer
aufgeblasen worden sind.
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Eine mechanisch betätigte Einrichtung, die als eine solche
verschließbare Strangumgehung verwendet worden ist, ist
der Halliburton "VR Safety Joint" nach dem Halliburton
Sales & Service Gatalog 43, 2539 bis 2540. Die Umgehung
wird durch Anheben und Absenken des Rohrstrangs geöffnet
und geschlossen, woraus sich eine Relativbewegung in
Längsrichtung zwischen einem Innendorn und einem äußeren Gehäuse
in der Sicherheitsverbindung ergibt. Wenn das Gehäuse und
der Dorn relativ zueinander ausgefahren sind, ist die
Umgehung geöffnet, und wenn der Dorn und das Gehäuse
relativ zueinander verstellt worden sind, ist die Umgehung
geschlossen.
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Im Gebrauch dieser handbetätigten Umgehung ergeben sich
Probleme, und eine solche Situation kann eintreten, wenn
der Werkzeugstrang auf eine Engstelle in dem Bohrloch
stößt. Daraus kann sich ergeben, daß die Packer unter
Ausbildung einer nach oben gerichteten resultierenden
Kraft auf die Packer schleifen, was bewirkt, daß der
obere Teil des Werkzeugstrangs relativ nach unten
bewegt wird, wodurch die Umgehungsöffnungen geschlossen
werden. Wenn dies eintritt, hört die Umleitung auf und
die Rammblockwirkung wird wiederum ein Problem.
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Ein weiteres Problem bei der handbetätigten Umgehung
besteht darin, daß der Prüfstrang während des Prüfvorgangs
angehoben und abgesenkt werden muß, um das Prüfventil und
vielleicht andere Bauteile im Prüfstrang zu betätigen.
Während des Prüfens muß die Umgehung geschlossen werden,
und es ist möglich, daß während einiger dieser Hub- und
Senkvorgänge die Umgehung unbeabsichtigt geöffnet wird,
was den hydrostatischen Druck des Bohrlochringraums zur
Einwirkung auf die Formation bringt und die Prüfung
zunichte macht.
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Wir haben nunmehr eine Strangumgehung entwickelt, die
keine Handbetätigung erfordert.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird eine
Umgehungsvorrichtung zur Verwendung in einem Bohrlochprüfstrang
zwischen einer Packeraufblaspumpe und einem aufblasbaren
Packer zur Verfügung gestellt. Diese Vorrichtung enthält
ein längliches Gehäuse mit einem quer verlaufenden,
durchgehenden Loch und einem in dem Gehäuse angeordneten Dorn
und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn und das
Gehäuse einen dazwischen befindlichen ringförmigen Hohlraum
bestimmen; der Dorn hat ein quer verlaufendes,
durchgehendes Loch; die Vorrichtung weist weiter einen Kolben
mit einem durchgehenden Durchgang auf, der in dem
ringförmigen Hohlraum hin- und herbewegbar angeordnet ist und
eine offene Stellung, in der der Durchgang eine Verbindung
zwischen dem Loch in dem Dorn und dem Loch in dem Gehäuse
herstellt, und eine geschlossene Stellung hat; der Kolben
weist einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf, derart,
daß sich eine ringförmige Schulter zwischen den ersten und
zweiten Teilen erstreckt; Vorspannmittel sind vorgesehen,
die den Kolben in die offene Stellung vorspannen; der
Kolben ist von der offenen Stellung in die geschlossene
Stellung verstellbar, wenn ein Differenzdruck, der zwischen
der Pumpe und dem Bohrlochringraum auf eine
Netto-Ringfläche einwirkt, die der Ringfläche der Schulter entspricht,
größer ist als eine Kraft, die durch die Vorspannmittel
auf den Kolben ausgeübt wird.
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In der Vorrichtung nach der Erfindung werden Ventilmittel
verwendet, die unter Ansprechen auf einen Differenzdruck
zwischen dem Pumpenausgang und dem Bohrlochringraum
geschlossen werden. Die Umgehung kann nicht zufällig
geschlossen werden, wenn der Prüfstrang in das Bohrloch
eingefahren wird. Ebenso kann die Umgehung nicht durch
Handhabung des Werkzeugstrangs unbeabsichtigt geöffnet werden.
