-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrwerkzeugumgehungsgerät, das heißt ein
Werkzeug, das mit einem Umgehungsgerät arbeitet, damit sich unterhalb des
Werkzeugs befindendes Spülmittel die Hauptspülmitteldurchgänge des Werkzeugs
umgehen kann, während der Bohrstrang in einen Packer gestoßen oder daraus
herausgezogen wird.
-
Während des Bohrens eines Öl- oder Gasbohrlochs wird oft eine Arbeit
durchgeführt, welche darin besteht, ein Prüfgestänge in das Bohrloch zu senken, um
die Produktionskapazität der Kohlenwasserstoff liefernden, vom Bohrloch
durchschnittenen unterirdischen Formationen zu prüfen. Dieser Test wird dadurch
durchgeführt, daß ein Gestänge, gewöhnlich Bohrgestänge genannt, mit einem daran
angebrachten Formationsprüfventil in das Bohrloch gesenkt wird. Ein weiteres,
typischerweise in das Bohrloch eingebautes Werkzeug ist als Rohrgestängeprüfventil
(RGP) bekannt, welches aus einem sich vollständig öffnenden Prüfventil besteht,
welches es ermöglicht, das Schwerstangenprüfgestänge während des Einbaus ins
Bohrloch einer Druckprüfung zu unterziehen. Das RGP enthält ein Ventil vom
Klappenventiltyp, das auf ähnliche Weise wie ein Absperrventil funktioniert. Während
der Bohrstrang in das Bohrloch eingebaut wird, kann sich der Ringraum des
Prüfgestänges mit Flüssigkeit füllen. Wird jedoch Druck auf das Rohrgestänge
ausgeübt, so setzt und schließt sich das RGP-Klappenventil, wobei das Gestänge einer
Druckprüfüng ausgesetzt werden kann. Die Druckprüfüng des Bohrstrangs kann so oft
wie erwünscht erfolgen.
-
Sobald das Prüfgestänge bis zur gewünschten Tiefe eingebaut worden ist, ist
es notwendig, durch einen sich unten am Prüfgestänge befindenden Satz von
Dichtungen in den Packer zu stoßen. Ist es jedoch notwendig, das Prüfgestänge
hochzuziehen, so wirkt das RGP-Klappenventil wie ein Absperrventil, wobei es durch
die Vergrößerung des Volumens im Ringraum unterhalb des RGP-Klappenventils
einen Druckabfall hervorruft. Dieser Druckabfall kann die sich unten am Prüfgestänge
befindenden Dichtungen sowie die Dichtungen am Packer selbst beeinflussen.
-
Ist außerdem eines der anderen sich im Prüfgestänge befindenden Prüfventile
für Prüfzwecke geschlossen worden, so kann das Herein- und Herausziehen der
Dichtungen zur Zerstörung der Beschaffenheit der Dichtung am Einstichgerät des
Prüfgestänges führen und außerdem durch eine dem geschlossenen Ringraum
zuzuschreibende Kolbenwirkung sich negativ auf die Dichtungen im Packer auswirken.
-
Es sind schon verschiedene Arten von Umgehungsvorrichtungen bei der
Bohrlochprüfung mit Gestängen verwendet worden. Dem amerikanischen Patent Nr.
2.740.479 von Schwegman entsprechend wird eine Umgehungsvorrichtung
bereitgestellt, welche es ermöglicht, daß Spülmittel von unterhalb des
Formationsprüfgeräts aufwärts durch den Packerdorn und das untere Ende des
Prüfventils und dann nach außen durch eine Umgehungsöffnung fließt derart, daß es
im Ringraum zwischen dem Prüfventil und dem Bohrloch aufwärts fließen kann, um
so die Kolbenwirkung des größeren, sich unterhalb des Prüfventils befindenden Packers
zu umgehen.
-
Ein weiteres Beispiel eines solches Umgehungsgeräts ist im amerikanischen
Patent Nr. 4.582.140 von Barrington, welches an Halliburton, dem Erwerber der
vorliegenden Erfindung, übertragen worden ist, beschrieben. Mit dem Barrington-Gerät
konnte das Umgehungswerkzeug wahlweise auf verschiedene Art betrieben werden. Im
Falle einer ersten Anordnung wird ein Umgehungsgerät in offener Position in das
Bohrloch eingebaut und dann kurz nach der Bedienung des Geräts durch Absetzen
eines Gewichts eingeklinkt. Einer zweiten Anordnung gemäß, wird das offene
Umgehungsgerät in das Bohrloch eingebaut und das Umgehungsgerät durch Absetzen
eines Gewichts geschlossen - das Umgehungsgerät wäre jedoch in der Lage, sich
wieder zu öffnen, wenn das Gewicht hochgehoben wird. Schließlich ermöglichte die
Erfindung von Barrington es, die Umgehungsöffnung vollständig auszuschalten, wenn
das Gerät ohne die Umgehungsvorrichtung betrieben werden sollte.
