DE7812380U1 - Vorrichtung zur steuerung eines pruefstrangbauteiles - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. JÜRGEN MEISSE DIPL.-CHKH. DR. RUDOLF HOLGKST

D 562o Velbert 11 - Langenberg, Bokenbasch 41 Poetfach 11 o3 86 Telefon (o2127) 4ol9 Telex 3516895

Anmeldung Halliburton Company, 1015 BoIs D'Arc, Duncan, Oklahoma, OSA

Vorrichtung zur Steuerung eines Prüfstrangbautellea

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Prüfstrangbauteils bei einem In ein Bohrloch abgesenkten Prüfstrang zur untersuchung von geologischen Formationen, bei welcher der PrüfStrangbauteil durch das Gewicht des darüber befindlichen Teils des Prüfstranges mit einer durch eine Dru^kmitteldämpfungsvorrichtung bestirnten Versögerung von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung umschaltbar ist.

Generell bezieht sich die Erfindung auf die Untersuchung von Ölbohrungen. Insbesondere ist die Erfindung anwendbar bei Unterwasser- Ölbohrungen vor der Küste.

Nach dem Verrohren und Zementieren einer Ölbohrung ist es gewöhnlich wünschenswert, die von der Bohrung durchdrungene feste Formation hinsichtlich der möglichen Fördermengen und der allgemeinen Ergiebigkeit der Bohrung zu untersuchen. Dabei wird ein Prüfstrang benutzt, der verschiedene unterschiedliche Arten von Geräten enthält, um die Ergiebigkeit der Ölbohrung zu untersuchen. Diese Geräte können einen Druckschreiber, eine Probenkammer, ein Prüfgerät für den im abgeschlossenen Zustand wirksamen Druck, einen hydraulischen Rüttler, einen oder Mhrere Packer, ein Zirkulationsventil und ggfs. noch andere Geräte umfassen.

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Der Prüfvorgang erfordert das öffnen eines Abschnitts der Bohrung zu atmosphärischem oder vermindertem Druck hin. Das wird dadurch erreicht, daß der Prüfstrang in das Bohrloch oder das Bohrrohr abgesenkt wirs, wobei das Prüfventil und die Probenkammer geschlossen sind, um den Eintritt von Bohrlochflüssigkelt in das Bohrrohr zu verhindern. Wenn der Prüfstrang sich an Ort und Stelle in der Formation befindet, werden Packer ausgedehnt, die sich abdichtend an die Wandung der Bohrung oder der Verrohrung anlegen und die zu prüfende Formation isolieren. Oberhalb der Formation wird der hydrostatische Druck der Bohrlochflüssigkeit von dem oberen Packer aufgenommen. Die •Q Bohrlochflüssigkeit in dem isolierten Formationsbereich kann nach öffnen des Prüfventils in den Prüfstrang einfließen. Man läßt Flüssigkeit aus der Formation weiterströmen, um die Förderiaenge der Formation zu messen. Die Formation kann dann "eingeachlossen" werden, um die Geschwindigkeit des Druckaufbaus zu messen. Nach Erhalt der Strömungsmessung und nach Erhalt der Druckaufbaukurven können Proben aufgefangen werden und der Prüfstrang au« dem Bohrloch herausgezogen werden.

Frühere Methoden, die zum öffnen und Schließen der erforderlichen Ventilkammern in dem Prüfstrang angewandt wurden, erforderten mechanische Manipulationen des Prüfstranges in vertikaler hin- und hergehender Bewegung, und Drehbewegung oder * einer Kombination von beiden. Ein anderes bekanntes Verfahren bedingte die Verwendung von schweren Stangen oder Kugeln, die in dem Prüfstrang heruntergeworfen wurden, um bestimmte Geräte in dem Prüfstrang zu betätigen.