Das Ventil wird nur in die Umgehungsstellung geöffnet,
wenn der Druck zwischen dem Pumpenausgang und den Packern
aufgehoben wird. In dem hier beschriebenen System kann
dies einen Zug von ungefähr 10 000 Pfund (4540 kg) an der
Erdoberfläche erfordern, was beträchtlich mehr ist als zur
Handhabung des Prüfstrangs während normaler Prüfvorgänge
gefordert wird.
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Vorzugsweise liegt die Achse des Lochs in dem Dorn
ungefähr in der gleichen Querebene wie die Achse des Lochs in
dem Gehäuse; und der Durchgang ist quer durch den Kolben
angeordnet.
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Der Kolben bestimmt bevorzugt ferner einen zweiten
durchgehenden Durchgang, der eine Verbindung zwischen einem
oberen Teil des ringförmigen Hohlraums oberhalb des Kolbens
und einem unteren Teil des ringförmigen Hohlraums
unterhalb des Kolbens herstellt.
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Die Gehäusemittel enthalten vorzugsweise weiterhin eine
zusätzliche Öffnung in Verbindung mit dem ringförmigen
Hohlraum, um den Hohlraum zum Bohrlochringraum zu öffnen,
wenn der Kolben von der offenen in die geschlossene
Stellung verstellt wird. Dichtmittel sind vorgesehen, um den
Hohlraum abdichtend von den ersten und zweiten
Durchgangsmitteln abdichtend zu trennen.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die ersten
Durchgangsmittel durch den Kolben auch im wesentlichen quer
verlaufende Durchgangsmittel. Die zweiten Durchgangsmittel
sind im wesentlichen längsverlaufende Durchgangsmittel
durch den Kolben. Dichtmittel sind vorgesehen, um die
ersten und zweiten Durchgangsmittel abdichtend zu trennen.
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Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung wird nun eine
Ausführung derselben lediglich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin
zeigen:
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Fig. 1A bis 1B eine Ausführung der Strangumgehung
nach der vorliegenden Erfindung als
Teil eines Prüfstrangs in Position in
einem Bohrloch zur Prüfung einer
Bohrlochformation; und
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Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt der
Strangumgehung.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere
Fig. 1A bis 1B ist eine Ausführung der Strangumgehung
nach der vorliegenden Erfindung dargestellt und allgemein
durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Strangumgehung
10 bildet einen Teil einer Prüfvorrichtung oder eines
Prüfwerkzeuges 12. Die Prüfvorrichtung 12 wird in Position
in einem Bohrloch 14 zur Verwendung während der Prüfung
einer Bohrlochformation 16 gezeigt.
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Die Prüfvorrichtung 12 ist an dem unteren Ende eines
Werkzeug oder Prüfstrangs 18 angebracht und enthält eine
Umkehreinheit 20, ein Prüfventil 22 wie den Halliburton
Hydrospring-Prüfer, eine verlängerbare Verbindung 24, eine
Pumpe 26 eines Typs mit Druckbegrenzermitteln 28, die
einen Teil davon bilden, und eine Packerumgehung 30, die
alle oberhalb der Strangumgehung 10 angeordnet sind.
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Unterhalb der Strangumgehung 10 befindet sich eine
Sicherheitsverbindung 32 wie die Halliburton
Hydroflate-Sicherheitsverbindung. Ein oberer Packer 34 ist an dem unteren
Ende der Sicherheitsverbindung 32 angebracht und oberhalb
der Bohrlochformation 16 angeordnet. Ein unterer Packer 36
ist unterhalb der Bohrlochformation 16 angeordnet. Eine
Durchlasseinheit 38 verbindet den oberen Packer 34 und den
unteren Packer 36. Es können auch in Abhängigkeit von dem
zwischen den Packern erforderlichen Längsabstand (nicht
gezeigte) Abstandsstücke zwischen dem oberen Packer 34 und
dem unteren Packer 36 verwendet werden.
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Die Pumpe 26 ist vorzugsweise eine Verdrängerpumpe und
wird verwendet, um den oberen Packer 34 und den unteren
Packer 36 in einer in der Technik bekannten Weise so
aufzublasen, daß die Packer in abdichtende Anlage an das
Bohrloch 14 gebracht werden, wodurch die Bohrlochformation 16,
wie in Fig. 1A bis 1B gezeigt ist, isoliert wird und
ein Prüfvorgang durchgeführt werden kann.