-
Die dem Stand der Technik entsprechenden Umgehungsventile haben jedoch
nichts mit der Umgehungsvorrichtung zu tun, bei der ein RGP-Ventil verwendet wird.
Mit Bezug auf die vorliegende Erfindung sind daher bei den Umgehungsventilen
entsprechend dem Stand der Technik mehrere Merkmale nicht möglich. Ein Merkmal
umfaßt unter anderem die Tatsache, daß bevorzugt eine Berstscheibe verwendet wird,
wobei diese Berstscheibe durch Übertragung von Druck über eine Ölkammer bis zum
Bersten derselben betrieben wird. Als weiteres Merkmal kann das Gerät mit zwei
Sätzen von Scherbolzen ausgestattet sein. Ein Satz Scherbolzen ermöglicht es, die
erfindungsgemäßen Schaltverzugsfunktion auszulösen; der zweite Satz ermöglicht es,
den schwimmenden Kolben in Betrieb zu setzen und den Bedienungsdorn zu bewegen,
nachdem eine vorbestimmte Menge Öl aus der zweiten Ölkammer dosiert worden ist.
-
Einem weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung entsprechend
wird eine Dosierpatrone zur Durchführung des Schaltverzugs verwendet. Die
Dosierpatrone bedient sich einer Verengung und die Größe der Verengung kann
verändert werden, was sich direkt auf die Zeitspanne auswirkt, die zum Dosieren des
Öls benötigt wird.
-
Der Betriebsdorn kann außerdem mit einem eingebuchteten Hals ausgestattet
sein, wodurch die Dosierpatrone effektiv umgehen werden kann. Sobald der
eingebuchtete Hals des Betriebsdorns die Dosierpatrone erreicht, kann der Ölstrom die
Dosierpatrone umgehen und es dem Betriebsdorn ermöglichen, sich schnell zu
bewegen, um eine ruckartige Wirkung im Gerät hervorzurufen. Auf diese ruckartige
Wirkungen hin schließt der mit Öffnungen versehene Dorn effektiv die
Umgehungsöffnungen ab. Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht außerdem darin,
daß, sobald die Umgehungsöffnungen geschlossen worden sind, hydrostatischer Druck
aus dem Rohrgestänge den mit Öffnungen versehenen Dorn in der geschlossenen
Stellung hält, wodurch eine Arretiervorrichtung unnötig wird.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ermöglicht es, die Dichtungen des mit
Öffnungen versehenen Dorns einer Druckprüfung zu unterwerfen, bevor das
Prüfwerkzeug in das Bohrloch eingebaut wird. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß
Öl in der zweiten Kammer und Luft in einer getrennten Kammer unter Luftdruck
vorliegen, was zur Bildung eines Differenzialdrucks führt, gegen den der schwimmende
Kolben wirken kann.
-
Im amerikanischen Patent A-4.582.140 von Barrington wird eine
Bohrwerkzeugumgehungsgerät geoffenbart, welches folgendes umfaßt: ein
Röhrengehäuse mit einem mindestens eine Umgehungsöffnung aufweisendem Teil;
einen Hochleistungsdorn mit einem Außenteil mit einem ersten und einem zweiten
Ende, wobei der Außenteil am ersten und zweiten Ende mit Gewindeverbindungen
ausgestattet ist, einen inneren kerbverzahnten Teil, der mit dem äußeren Teil am
zweiten Ende verschraubt ist, wobei der innere kerbverzahnte Teil eine eingebuchtete
Schulter aufweist; und einen mit Öffnungen versehenen, an dem Röhrengehäuse
angebrachten Dorn, wobei der mit Öffnungen versehene Dorn mindestens eine
Umgehungsöffnung aufweist.
-
Die vorliegende Erfindung ist im Vergleich mit dem amerikanischen Patent A-
4.582.140 dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gerät außerdem einen Bedienungsdorn
umfaßt, welcher mit einer oberen Schulter von einem Durchmesser ausgestattet ist, der
weniger beträgt als der Durchmesser des Hochleistungsdorns, wobei der
Bedienungsdorn folgendes aufweist: eine Umgehungsöffnung, einen Schlitz für die
Aufnahme eines ersten Scherbolzen und einen länglichen Schlitz für die Aufnahme
eines zweiten Scherbolzen, eine innere eingelassene Nut und einen eingebuchteten
Hals; mit dem Hochleistungsdorn und dem äußeren Röhrengehäuse verbundene Mittel
zum ruckweisen Bewegen des Hochleistungsdorns in Bezug auf das äußere
Röhrengehäuse; zwischen dem Röhrengehäuse und dem Hochleistungsdorn eingeführte
Mittel zum Bewegen des Bedienungsdorns in Bezug auf das äußere Röhrengehäuse;
und zwischen dem Röhrengehäuse und dem mit Öffnungen versehenen Dorn
angebrachte Mittel zum Gleiten des mit Öffnungen versehenen Dorns in Bezug auf das
Röhrengehäuse derart, daß die Umgehungsöffnung des mit Öffnungen versehenen
Dorns und die Umgehungsöffnung des Röhrengehäuses nicht mehr aufeinander
ausgerichtet sind; eine um den äußeren Teil am ersten Ende der Gewindeverbindung
angebrachte O-Ringdichtung; eine weitere O-Ringdichtung, die um die eingebuchtete
Schulter gelegt ist, einen neben der weiteren O-Ringdichtung angebrachten Kolben,
wobei der Hochleistungsdorn und der Kolben mit dem Röhrengehäuse eine erste und
zweite Kammer bilden; wobei die Umgehungsöffnungen im mit Umgehungsöffnungen
ausgestatteten Dorn längenmäßig mit den Umgehungsöffnungen des Röhrengehäuses
gleichgerichtet sind, wobei eine erste und zweite O-Ringdichtung um den mit
Öffnungen ausgestatteten Dorn angebracht ist und eine dritte und vierte O-
Ringdichtung um jedes Ende des mit Öffnungen ausgestatteten Dorns angebracht ist.