Alle dieise bekannten Verfahren haben den schwerwiegenden Nachteil, daß sie eine Bewegung des Rohrstranges oder eine Bewegung innerhalb des Rohrstranges erfordern. Das ist besonders nachteilig beim Bohren im Meer, weil dort die Gefahr besteht, daß während des Zeitraumes, wo die Ausbruch-Preventer ▼on dem Rohrstrang während der Manipulation des Rohretrang·«

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oder des Hinabwerfens von Gegenständen in dem Rohrstrang zurückgezogen sind, sich der Rohrstrang löst oder ein Ausbruch stattfindet.

Ein Mittel zur Betätigung von Geräten in dem Prüf strang ohne Manipulation des Rohrstranges, das sich als sehr erfolgreich erwiesen hat, besteht in der Verwendung von Prüfgeräten, die durch den Druck im Ringraum zwischen Rohrstrang und Bohrlochwandung oder Verrohrung betätigt werden. Beispiele für solche Geräte sind das Probenahmegerät nach US-PS 3 664 415, das Scheibenventil nach üS-PS 3 779 263, das Zirkulationsventil nach ÜS-PS 3 850 250, das Zlrkulations- und Prüfventil Räch O üS-PS 3 970 147, das vollständig öffnende Prüfventil nach US-PS 3 856 085 und das vollständig öffnende Prüfventil nach US-PS 3 964 544, die alle von dem Ringraumdruck betätigbar sind.

Bei der Anwendung von Prüfsträngen unter Verwendung der verschiedenen oben erwähnten, durch Ringraumdruck betätigbaren Geräte hat es sich als wichtig herausgestellt, daß man in der Lage ist, den Prüfstrang in das Bohrloch mit geschlossenem Prüfventil abzusenken, während gleichzeitig in dem Prüfstrang oberhalb des Packers und unterhalb des geschlossenen Prüfventils eine Umgehung frei ist. Wenn der Packer gesetzt werden ~λ soll, wird eine solche Manipulation gewöhnlich durch eine Verdrehung des PrüfStrangs und durch Aufsetzen von Gewicht auf den Packer bewerkstelligt, wobei durch die letztere Maßnahme die Dichtglieder des Packers ausgedehnt und in Kontakt mit der Verrohrung oder der Wandung des Bohrloches gebracht werden. Die Verwendung von durch Drehung betätigten üblichen Umgehungskanälen zwischen dem Packer und d<om Prüfventil ist dabei etwas nachteilig und unzuverlässig, weil es oft schwierig ist zu sagen, ob das Umgehungsventil in dem Zeitpunkt, wo der Packer gesetzt wird, geschlossen ist oder nicht, dl beide Operationen eine vertikale und Drehbewegung des Rohrstranges zur Betätigung der Geräte erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Um- \ gehungsventil in einem Prüfstrang zu schaffen, welches zuverlässig im Sinne eines Absperrens der Umgehung betätigbar ist, und zwar nur durch die Einwirkung des Gewichts des Prüfstranges, während gleichzeitig die Ausübung sowohl einer

Drehkraft als auch die übertragung des Gewichts über das §

geöffnete Umgehungsventil auf den Packer ermöglicht wird, um f

die Anlage des Packers an der Verrohrung oder der Bohrloch- Ψ

wandung zu erzielen. |

Generell soll es möglich sein, ein Gerät durch d:*3 Wirkung des : Gewichts des Rohrstranges aus einer ersten Betriebsstellung in '

eine zweite Betriebsstellung umzuschalten und gleichzeitig über |

dieses Gerät, wenn dieses in seiner ersten Bötriebestellung |

ist, die übertragung von axialen und Drehkräften auf ein |

darunter befindliches anderes Gerät zu ermöglichen« !