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Die Packerumgehung 30 wird verwendet, um die Packer 34 und
36 zum Abblasen nach dem Prüfvorgang von Druck zu
entlasten. Bevorzugt erfordert die Packerumgehung 30 einen
Zug an dem Werkzeugstrang 18 mit einer Kraft von ungefähr
10 000 Pfund (4540 kg Kraft), um den Druck abzulassen.
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Ein Maßträger 40 ist am unteren Ende des unteren Packers 36
angebracht und enthält eine Vielzahl von Sperrfedern 42,
die so eingerichtet sind, daß sie dem Bohrloch 14 anliegen
und eine Verdrehung eines Teils der Prüfvorrichtung 12
während des Aufblasens des oberen Packers 34 und des
unteren Packers 36 verhindern.
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Zwischen der Prüfvorrichtung 12 und dem Bohrloch 14 ist
ein Bohrlochringraum 44 bestimmt. Man erkennt, daß, wenn
der obere Packer 34 und der untere Packer 36 aufgeblasen
und in abdichtender Anlage an dem Bohrloch 14 sind, der
Bohrlochringraum 44 in einen oberen Teil 46 oberhalb des
oberen Packers 34 und einen unteren Teil 48 unterhalb des
unteren Packers 36 unterteilt ist. Das obere Teil 46 und
das untere Teil 48 des Bohrlochringraums 44 sind beide
durch die Packer von der Bohrlochformation 16 abdichtend
getrennt.
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Wenn der Werkzeugstrang 18 und die Prüfvorrichtung 12 in
das Bohrloch 14 herabgelassen oder aus diesem herausgezogen
werden, befinden sich der obere Packer 34 und der untere
Packer 36 in einer abgeblasenen Stellung, wie in Fig.
1A bis 1B in strichpunktierten Linien angezeigt ist.
Jedoch sind die Außendurchmesser der Packer, selbst wenn
die Packer abgelassen sind, relativ dichter an dem
Bohrloch 14 als die anderen Bauteile der Prüfvorrichtung 12
oder des Werkzeugstrangs 18. Wegen dieser dichten Nähe des
oberen Packers 34 und des unteren Packers 36 zu dem
Bohrloch 14 stößt das Absenken der Prüfvorrichtung 12
in das Bohrloch oder ihr Anheben aus dem Bohrloch auf
Fluidwiderstand. Das Ergebnis ist eine Rammblockwirkung,
infolge derer sich der Werkzeugstrang 18 langsam bewegt.
Es ist daher erwünscht, Fluid durch die Prüfvorrichtung 12
und um die Packer 34 und 36 herum zu leiten, so daß eine
Einfahrt in das Bohrloch oder eine Ausfahrt aus dem
Bohrloch 14 rascher bewerkstelligt werden kann. Mit anderen
Worten, wenn es dem Fluid ermöglicht wird, während einer
Fahrt in das Bohrloch frei aus dem Bereich unterhalb der
Packer zu fließen und oberhalb der Packer auszutreten,
wird der Widerstand der Packer in dem Fluid wenigstens
teilweise aufgehoben. Vorzugsweise wird diese Umleitung
während einer Fahrt aus dem Bohrloch heraus umgekehrt.
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Die Umgehung um den unteren Packer 36 herum wird auf
relativ einfache, in der Technik bekannte Weise erreicht.
Normalerweise befindet sich eine untere Ausgleichsöffnung
50 unterhalb des unteren Packers 36 und eine obere
Ausgleichsöffnung 52 oberhalb des oberen Packers 34. Ein
allgemein in Längsrichtung angeordneter
Ausgleichsdurchgang 54 verbindet die untere Ausgleichsöffnung 50 und die
obere Ausgleichsöffnung 52 miteinander. Wenn die Prüfvorrichtung
12 in das Bohrloch 14 herabgelassen wird,
kann das Fluid frei in die untere Ausgleichsöffnung 50
eintreten, durch den Ausgleichsdurchgang 54
hindurchfließen und aus der oberen Ausgleichsöffnung 52 austreten.
Diese Umgehungsmittel für den unteren Packer können ständig
und selbst während eines Prüfvorgangs offen sein, weil
kein Teil der Umgehungsmittel in Verbindung mit der
Bohrlochformation 16 steht.