Einer bevorzugten Anordnung entsprechend besteht die ruckartige Bewegungen
ausübende Vorrichtung aus einem zwischen dem ersten und zweiten Dorn angebrachten
Nippel, wobei dieser Nippel eine Längsbohrung aufweist, wobei die Längsbohrung
durch Gewinde mit dem Gehäuse der Ölkammer verbunden ist und der Nippel eine
einen Durchgang bildende Öffnung aufweist; eine Berstscheibe, welche in der Öffnung
angebracht ist, wobei die Längsbohrung durch diese Öffnung so verbunden ist, daß das
Öl gegen die Berstscheibe drückt; und einen Zapfen, der durch ein Gewinde mit der
Öffnung derart verbunden ist, daß der Flüssigkeitsdruck im Ringraum daran gehindert
wird, in die Öffnung einzudringen.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung, wird auf die beiliegenden
Abbildungen Bezug genommen, wobei:
-
Abbildung 1 einen Senkrechtschnitt durch eine repräsentative
Unterwasserinstallation darstellt, die sich für Prüfzwecke verwenden läßt und den
Aufbau eines Formationsprüfstrangs oder -gerät und die Lige in einem
Unterwasserbohrloch veranschaulicht, welches sich nach oben bis zu einer
schwimmenden Bedienungs- und Prüfstation erstreckt.
-
Abbildungen 2A bis 2E veranschaulichen einen senkrechten Viertelaufriß einer
Ausführungsform des Packerumgehungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Umgehungsöffnungen sich in der offenen Stellung befinden.
-
Abbildung 3 zeigt eine Schnittansicht der Berstscheibenanordnung.
-
Abbildung 4 zeigt eine Schnittansicht des kerbverzahnten oberen Dorns.
-
Abbildungen 5A bis 5E zeigen einen senkrechten Viertelschnittaufriß des
Umgehungsventils der Abbildung 2, nachdem die Umgehungsöffnungen geschlossen
worden sind.
-
Abbildung 6 zeigt einen Teilaufriß entlang Linie 6-6 der Abbildung 2.
-
Mit Bezug auf Abbildung 1 der vorliegenden Erfindung ist dort ein
Prüfgestänge zur Verwendung in Unterwasseröl- oder Gasbohrlöchern schematisch
dargestellt.
-
In Abbildung 1 ist eine schwimmende Arbeitsstation 1 über einer
Unterwasseröl- oder Gasbohrung zentriert, welche sich im Meeresboden 2 befindet und
ein Bohrloch 3 aufweist, das sich vom Meeresboden 2 bis zu einer
Unterwasserformation 5, welche auszuprüfen ist, erstreckt. Das Bohrloch 3 ist
typischerweise durch ein einzementiertes Stahlmantelrohr ausgefüttert. Eine
Unterwasserrohrleitung 6 führt von der Bühne 7 der schwimmenden Arbeitsstation 1
bis zur Bohrlochkopfinstallation 10. Die schwimmende Arbeitsstation 1 ist mit einem
Bohrturm 8 ausgestattet und einem Hebewerk 9 zum Heben und Herunterlassen der
zum Bohren, Prüfen und Fertigstellen der Öl- oder Gasbohrung notwendigen Geräte.
-
Ein Prüfgestänge 14 wird in das Bohrloch 3 der Öl- oder Gasbohrung gesenkt.
Das Prüfgestänge umfaßt unter anderem Geräte wie ein oder zwei druckausgeglichene
Gleitfugen 15 zum Ausgleich für die Wellenwirkung der schwimmenden Arbeitsstation
1 während des Absenkens des Prüfgestänges an die richtige Stelle, ein Umlaufventil
16, ein Prüfventil 17 und das Umgehungsventil gemäß der vorliegenden Erfindung 19.
-
Die Gleitfuge 15 kann der im amerikanischen Patent Nr. 3.354.950 von Hyde
beschriebenen gleichen. Bei dem Umlaufventil 16 handelt es sich bevorzugt um ein auf
Ringraumdruck ansprechendes Ventil, welches dem im amerikanischen Patent Nr.