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch: f,

ein rohrförmiges Außengehäuse mit einer Innenfläche ein f

Innengehäuse mit einer Außenfläche, welches koaxial in dem ( Außengehäuse angeordnet und gegenüber diesem längsbeweglich P

ist, erste und zweite Dichtmittel, die zwischen dem Außen- ^;

gehäuse und dem Innengehäuse in axialem Abstand voneinander _l

angeordnet sind und als Druckmitteldichtungen zwischen der _t

Innenfläche des Außengehäuses und der Außenfläche des Innen- |

gehäuses eine Ringkammer bilden, deren Volumen bei der |

Längsbewegung des Innengehäuses relativ zu dem Außengehäuse im |

wesentlichen konstant bleibt, eine Druckmittelmenge innerhalb I

der Ringkammer, eine ringförmige Druckmittelzumeßeinrichtung, | die innerhalb der Ringkammer angeordnet ist, erste und zweite Stirnflächen und innere und äußere Umfangsflächen aufweist und an einem der Gehäuse befestigt und mit diesem relativ zu dem anderen Gehäuse und der Ringkammer beweglich ist, eine Dichtung- die eine gleitbewegliche Abdichtung zwischen der Druckmittelzumeßeinrichtung und der Oberfläche des besagten anderen Gehäuses bewirkt eine Dichtung, die eine Abdichtung

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zwischen der Druckmittelzumeßeinrichtung und der Oberfläche des besagten einen Gehäuses bewirkt, einen ersten Strömungskanal in der Druckmittelsumeßeinrichtung, durch den eine Druckmittel-Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung hergestellt ist, Strömungsdrosselmittel, die in dem ersten Strömungskanal angeordnet sind und einer Strömung durch den Strömungskanal einen vorgegebenen Strömungswiderstand bieten, einen zweiten Strömungskanal in der Druckmittelzumeßeinrichtung, durch den eine Druckmittelverbindung zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung hergestellt ist, und Rückschlagventilmittel, die in dem zweiten Strömungskanal angeordnet sind und eine Druckmittelströmung durch den zweiten Strömungskanal von der ersten Stirnfläche :eu der zweiten Stirnfläche der Druckmittelzumeßeinrichtung sperren, während sie eine im wesentlichen ungedrosselte Strömung durch den zweiten Strömungskanal von der zweiten Stirnfläche zu der ersten Stirnfläche freigeben.

Eine in axialer Richtung auf das Innengehäuse wirksame Kraft wird über das Druckmittel in der Ringkammer zunächst voll auf das Außengehäuse übertragen, das mit dem unteren Teil des Prüfstranges und beispielsweise einem dort eingebauten Packer verbunden ist. Das obere Gerät, also beispielsweise ein Umgehungsventil, bleibt in seiner ersten Ortsetellung, das Umgehungsventil also geöffnet. Erst nach einer Verzögerungszeit, während welcher Druckmittel durch die Druckmittelzumeßeinrichtung aus dem einen Teil der Ringkammer in den anderen Teil der Ringkammer verdräagt wird, geht das Gerät in seine zweite Betriebsstellung. Während dieser Zeit kann daß j darunter befindliche Gerät betätigt, also z.B. der Packer gesetzt sein. Erst dann wird z.B. das Umgehungsventil geschlossen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert s

Fig. 1A und IB sind Seitenansichten, teilweise im

Vertikalschnitt des oberen bzw. unteren Teils eines Umgehungeventils, das mit einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung versehen ist.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer ringförmigen Druckmittelzu-

meßeinrichtung, die nach der vorliegenden

Erfindung ausgebildet ist.

Fig. 3 ist eine Unteransicht der Druckmittelzumeßeinrichtung von Fig. 2.

Fig. 4 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt einer

anderen Form der Druckmittelzumeßeinrichtung.

Fig. 5 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt von

Dichtungsmitteln, die bei der Anordnung nach J?ig. 1B verwendet werden.

Fig. 6 ist eine schematische Seitenansicht einer Bohrinsel und zeigt einen Prüfstrang, der innerhalb einer unter Wasser befindlichen Bohrung angeordnet ist und eine unter Wasser liegende Formation anschneidet.

Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht einer

Bohrinsel und zeigt eine andere Ausführungsform eines Prüfstranges, der in einem unter Wasser befindlichen Bohrloch angeordnet ist kurz vor dem Angreifen eines daran angebrachten Befestigungsnippels an einem vorher gesetzten Packer.

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In den Figuren 1A und 1B ist ein erfindungsgemäßes Umgehungs- · ventil mit 10 bezeichnet. Das Umgehungsventil 10 enthält ein Innengehäuse 12 und ein rohrförmiges Außengehäuse 14. Die Gehäuse 12 und 14 bestehen in üblicher Weise je aus einer Mehrzahl von miteinander verschraubten Bauteilen, um die Montage des Umgehungsventils 10 zu erleichtern.

Das rohrförmige Innengehöuee 12 weist einen oberen Endteil 10 einen unteren Endteil 18 und einen Mittelteil 20 auf. Ein im <r\ wesentlichen zylindrischer Kanal 22 stellt eine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Endteil 16 bzw. 18 her. Der obere Endteil 16 ist mit einem Innengewinde 24 versehen, um die Verschraubung des Umgehungsventils 10 mit einem Rohr- oder Prüfstrang zu ermöglichen, der von dem Umgehungsventil 10 nach oben verläuft. Das rohrförmige Innengehäuse 12 ist in Längsrichtung verschiebbar innerhalb des rohrförmigen Außengehäuses 14 angeordnet.

Das rohrförmige Außengehäuse 14 weist einen oberen Endteil 28 einen unteren Endteil 30 und einen Mittelteil 32 auf. Der untere Endteil 30 ist mit einem Außengewinde 34 versehen, um eine Verschraubung des Umgehungsventils 10 mit einem Abschnitt ü eines Rohr- oder PrüfStrangs zu ermöglichen, der sich davon nach unten erstreckt. Der obere Endteil 23 des Außengehäuaes weist eine radial nach innen ragende Ringschulter 36 auf, die gleitbeweglich an einer entsprechenden zylindrischen Außenfläche 38 anliegt, die an dem oberen Endteil 16 des Innengehäuses 12 gebildet ist. Ein Paar von ringförmigen Dichtgliedern 40 und 42 sitzen in entsprechenden Ringnuten in der Ringschulter 36 und bewirken eine gleitbewegliche, im wesentlichen druckmitteldichte Abdichtung zwischen der Ringschulter 36 und der zylindrischen Oberfläche 38.

Eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche 44 erstreckt sich von der Ringschulter 36 nach unten. Eine radial nach außen ragende Ringschulter 46 erstreckt sich von der zylindrischen Oberfläche 38 des Innengehäuses 12 nach außen und liegt gleitbeweglich an der zylindrischen Oberfläche 44 des Außengehäuses 14 an. Ein Paar von ringförmigen Dichtgliedern 48 und 50 sitzen in entsprechenden Ringnuten in der Ringschulter 46 und bewirken eine im wesentlichen druckmitteldichte gleitbewegliche Abdichtung zwischen der Ringschulter 46 und der zylindrischen Oberfläche 44. Kanäle 52 stellen eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Innengehäuses 12 zwischen dem ~ ringförmigen Dichtglied 48 und der zylindrischen Oberfläche 38 her, um eine Druckmittelsperre zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse zu verhindern.

An einer zylindrischen Außenfläche 56, die an dem Innengehäuse 12 gebildet ist, sind eine Mehrzahl von längsverlaufenden Rippen 54 vorgesehen, die von der Ringschulter 46 sich nach unten erstrecken. Die Rippen 54 werden in entsprechenden längsverlaufenden Nuten 58 aufgenommen, die in einer Ringschulter 60 vorgesehen sind, welche sich von der zylindrischen Oberfläche 44 des Außengehäuses 14 radial einwärts erstreckt, so daß eine Keilverzahnung zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse erhalten wird, die eine Relatiwerdrehung zwischen diesen verhindert aber gleichzeitig eine relative Längsbewegung zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse zuläßt. Wenigstens ein Durchlaß 62 stellt eine Verbindung zwischen der Außenseite 64 und der zylindrischen inneren Oberfläche 44 des Außengehäuses 14 her.