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Wegen Abweichungen im Bohrloch ist es erwünscht, um den
oberen Packer 34 herum getrennte obere Umgehungsmittel
vorzusehen. Jedoch ist die Umleitung von Fluid um den
oberen Packer 34 herum komplizierter und erfordert
verschließbare Umgehungsmittel wie die Strangumgehung 10
nach der vorliegenden Erfindung.
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Im folgenden werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 2
Einzelheiten der Strangumgehung 10 aufgezeigt. Allgemein
enthält die Strangumgehung 10 äußere Gehäusemittel 56,
innere Dornmittel 58, die in den Gehäusemitteln 56
angeordnet sind, und Ventilmittel 60, die ringförmig zwischen
den Dornmitteln und den Gehäusemitteln angeordnet sind.
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Die Gehäusemittel 56 enthalten einen oberen Adapter 62
Bit einem Innengewindeteil 64 zur Anbringung an den darüber
befindlichen Bauteilen der Prüfvorrichtung 12. Das obere
Ende eines Kolbengehäuses 66 ist an dem oberen Adapter 62
mit einer Schraubverbindung 68 angebracht. Eine Dichtung
70 ist zwischen dem Kolbengehäuse 66 und dem oberen
Adapter 62 vorgesehen.
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Ein unter er Adapter 72 ist an dem unteren Ende des
Kolbengehäuses 66 mit einer Schraubverbindung 74 angebracht.
Ein Außengewindeteil 76 des unteren Adapters 72 ist zur
Anbringung an Bauteile der Prüfvorrichtung 12 vorgesehen,
die unterhalb der Strangumgehung 10 angeordnet sind.
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Der obere Adapter 62 enthält eine durchgehende
Mittelbohrung 78, und das Kolbengehäuse 66 hat eine im
wesentlichen konstante Mittelbohrung 80 in Verbindung mit der
Mittelbohrung 78. Der untere Adapter 72 enthält eine erste
Bohrung 82 in Verbindung mit der Mittelbohrung 78 des
Kolbengehäuses 66, eine zweite Bohrung 84, die gegenüber
der ersten Bohrung 82 enger ist, und eine dritte Bohrung 86.
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Das untere Ende des oberen Adapters 62 bildet eine nach
unten gerichtete Schulter 88 in den Gehäusemitteln 56, und
das obere Ende des unteren Adapters 72 bildet eine nach
oben gerichtete Schulter 90 in den Gehäusemitteln
allgemein gegenüber der Schulter 88.
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Ein oberes quer verlaufendes Loch oder Öffnung 92 und ein
unteres quer verlaufendes Loch oder Öffnung 94 verläuft
im wesentlichen quer durch das Kolbengehäuse 66 und ist
in Längsrichtung zwischen den Schultern 88 und 90
angeordnet.
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Die Dornmittel 58 sind vorzugsweise in der Form eines
langgestreckten Dorns mit einem oberen Teil 96 mit einer
Außenfläche 98, einem Mittelteil 100 mit einer Außenfläche 102,
die gegenüber der Außenfläche 98 des oberen Teils schmaler
ist, und einem unteren Teil 104. Das obere Teil 96 der
Dornmittel 98 enthält daran Dichtmittel 106, die abdichtend
einem entsprechenden (nicht gezeigten) Dorn in dem Teil
der Prüfvorrichtung 12 anliegen, der sich oberhalb der
Strangumgehung 10 befindet. Der untere Teil 104 der
Dornmittel 58 bestimmt darin eine Bohrung 108, die zur
Aufnahme eines entsprechenden (nicht gezeigten) Dorns des
Teils der Prüfvorrichtung 12 ausgebildet ist, die sich
unterhalb der Strangumgehung 10 befindet. Die Dornmittel 58
bestimmen ferner eine durchgehende Mittelbohrung 110, und
die Teile der Prüfvorrichtung 12 oberhalb und unterhalb
der Dornmittel 58 bilden einen im wesentlichen
durchgehenden, mittigen Strömungs-Durchgang 111, wie in Fig. 1B
gezeigt ist, durch die Prüfvorrichtung 12; die
Mittelbohrung 110 ist ein Teil davon. Diese oberen und unteren
Dornteile in der Prüfvorrichtung 12 sind allgemein von
einer in der Technik bekannten Art.
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Das obere Teil 96 der Dornmittel 58 bestimmt ein
durchgehendes, quer verlaufendes Loch oder eine solche Öffnung 112.