3.850.250 oder 3.970.147 besprochenen gleichen kann. Das Umlaufventil 16 kann auch
vom wiederschließbaren Typ, wie im amerikanischen Patent Nr. 4.113.012 von Evans
et al beschriebenen, sein.
-
Das Prüfventil 17 ist bevorzugt von dem im amerikanischen Patent Nr.
4.429.748 geoffenbarten Typ, obwohl andere auf Ringraumdruck ansprechende, im
Stand der Technik bekannte Ventile verwendet werden können.
-
Ein Rohrgestänge-Prüf-(RGP-)-Ventil 18, wie im amerikanischen Patent Nr.
4.328.866 beschrieben, welches auf Ringraumdruck anspricht, ist im Prüfgestänge
oberhalb des erfindungsgemäßen Umgehungsventils 19 untergebracht.
-
Das Prüfventil 17, das Umlaufventil 16 und das RGP-Ventil 18 werden durch
den Flüssigkeitsringraumdruck betrieben, welcher von einer Pumpe 11 auf der Bühne
der schwimmenden Arbeitsstation 1 ausgeübt wird. Druckänderungen werden durch
eine Leitung 12 an den Bohrlochringraum 13 zwischen dem Mantelrohr 4 und dem
Prüfgestänge 14 weitergegeben. Der Bohrlochringraumdruck wird von der zu prüfenden
Formation 5 durch einen Packer 21 isoliert, welcher in das Bohrlochmantelrohr 4
genau oberhalb der Formation 5 eingelassen ist. Bei dem Packer 21 kann es sich um
einen Baker Oil Packer Model D, einen Otis Packer vom Typ W, einen Halliburton
Services EZ Drill SV Packer oder andere, im Stand der Technik der Bohrlochprüfung
bekannte Packer handeln.
-
Das Prüfgestänge 14 umfaßt eine Röhrendichtung 20 am unteren Ende des
Prüfgestänges, welches in oder durch einen Durchgang durch den Packer 21 "sticht",
zur Bildung einer Dichtung, welche den Bohrlochringraum 13 über dem Packer 21 von
einem inneren Bohrungsteil 22 der Bohrung direkt neben der Formation 5 und
unterhalb des Packers 21 isoliert.
-
Durch das Umgehungsventil 19 wird der Druck entspannt, welcher sich im
Prüfgestänge 14 unterhalb des Prüfventils 17 aufbaut, während die Dichtung 20 in den
Packer 21 sticht.
-
Eine Perforierpistole 24 kann über eine Drahtseilverbindung zu einem
Rohrgestänge führen oder darauf am unteren Ende des Prüfgestänges 14 befestigt sein,
um im Mantelrohr 4 Durchbohrungen 23 zu bilden, um auf diese Weise
Formationsfluide von der Formation 5 über Durchbohrungen 23 in die
Strömungsdurchgänge des Prüfgestänges 14 strömen zu lassen. Alternativ kann das
Mantelrohr 4 vor dem Einbauen des Prüfgestänges 14 in das Bohrloch 3 durchbohrt
worden sein.
-
Eine Formationsprüfung zur Kontrolle der Strömung von Fluid aus der
Formation 5 durch den Strömungskanal im Prüfgestänge 14 durch Anlegen und
Entspannen des Fluidringraumdrucks, der auf den Bohrlochringraum 13 durch die
Pumpe 11 ausgeübt wird, um das Umlaufventil 16, das Prüfventil 17 und das
Absperrventil 18 zu bedienen und die Druckaufbaukurven und Fluidtemperaturkurven
mit entsprechenden Druck- und Temperaturfühlern im Prüfgestänge 14 zu messen, ist
im oben erwähnten Patent in allen Einzelheiten beschrieben.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
In der folgenden Beschreibung sind ähnliche Teile im allgemeinen im Text und
in den Zeichnungen jeweils mit den gleichen Bezugsnummern gekennzeichnet.
-
Das Packerumgehungsventil besteht im allgemeinen aus einem
Röhrengehäuseteil, einem ersten Hochleistungsdorn, einem zweiten Betriebsdorn, Mittel
zum ruckartigen Bewegen des ersten Dorns, Mittel zum Drosseln des Ölflusses an eine
unter Luftdruck arbeitende Kammer, einem inneren Betriebsdorn, einem Öffnungen
aufweisenden Umgehungsdorn und Mittel, um auf den mit Öffnungen versehenen
Umgehungsdorn aufzutreffen.
-
Mit Bezug auf Abbildung 2E besteht der Hochleistungsdorn 100 aus einem
äußeren Teil oder unterem Verbindungsstück 101. Das untere Verbindungsstück ist an
seinem unteren Ende mit einer Außengewindeverbindung 102 ausgestattet, während am
gegenüberliegenden Ende eine Innengewindeverbindung 103 mit
Dichtungsvorrichtungen 104 direkt oberhalb der Innengewindeverbindung vorliegt.