An dem Außengehäuse 14 ist eine zweite zylindrische Innenfläche 66 gebildet, die mit der zylindrischen Oberfläche 44 über eine radiale Schulter 68 verbunden ist. Eine zweite Ringschulter 70 erstreckt sich von der zylindrischen Oberfläche 56 des Innengehäuses 12 radial nacht außen. Zwischen der Außenfläche de* Innengehäuse· und der !innenfläche 66 den Außengehäusea ist

zwischen der Ringschulter 70 des Innengehäuses und der radialen Schulter 68 des Außengehäuses ein Ringkolbon 72 angeordnet. Der Ringkolben 72 ist längs der zylindrischen Oberfläche 56 und in Längsrichtung gleitbeweglich. Ringförmige Dichtglieder 74 und 76 sitzen in entsprechenden Ringnuten, die in dem Ringkolben 72 gebildet sind und bewirken eine gleitbewegliche druckmitteldichte Abdichtung zwischen dem Ringkolben 72 und den Oberflächen 56 bzw. 66. In dem Ringkolben 72 sind Radialkanäle 77 und 78 gebildet, um eine uruckmittelsperre zwischen dem Ringkolben und dem Außengehäuse bzw. dem Innengehäuse zu verhindern. Ein mit Innengewinde versehener Anschluß 79 stellt t eine Verbindung zwischen der Außenseite 64 und der Innenfläche 66 des Außengehäuses her und ist durch eine mit Außengewinde versehenen Stopfen 80 adichtend abgeschlossen. Der Anschluß ist in der Nähe aber im Abstand abwärts von der radialen Schulter 68 angeordnet. Die vorerwähnten Durchlässe 52, die eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Innengehäuses 12 herstellen, und der Durchlaß 62, der eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Außengehäuses herstellt, bewirken eine Kompensation des unten im Bohrloch auf die ringförmige Fläche zwischen den Dichtgliedern 40 und 42 und den Dichtgliedern 48 und 50 und auf die ringförmige Fläche zwischen den Gliedern 48 und 50 und den Gliedern 74 des Innengehäuses 12 wirkenden hydraulischen Drucks.

Ein Außengewinde 82 erstreckt sich eine Strecke abwärts von der Unterseite 84 der zweiten Ringschulter 70 des Innengehäuses Eine Mehrzahl von längsverlaufenden Nuten 86 erstrecken sich von der Unterseite 84 nach unten und unterbrechen das Außengewinde 82 in regelmäßigen Abständen um den Umfang herum, so daß ein Druckmitteldurchgang durch das Gewinde 82 ermöglicht wird. Eine dritte zylindrische Außenfläche 88 erstreckt sich von dem Außengewinde 82 nach unten zu dem unteren Endteil 18 des Innengehäuses 12. Auf dem unteren Endteil des Innengehäuaea 12 ist eine ringförmige Endkapp· 70 aufgeschraubt, und eine

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druckmitceldichte Abdichtung zwischen der Endkappe 90 und dem Innengehäuse 12 wird mittels eines ringförmigen Dichtgliedes erzielt, das in einer entsprechenden Nut in der Endkappe 90 sitzt. Auf die Außenseite des unteren Endteils 18 des Innengehäuses ist ein Drehmomentübertragungsglied 94 mit einer Keilverzahnung 96 aufgesetzt. Dieses Drehmomentübertragungsglied wird auf dem Innengehäuse 12 durch die Endkappe 90 gehalten. Die nicht- kreisförmige Mantelfläche des Drehmomentübertragungsglied« 94 bildet ein Mittel zum sicheren Angriff an dem Innengehäuse 12, wodurch die Schraubverbindung zwischen der Endkappe 90 und dem unteren Endteil des Innen- ^ gehäuses erleichtert wird. Die untere Stirnfläche 96 der

~ Endkappe 90 ist mit einer nach unten vorstehenden Ringwulst 98 versehen.