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Man erkennt, daß das quer verlaufende Loch 112 in den
Dornmitteln 58 im wesentlichen in der gleichen Querebene liegt,
wie das obere quer verlaufende Loch 92 in den
Gehäusemitteln 56. Wie hierin klarer werden wird, ist es nicht
notwendig, daß das Loch 112 koaxial mit dem Loch 92 ist,
es wird aber bevorzugt, daß die Mittelachsen der Löcher
im wesentlichen in der gleichen Querebene liegen.
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Die Ventilmittel 60 sind ringförmig zwischen den Dornmitteln
58 und den Gehäusemitteln 56 angeordnet, und in der
bevorzugten Ausführung weisen die Ventilmittel einen im
wesentlichen ringförmigen Kolben 114 auf, der durch
Vorspannmittel wie eine Feder 116, wie nachfolgend weiter
erläutert, nach oben vorgespannt wird.
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Der Kolben 114 bestimmt eine durchgehende Mittelbohrung
118, die sich in einer engen Abstandsbeziehung zu der
Außenfläche 98 des oberen Teils 96 der Dornmittel 58
befindet. Der Kolben 114 enthält ein erstes, oberes Teil 120
mit einer Außenfläche 122 in enger Abstandsbeziehung zu
der Mittelbohrung 80 des Kolbengehäuses 66 der
Gehäusemittel 56, und der Kolben 114 enthält ferner ein zweites,
unteres Teil 124 mit einer Außenfläche 126 in enger
Abstandsbeziehung zu der ersten Bohrung 82 des unteren
Adapters 72 der Gehäusemittel 56. Das untere Ende des
oberen Teils 120 des Kolbens 114 bildet eine nach unten
gerichtete Schulter 128, die allgemein der Schulter 90
in den Gehäusemitteln 56 zugekehrt ist.
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Die Schultern 128 und 90 und die Außenfläche 126 des
Kolbens 114 und die Innenfläche 80 des Kolbengehäuses 66
bilden die Grenzen einer ringförmigen Federkammer 130.
Das quer verlaufende Loch 94 im Kolbengehäuse 66 stellt
eine Verbindung zwischen der Federkammer 130 und dem
Bohrlochringraum 46 her. Die Feder 116 ist in der
Federkammer
130 angeordnet und stützt sich an den Schultern 90
und 128 ab, so daß der Kolben 114 in Bezug auf die
Gehäusemittel 56 nach oben vorgespannt wird.
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Die in Fig. 2 gezeigte oberste Stellung des Kolbens 114
wird bestimmt, wenn das obere Ende 132 des Kolbens 114
der Schulter 88 in den Gehäusemitteln 56 anliegt. Die nach
unten gerichtete Verstellung des Kolbens 114 wird durch
Anlage von dessen unterem Ende 134 an die nach oben
weisende Schulter 136 im unteren Adapter 72 der
Gehäusemittel 56 begrenzt.
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Der obere Teil 120 des Kolbens 114 enthält quer
verlaufende, durchgehende Durchgangsmittel, die allgemein
mit dem Bezugszeichen 138 bezeichnet sind. Die quer
verlaufenden Durchgangsmittel 138 enthalten vorzugsweise
eine äußere ringförmige Ausnehmung 140 und eine innere
ringförmige Ausnehmung 142, die durch ein im wesentlichen
quer verlaufendes Loch 144 miteinander verbunden sind.
In der obersten Stellung des Kolbens 114 liegt die
Mittelachse des Lochs 144 im wesentlichen in der gleichen
Querebene wie die Mittelachsen des Lochs 112 in den
Dornmitteln 58 und des Lochs 92 im Kolbengehäuse 66 der
Gehäusemittel 56. Wenn sich daher der Kolben 114 in seiner
in Fig. 2 gezeigten obersten Stellung befindet, wird
eine Fluidverbindung hergestellt zwischen der
Mittelbohrung 110 und dem Bohrlochringraum 44 durch das Loch 112,
die ringförmige Ausnehmung 142, das Loch 144, die
ringförmige Ausnehmung 140 und das Loch 92. Für den Fachmann
ist es klar, daß wegen der Ausnehmungen 140 und 142 die
Löcher 112, 144 und 92 nicht koaxial sein müssen, um eine
solche Fluidverbindung zwischen der Mittelbohrung 110 und
dem Bohrlochringraum 44 herzustellen, obwohl die Löcher
aus Gründen der Klarheit in Fig. 2 in koaxialer
Ausrichtung dargestellt sind.