Sowohl die Gewindeverbindungen als auch Dichtungen in diesem Teil des Geräts und
alle weiteren Gewindeverbindungen und Dichtungen sind von dem allgemein in der
Industrie angewendeten Typ, wie er dem Fachmann bekannt ist.
-
Der Hochleistungsdorn 100 enthält außerdem einen inneren kerbverzahnten
Hochleistungsdorn 108 mit einer Außengewindeverbindung 106 am unteren Ende,
welche mit dem Innengewindeende 103 des unteren Verbindungsstücks verschraubt
wird. Die Dichtung 104 des Hochleistungsdorns umgibt den inneren kerbverzahnten
Hochleistungsdorn 108 um den äußeren Dichtungsdurchmesser 109 derart, daß die
Ringraumbohrlochfluide daran gehindert werden, an dieser Stelle in den
Röhrenringraum einzudringen.
-
Der restliche innere kerbverzahnte Hochleistungsdorn 108 besitzt eine
eingebuchtete Schulter 110 und an seinem oberen Ende ist ein elastomerer Teil
angebracht, der gewöhnlich als O-Ringdichtung 111 bezeichnet wird. Neben der O-
Ringdichtung 111 ist am oberen Teil des inneren Hochleistungsdorns ein
schwimmender Kolben 112 angebracht. Der schwimmende Kolben ist in der Ölkammer
113 so angebracht, daß er gleiten kann, wobei die Ölkammer 113 durch den
Differenzialbereich des Außendurchmessers eines Röhrengehäuses 114 und den inneren
kerbverzahnten Hochleistungsdorn 108 gebildet wird. Diese Ölkammer wird von dem
Einbauen des Geräts in das Bohrloch mit Öl bei Luftdruck gefüllt. Der schwimmende
Kolben 112 ist mit jeweils einem in obere und untere Nuten 115 und 116 eingeführten
elastomeren Teil ausgestattet.
-
Der Röhregehäuseteil 114 besteht im allgemeinen aus einem kerbverzahnten
röhrenförmigen Teil 117, der den Nuten des inneren kerbverzahnten
Hochleistungsdorns 108 entspricht. Mit Bezug auf Abbildung 4 weist der kerbverzahnte
Hochleistungsdorn 108 mehrere Schultern 118 mit einer Bohrung von glattem
Innendurchmesser 187 auf. Wiederum mit Bezug auf Abbildung 2D weist der
röhrenförmige Gehäuseteil 114 an seinem oberen Ende eine Innengewindeverbindung
auf, mit der der Röhrengehäusenippelteil 121 verschraubt ist. Der
Röhrengehäusenippelteil 121 weist eine Bohrung in Form eines senkrechten
Durchgangs 122 von seinem unteren Teil derart auf, daß eine Verbindung besteht
zwischen der ersten Ölkammer 113 und einer Verbindungsöffnung 123, welche durch
den röhrenförmigen Teil im schiefen Winkel gebohrt und auch als erster
Druckdurchgang bekannt ist.
-
Mit Bezug auf Abbildung 3 ist ein den senkrechten Durchgang 122
durchkreuzendes Loch 124 im schiefen Winkel zum äußeren röhrenförmigen Teil
gebohrt. Eine Berstscheibe 125 ist in die Bohrung desselben eingesetzt. In das Ende
des schiefen Lochs 124 ist ein Zapfen 126 eingesetzt, der die Ringraumfluide effektiv
abriegelt. Der senkrechte Durchgang 122 führt an einer Stelle zwischen dem Zapfen
126 und der Berstscheibe 125 in das schiefe Loch 124. Wie in Abbildung 2D gezeigt,
weist der Röhrengehäusenippel 121 an Stelle 127 einen erweiterten Innendurchmesser
auf, welcher eine Schulter bildet. Der Röhrengehäusenippelteil weist an seinem oberen
Ende außerdem eine elastomere Dichtung 128 auf.
-
Ein innerer Betriebsdorn, der im allgemeinen mit 129 bezeichnet ist, befindet
sich in Längsrichtung oberhalb des Röhrengehäusenippelteils 121, wobei eine erste
ausgebildete Schulter 130 auf der Schulter 131 des Röhrengehäusenippels ruht. Der
innere Betriebsdorn 129 weist ebenfalls eine durchgebohrte Öffnung 132 auf, durch
welche der hydrostatische Druck der Röhre durchgegeben wird.
-
Im inneren Betriebsdorn 129 befindet sich außerdem eine erste Vertiefung 133
für das Einbringen mehrerer Scherbolzen 134. Ein zweiter länglicher Schlitz 135 ist
für einen zweiten Satz Scherbolzen 136 vorhanden. Der Ausschnitt 188 im inneren
Betriebsdorn 129 endet an der Schulter 190. Mit Bezug auf Abbildung 2C weist der
innere Betriebsdorn 129 bei 137 eine darin maschinell eingebrachte Kerbnut auf,
welche das Einsetzen eines Rings 138 um den inneren Betriebsdorn 129 erlaubt,
welcher dem Fachmann im allgemeinen als Schnappring 138 bekannt ist. Der
Schnappring 138 wird um den inneren Betriebsdorn 129 in dieser Nut 137 gelegt. Der
innere Betriebsdorn weist einen durch abgeschrägte Flächen 140 und 141 gebildeten,
eingebuchteten Hals 139 auf.