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Das obere Teil 120 des Kolbens 114 enthält ebenfalls
im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende,
durchgehende Durchgangsmittel, die allgemein durch das
Bezugszeichen 146 bezeichnet sind. Die in Längsrichtung
verlaufenden Durchgangsmittel 146 sind im Winkelabstand um
eine Längsmittellinie des Kolbens 114 von den quer
verlaufenden Durchgangsmitteln 138 angeordnet und enthalten
ein Längsloch 148, das an seinem unteren Ende durch
wenigstens ein quer verlaufendes Loch 150 geschnitten wird.
Eine ringförmige Ausnehmung 152 im oberen Ende 132 des
Kolbens 114 ist in Verbindung mit dem oberen Ende des
Längslochs 148, so daß die Schulter 88 das obere Ende
des Längslochs 148 nicht verschließen kann. Somit wird
durch die längs verlaufenden Durchgangsmittel 146 zwischen
dem ringförmigen Volumen 154, zwischen den Dornmitteln 58
und den Gehäusemitteln 56 oberhalb des Kolbens 114 und
dem ringförmigen Volumen 156, zwischen den Dornmitteln 58
und dem Kolben 114 unterhalb des oberen Teils 96 der
Dornmittel eine im wesentlichen in Längsrichtung
verlaufende Verbindung hergestellt.
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Es sind Dichtmittel vorgesehen, um eine Verbindung zwischen
den quer verlaufenden Durchgangsmitteln 138, den längs
verlaufenden Durchgangsmitteln 146 und der Federkammer 130
zu verhindern. Vorzugsweise weisen die Dichtungsmittel eine
Vielzahl von Dichtungen wie O-Ringe auf.
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Ein O-Ring 158 ist an den Dornmitteln 58 in einer Stellung
oberhalb der ringförmigen Ausnehmung 142 im Kolben 114
angebracht, wenn sich der Kolben in der in Fig. 2 gezeigten
obersten Stellung befindet. Ein weiterer O-Ring 160 ist
an den Dornmitteln 58 unterhalb der ringförmigen Ausnehmung
142 angeordnet. Ein zusätzlicher O-Ring 162 ist an den
Dornmitteln 58 in einer Stellung unterhalb des O-Rings 160
angebracht. Der Längsabstand zwischen den O-Ringen
160 und
162 ist ungefähr der gleiche wie der Längsabstand zwischen
O-Ringen 158 und 160.
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Ein O-Ring 164 ist an dem Kolben 114 an einer Stelle
unterhalb der ringförmigen Ausnehmung 140 in dem Kolben
angebracht. Ein weiterer O-Ring 166 ist an dem Kolben 114
oberhalb der ringförmigen Ausnehmung 140 angeordnet. Ein
zusätzlicher O-Ring 168 ist an dem Kolben 114 oberhalb
des O-Rings 166 angebracht. Der Längsabstand zwischen den
O-Ringen 168 und 166 ist im wesentlichen der gleiche wie
zwischen den O-Ringen 166 und 164.
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Ein O-Ring 170 ist an dem Kolben 114 an einer Stelle
unterhalb des quer verlaufenden Lochs 150 der längs
verlaufenden Durchgangsmittel 146 angebracht. Man sieht, daß das
radial äußere Ende des quer verlaufenden Lochs 150 zu
jeder Zeit zwischen den O-Ringen 164 und 170 unabhängig
von der Stellung des Kolbens 114 abgedichtet ist. Auf diese
Weise beseitigt der O-Ring 170 die Notwendigkeit zum
Verschließen des radial äußeren Endes des quer verlaufenden
Lochs 150. Ein O-Ring 172 ist an dem unteren Adapter 72
der Gehäusemittel 56 angeordnet und dichtet gegen die
Außenfläche 126 des unteren Teils 124 des Kolbens 114 ab.
Auf diese Weise trennen die O-Ringe 170 und 172 zu jeder
Zeit die Federkammer 130 abdichtend von den anderen Teilen
der Strangumgehung 10.