-
Das äußere Röhrengehäuse 114 weist einen dritten Teil 143 auf, welcher mit
dem Röhrengehäusenippelteil 121 verschraubt ist. Dieser dritte Teil 143 bildet eine
Kammer 144, welche als zweite Ölkammer 144 bezeichnet wird und zwischen dem
dritten Röhrenteil 143 und dem inneren Betriebsdorn 129 liegt. Außerdem sind durch
den dritten Teil 143 zwei Öffnungen 145 und 146 gebohrt, welche das Einführen von
Fluid wie bespielsweise Hydrauliköl in die Kammer 144 erlauben. Auf diese Weise
wird die zweite Ölkammer 144 gebildet. In den Öffnungen 145 und 146 befinden sich
Flüssigkeitszapfen 147 und 148, welche zur Verhinderung der Entfernung des Öls
eingeschraubt sind. Öffnung 145 wird als Entlüftungsöffnung und Öffnung 146 als
Füllöffnung bezeichnet.
-
Mit Bezug auf Abbildung 2D befindet sich in der zweiten Ölkammer 144 ein
schwimmender Kolben 149, der so angebracht ist, daß er gleiten kann. Im
schwimmenden Kolben 149 ist eine Vertiefung 196 angebracht. Um beide Vertiefungen
150 und 151 sind Dichtungen 152 und 153 angebracht. Vor dem Inbetriebsetzen des
Geräts ruht der schwimmende Kolben 149 gegen den äußeren vorstehenden Rand 154
des Röhrengehäusenippelteils 121. Der äußere vorstehende Rand 154 des
Röhrengehäusenippelteils 121 ist sowohl auf der Ober- als auch der Unterseite jeweils
mit einer elastomeren Dichtung 155, 156 ausgestattet.
-
Mit Bezug auf Abbildung 2C ist am oberen Ende der zweiten Ölkammer 144
eine Dosierpatrone 157 angebracht, welche aus einem Ringflansch besteht, der jeweils
zylindrische innere und äußere Kanten 158 und 159 aufweist. In der Außenfläche 159
befindet sich eine ringförmige Vertiefung 160, in welcher eine Dichtung 161 sitzt.
-
Mehrere in Längsrichtung ausgerichtete Dosierbohrungen 164 führen teilweise
von unten aufwärts durch die Dosiervorrichtung 157. Eine Fluiddosiervorrichtung 157
wie sie im amerikanischen Patent Nr. 3.323.550 geoffenbart und unter dem
Warennamen Lee Visco Jet verkauft wird, befindet sich in jeder Dosierbohrung 104
am unteren Ende derselben.
-
Wie in Abbildung 2B dargestellt, ist das Luftkammergehäuse 165 mit der
Dosierpatrone verschraubt. Das Luftkammergehäuse weist oben eine innere
Schraubverbindung 166 für die Verbindung mit dem äußeren mit Öffnungen
versehenen Gehäuseteil 167 auf. Die Luftkammer 168 wird zwischen dem
Luftkammergehäuse 165 und dem Gehäuse des inneren Betriebsdorns 129 gebildet. Da
das Gerät an der Erdoberfläche unter den an der Erdoberfläche herrschenden
Bedingungen fertiggemacht wird, befindet sich die Luft in der Kammer 168 bei
Luftdruck.
-
Durch den äußeren mit Öffnungen versehenden Gehäuseteil oder Nippel 176
ist eine Umgehungsöffnung 169 gebohrt. Der äußere mit Öffnungen versehende Nippel
167 weist einen vorstehenden Rand 170 auf, der von einem Satz elastomerer
Dichtungen 171 und 172 umgeben ist, der das Luftkammergehäuse 165 abdichtet. Mit
Bezug auf Abbildung 2A befindet sich auf dem äußeren mit Öffnungen versehenen
Nippel 167 ein oberes Einsatzstück 175, auf dem eine erste 173 und eine zweite 174
Nebenöffnung angebracht sind. Der Hals des oberen Einsatzstücks 175 enthält innere
Gewindeverbindungen 176 und eine Schulter 177, auf der ein innerer mit Öffnungen
versehener Dorn 178 aufliegen kann.
-
Mit Bezug auf Abbildungen 2A und 2B umfaßt der innere mit Öffnungen
versehene Dorn 178 mindestens eine Umgehungsöffnung 179, um welche jeweils zwei
Sätze elastomerer O-Ringdichtungen 180 und 181 angebracht sind, und welche an der
Schulter 200 endet. An jedem Ende des inneren mit Öffnungen versehenen Dorns 178
befinden sich außerdem jeweils O-Ringdichtungen 182 und 183. Eine Schulter 185,
deren Außendurchmesser im Vergleich mit dem inneren mit Öffnungen versehenen
Dorn 178 größer ist, ist ebenfalls vorhanden. Dichtungen 187 sind ebenfalls vorhanden.
Die Endschulter 200 liegt an der Schulter 177 an, wenn der innere mit Öffnungen
versehene Dorn einer ruckartigen Bewegung ausgesetzt worden ist.
Bedienung der bevorzugten Ausführungsform
-
Um nochmals auf Abbildung 1 der Darstellungen zurückzukommen, wird
angenommen, daß ein für Bohrlochprüfungen verwendetes Gestänge auf dem Stand der
Technik nach bekannte Weise in das Bohrloch eingebaut wird oder worden ist. Sobald
das Prüfgestänge bis auf die Tiefe des Packers eingebaut worden ist, kann das
Prüfgestänge einer Druckprüfung unterworfen werden. Diese wird mit Hilfe des RGP-
Ventils durchgeführt. Nach erfolgreichem Test kann das Prüfgestänge in die
Dichtungsbohrung des Packers gestoßen werden. Es kann unter Umständen
wünschenswert sein, zuerst in die Packerbohrung zu stoßen und daraufhin das
Prüfgestänge dem Test zu unterwerfen.
-
An der Stelle, an der in den Packer gestoßen wird, wird die in der sich
unterhalb des Packers befindlichen Zone ausgeübte Kolbenwirkung aufgrund der in
dem Gerät vorhandenen Umgehungsöffnungen ausgeschaltet. In anderen Worten kann
das überflüssige Fluid - wenn das Gerät in die Packerbohrung gestoßen wird - durch
die Umgehungsöffnungen 169 strömen. Falls es andererseits aus irgend einem Grund
notwendig wird, das Prüfgestänge aufzunehmen, kann das sich im Mantelrohrringraum
befindende Fluid im Ringraum hinunter durch die Umgehungsöffnungen 169 bis unter
den Packer zurückströmen.
-
Zum Zeitpunkt, an dem das Bohrloch geprüft werden soll, muß die Umgehungsöffnung
169 geschlossen sein. Auf diese Weise wird das Gewicht durch Absetzen vom
Bohrstrang auf das untere Verbindungsstück 101 übertragen, von dem das Gewicht
wiederum an den inneren kerbverzahnten Hochleistungsdorn 108 übertragen wird. Der
Hochleistungsdorn ist im äußeren Röhrengehäuse 114 so montiert, daß er gleiten kann.
-
Wenn das Gewicht auf den inneren kerbverzahnten Hochleistungsdorn 108
angelegt wird, wird die Schulter 110 des inneren kerbverzahnten Hochleistungsdorns
108 nach oben gegen die Dichtung 111 und den schwimmenden Kolben 112 gedrückt.
Je größer das Gewicht, das auf den inneren kerbverzahnten Hochleistungsdorn 108
angelegt wird, desto größer ist die Kraft, die auf die erste Ölkammer 113 übertragen
wird. Das Öl übt seine Wirkung durch den senkrecht ausgeschnittenen Durchgang 122
des Röhrennippelteils 121 aus und wird durch den Druckdurchgang 122 auf die
Berstscheibe 125 übertragen. Die Berstscheibe 125 weist einen vorbestimmten
Berstwiderstand auf. Nachdem eine vorbestimmte Kraft über die Ölkammer 113 zur
Bestscheibe 125 geführt worden ist und sich auf diese auswirkt, reißt die Berstscheibe
daher und das vorher sich in der ersten Ölkammer 113 befindende Öl wird durch eine
Ringöffnung 125A in den Mantelrohrringraum geführt.
-
Das Öl ist dadurch aus der ersten Ölkammer 113 herausgeführt und da kein
weiterer Widerstand vorhanden ist, bewegt sich der innere kerbverzahnte
Bedienungsdorn 108 schnell aufwärts und schlägt gegen den inneren Bedienungsdorn
129 an der Schulter 190. Diese Kraft führt zu einer ruckartigen Bewegung des inneren
Bedienungsdorns 129 und schert den Bolzen 134 ab. Die Öffnung 132 am inneren
Betriebsdorn 129 kann sich daraufhin mit Bezug auf den schwimmenden Kolben 149
nach oben bewegen. Durch die Öffnung 132 wird der Hydrostatikdruck der Röhre
daraufhin auf den schwimmenden Kolben 149 - einen durch 192 gekennzeichneten
Bereich - übertragen.
-
Da der schwimmenden Kolben 149 durch den Hydrostatikdruck der auf den
Bereich 192 drückenden Röhre nach oben getrieben wird, drückt er nach oben gegen
das Öl in der zweiten Ölkammer 144. Das Öl in der zweiten Ölkammer 144 wurde an
der Erdoberfläche unter Luftdruck in das Gerät eingeführt.