Betriebsweise
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Wie bereits erläutert, wird das Fluid um den unteren
Packer 36 herum durch die unteren Umgehungsmittel
umgeleitet, die von der unteren Ausgleichsöffnung 50, dem
Ausgleichsdurchgang 54 und der oberen Ausgleichsöffnung 52
gebildet sind. Dieser Durchgang ist zu allen Zeiten offen.
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Jedoch ist es, wie angezeigt, auch erwünscht, obere
Umgehungsmittel zur Umgehung um den oberen Packer 34
herum zu haben, und zwar wegen Abweichungen im
Durchmesser des Bohrlochs 14. Dies wird durch die
Strangumgehung 10 in der folgenden Weise erreicht.
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Wiederum unter Bezugnahme auf Fig. 1 steht die
Durchlaßeinheit 38 in Verbindung mit dem mittigen Strömungs-
Durchgang 111, von dem die Mittelbohrung 110 der
Dornmittel 58 in der Strangumgehung 10 einen Teil bildet.
Während die Prüfvorrichtung 12 in das Bohrloch 14 an dem
Werkzeugstrang 18 herabgelassen wird, tritt das Fluid
durch die Durchlaßeinheit 38 frei in den mittigen
Strömungs-Durchgang 111 ein. Das Fluid fließt durch den
mittigen Strömungs-Durchgang 111 und die Mittelbohrung 110
in der Strangumgehung 10 nach oben. Das Ventilmittel 60
in der Strangumgehung 10 ist in der normalen, in Fig. 2
gezeigten offenen Stellung, während der Werkzeugstrang 18
in das Bohrloch 14 eingefahren wird, und das Fluid wird
so frei durch das quer verlaufende Loch 112 in den
Dornmitteln 58, die quer verlaufenden Durchgangsmittel 138
im Kolben 114 und das quer verlaufende Loch 92 in den
Gehäusemitteln 56 umgeleitet, um in das obere Teil 46
des Bohrlochringraums 44 auszutreten. Das Fluid wird
somit um den oberen Packer 34 herum geleitet.
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Wenn sich der Prüfstrang 12 in der gewünschten Position
mit dem oberen Packer 34 und dem unteren Packer 36 ob
erhalb bzw. unterhalb der Formation 16 befindet, wird die
Pumpe 26 betätigt, um die Packer aufzublasen.
Bohrlochringraumfluid wird durch die Pumpe 26 in einer in der
Technik allgemein bekannten Weise nach unten zu den
Packern gepumpt. Ein Teil des Strömungskanals in der
Prüfvorrichtung 12, durch die sich das gepumpte Fluid
bewegt, enthält das ringförmige Volumen 154, die längs
verlaufenden Durchgangsmittel 146 im Kolben 114 und das
ringförmige Volumen 156 in der Strangumgehung 10. Man
sieht, daß unabhängig von der Stellung des Kolbens 114
dieser im wesentlichen längs verlaufende Strömungs-
Durchgang zu allen Zeiten offen ist und eine ständige
Verbindung zwischen der Pumpe 26 und den Packern 34 und 36
herstellt. Mit anderen Worten, die längs verlaufenden
Durchgangsmittel 146 sind ständig offen.
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Nachdem der obere Packer 34 und der unter Packer 36 zu
abdichtender Anlage an das Bohrloch 14 aufgeblasen sind,
kann die Prüfung der Bohrlochformation 16 nicht
durchgeführt werden, wenn die Strangumgehung 10 noch offen
ist und eine Verbindung zwischen dem mittigen Strömungs-
Durchgang 111 und dem Bohrlochringraum 44 herstellt.
Es ist daher notwendig, vor der Prüfung die
Ventilmittel 60 in der Strangumgehung 10 zu schließen. Zum
Unterschied von früheren Umgehungseinrichtungen, die
durch Handhabung des Werkzeugstrangs 18 mechanisch
geschlossen worden, wird die Strangumgehung 10 hydraulisch
geschlossen.