-
Aufgrund des Unterschieds zwischen dem Hydrostatikdruck in der Röhre und
des Luftdrucks wird das Öl aus der Kammer 144 gedrückt. Das Öl muß jedoch durch
die Dosierpatrone 157 fließen. Das Öl tritt durch die Strömungsvorrichtung 164 und
den Ringraum 158 ein. Die Dosierpatrone 157 verursacht eine Verengung. Es dauert
daher vom Zeitpunkt, an dem der schwimmende Kolben 149 nach oben zu drücken
beginnt, bis die Vertiefung 139 in dem inneren Betriebsdorn und insbesondere die
abgeschrägten Flächen 141 die Dosierpatrone 157 erreichen, mehrere Minuten. Das Öl
fließt in die Luftkammer 168 durch den Ringraum zwischen dem Luftkammergehäuse
165 und dem inneren Betriebsdorn 129, wobei der Ringraum im allgemeinen bei 189
durch Öffnung 194 gezeigt wird.
-
Der schwimmende Kolben 149 führt eine gleitende Bewegung aus, bis der
schwimmende Kolben 149 den Schnappring 138 an der Vertiefung 196 einklinkt.
Nachher bewegt sich der innere Betriebsdorn 129 auf den dritten äußeren Röhrenteil
143 zu.
-
Der bevorzugten Ausführungsform entsprechend, wird das Öl - das vorher
durch die Dichtungen 161 daran gehindert wurde, um die Dosierpatrone zu
strömen -die Dosierpatrone, sobald der eingebuchtete Hals 139 die Dosierpatrone erreicht,
umgehen. Da keine Einengung mehr besteht (das Öl fließt in die Luftdruckkammer),
wird der innere Betriebsdorn 129 daher axial nach oben gedrückt, wobei er mit dem
inneren mit Öffnungen versehenen Dorn 178 an der Schulter 198, wie in Abbildungen
2B und 5B gezeigt, Kontakt herstellt. Alternativ kann der innere Betriebsdorn 129
einen glatten Außendurchmesser aufweisen (d.h. es ist kein eingebuchteter Hals
vorhanden), wodurch es dem Dorn 129 immer noch möglich ist, axial nach oben
gedrückt zu werden und mit dem inneren mit Öffnungen versehenen Dorn 178 Kontakt
herzustellen.
-
Wird das Gerät in das Bohrloch eingebaut, so sind die Umgehungsöffnungen
169 und 179 des äußeren mit Öffnungen versehenen Nippels 167 und der innere mit
Öffnungen versehene Dorn 178 gleichgerichtet. Durch die ruckartige Bewegung des
inneren Betriebsdorns 129 und des inneren mit Öffnungen versehenen Dorns 178 wird
der innere mit Öffnungen versehene Dorn 178 derart in den Hals des oberen
Verbindungsstücks 175 gedrückt, daß die Schulter 177 des Verbindungsstücks an der
Schulter 200 des inneren mit Öffnungen versehenen Dorns 178 zu liegen kommt. Mit
Bezug auf Abbildungen 5A und 5B sind die elastomeren Dichtungen 180 und 182
- wenn der mit Öffnungen versehene Dorn 178 in dieser Stellung liegt - auf den beiden
Seiten der Öffnung 169 gleichgerichtet, wobei das Mantelrohr-Ringraumfluid vom
Innendurchmesser des Geräts und dem Rest des Innendurchmessers des Prüfgestänges
effektiv isoliert ist. Mit Bezug auf Abbildung 2A wird außerdem eine Methode zum
Prüfen der Dichtungen 180 und 181 vor dem Einbau des Geräts in das Borloch
geoffenbart. Um die Dichtungen 180 und 181 auszuprüfen, erlaubt es die
erfindungsgemäße Konstruktion, eine Hilfspumpe an die äußere Nebenöffnung 173
anzukoppeln. Es ist dann möglich, einen Druck auf die Hilfsöffnung 173 auszuüben,
wobei Druck auf die Schulter 185 des inneren mit Öffnungen versehenen Dorns 178
übertragen wird, während die Schulter gegen die Kante des mit Öffnungen versehenen
Nippels 186 ruht.
-
Der dadurch aufgebrachte Druck führt dazu, daß die Schulter 185 sich mit
Bezug auf das äußere mit Öffnungen versehene Gehäuse 167 und das obere
Verbindungsstück 175 in Längsrichtung nach oben bewegt, wobei die
Umgehungsöffnungen 169 geschlossen werden. An diesem Punkt kreuzt die Dichtung
180 und 182 die Umgehungsöffnung 169, wie in Abbildung 5B gezeigt. Auf diese
Weise kann jetzt ein Druck auf die Umgehungsöffnung 169 ausgeübt und ein effektiver
Test der Dichtungen 180 und 182 durchgeführt werden. Nach dem Test kann der
innere mit Öffnungen versehene Dorn 178 in Längsrichtung herunterbewegt werden,
so daß die Öffnung 179 des inneren mit Öffnungen versehenen Dorns 178 mit einer
Umgehungsöffnung 169 des äußeren mit Öffnungen versehenen Gehäuses 167
gleichgerichtet ist und das Gerät in das Bohrloch, wie in Abbildung 2A und 2B
gezeigt, eingebaut werden kann.