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Das Studium von Fig. 2 zeigt, daß der Pumpdruck der
Pumpe 26 an das obere Ende 132 des Kolbens 114 angelegt
wird. Bohrlochringraumdruck oder hydrostatischer Druck
ist an die nach unten weisende Schulter 128 des Kolbens 114
angelegt. Der Pumpdruck wirkt auch nach oben auf das
untere Ende 134 des Kolbens 114. Der Pumpdruck am unteren
Ende 134 gleicht teilweise den Pumpdruck am oberen Ende
132 aus. Der Pumpdruck wirkt so nach unten auf eine
Netto-Ringfläche, die der Fläche der Schulter 128 gleich
ist. Der Fachmann erkennt so, daß sich der Kolben 114
nach unten verstellt, wenn eine nach unten gerichtete
Kraft durch den Differenzdruck zwischen der Pumpe 26
und dem Bohrlochringraum 44, der auf diese Netto-Ringfläche
einwirkt, ausgeübt wird, die eine durch die Feder 116
auf den Kolben nach oben wirkende Kraft übersteigt.
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Der Pumpdruck nimmt allmählich zu in dem Maße, in dem
das Aufblasen der Packer 34 und 56 beginnt. Erreicht der
Pumpdruck eine Höhe, die ausreicht, um die Feder 116 zu
überwinden, wird der Kolben 114 nach unten in eine
Stellung bewegt, die einer geschlossenen Stellung der
Ventilmittel 60 entspricht. Die abwärts gerichtete
Verstellung des Kolbens 114 endet, wenn das untere Ende 134
des Kolbens die Schulter 136 berührt, so daß die
ringförmige Ausnehmung 142 des Kolbens 114 zwischen den
O-Ringen 160 und 162 angeordnet ist und abgedichtet wird.
Der O-Ring 166 ist auch unterhalb des quer verlaufenden
Lochs 92 in dem Kolbengehäuse 66 angeordnet, und der
O-Ring 168 befindet sich unmittelbar oberhalb des quer
verlaufenden Lochs 92. Daher sind das quer verlaufende
Loch 92 und die quer verlaufenden Durchgangsmittel 138
abdichtend getrennt und eine Fluidübertragung zwischen
ihnen wird verhindert. Mit anderen Worten, Fluid wird
nicht länger um den oberen Packer 54 herum umgeleitet.
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O-Ringe 170 und 172 halten die Federkammer 130 abdichtend
gegen den übrigen Teil der Strangumgehung 10 isoliert.
Wenn sich der Kolben 114 nach unten bewegt, wird in der
Federkammer 150 vorhandenes Fluid durch das quer
verlaufende Loch 94 im Kolbengehäuse 66 in den
Bohrlochringraum 44 abgelassen.
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Nach Schließen der Strangumgehung 10 wird die Pumpe 26 im
notwendigen Umfang betätigt, bis die Packer 34 und 36
in der gewünschten Weise aufgeblasen sind. Da die
Strangumgehung 10 verschlossen ist, kann dann die Prüfung der
Bohrlochformation 16 durchgeführt werden.
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Man erkennt, daß die Ventilmittel in der Strangumgehung 10
so lange geschlossen bleiben, wie der Pumpdruck
ausreichend hoch ist. Die Pumpe 26 ist so ausgebildet, daß
dieser Druck ständig aufrechterhalten wird, auch nach
Abschalten der Pumpe, bis die Packer 34 und 36 freigegeben
werden. Das Abblasen der Packer 34 und 36 wird durch
Betätigung der Packerumgehung 30 bewirkt, durch die Fluid
in den Packern in den Bohrlochringraum 44 abgelassen wird.
Der Druck in der Strangumgehung 10 wird dann im
wesentlichen an den Bohrlochringraumdruck angeglichen. Man
erkennt, daß, wenn dies eintritt, die Feder 116 den Kolben 114
wieder nach oben verstellt, so daß sich die Ventilmittel
60 in der ursprünglichen offenen Stellung befinden. In
dieser Stellung kann der Prüfstrang 12 leicht aus dem
Bohrloch 14 entfernt werden, wobei Fluid durch die
Strangumgehung 10 um den oberen Packer 34 herum in umgekehrter
Richtung zu der umgeleitet wird, die für die Einfahrt
in das Bohrloch beschrieben wurde.
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Man sieht, daß daher die Strangumgehung nach der
vorliegenden Erfindung gut dazu eingerichtet ist, die
erwähnten wie auch die dieser eigenen Zwecke und Vorteile
umzusetzen. Während eine derzeit bevorzugte Ausführung
der Vorrichtung für die Zwecke dieser Offenbarung
beschrieben worden ist, können durch die Fachleute
zahlreiche Änderungen in der Anordnung und Konstruktion von
Teilen vorgenommen werden.