Der untere Endteil 30 des Außengehäuses enthält einen mit AußengewiJiÄe versehenen Nippel 100, der mit dem unteren Ende des Mittelteils 32 f.es Außengehäuses verschraubt ist. Das vorerwähnte Außengewinde 34 ist an dem untersten Teil des

\ Nippels 100 vorgesehen. Der Nippel 100 ist mit einem Längskanal 102 versehen, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Kanals 22 des Innengehäuses 12 ist. In \2em oberen Teil des Nippels 100 zwischen dem Außengewinde 106 und der oberen Stirnfläche 108 des Nippels ist eine in Umfangs- ~j richtung verlaufende ringförmige Ausnehmung 104 vorgesehen. An der oberen Stirnfläche 108 ist eine nach oben ragende Ringwulst 110 gebildet. Diese hat im wesentlichen den gleichen Durch messer wie die Ringwulst 98 an der unteren Stirnfläche 96 des Innengehäuses 12 und ist koaxial fluchtend zu dieser angeordnet.

Angrenzend an die Ringwulst 110 des Nippels 100 ist eine Dichtanordnung 112 angeordnet. Die Dichtanordnung enthält einen ringförmigen, metallischen Dichtungsträger 114, der im wesentlichen H-förmigen Querschnitt besitzt, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist. Der horizontalliegende Mittelteil 116 das Dichtungsträgers 114 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung

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im Abstand voneinander angeordneten, vertikal verlaufenden Durchbrüchen 118 auf. Die Dichtungsanordnung 112 enthält weiterhin ein elastisches ringförmiges Dichtungsglied 120, das mit dem Dichtungsträger 114 so vergossen ist, daß die oberen und unteren Stirnflächen 122 und 124 Im wesentlichen mit den oberen und unteren Stirnflächen 126 und 128 des Dichtungsträgers 114 abschließen. Das Dichtungsglied 120 kann in geeignter Heise aus einem gummielastisehen Material oder aus einem elastischen Kunststoff bestehen.

Die Dichtungsanordnung 112 wird in ihrer Lage, in weicher die untere Stirnfläche 124 dss Dichtungsglieds 120 in Kontakt mit der nach oben ragenden Ringwulst 110 des Nippels 1OO ist, mittels eines Paares von halbkreisförmigen Dichtungshaltern gehalten, von denen einer dargestellt ist urd die eine in Längsrichtung unterteilte ringförmige Dichtungshalteranordnung bilden.

Der obere Endteil jedes der Dichtungshalter der Dichtungshalteranordnung trägt eine radial einwärts ragende Schulter 132, welche an der oberen Stirnfläche 126 des Dichtungsträgers 114 angreift. Der untere Teil jedes der Dichtungshalter 130 der längsgeteilten Dichtungshalteranordnung trägt eine weitere radial einwärts ragende Schulter 134, die in die ringförmige Ausnehmung 104 des Nippels 100 eingreift. Ein elastisches ringförmiges Dichtglied 136, beispielsweise ein gummielastischer O-Ring, »itzt in entsprechenden äußeren Nuten, die auf den Mantelflächen der unteren Teile der Dichtungshalter 130 gebildet sind und halten auf diese Weise die Dichtungshalter und die Dichtungsanordnung während der Montage auf dem Nippel 100.

In dem Mittelteil 32 des Außengehäuses 14 in der Nähe der Dichtungsanordnung 112 ist eine Mehrzahl von Umgehungs-Durchtrittsöffmangen 138 gebildet. An dem Mittelteil 32 iet eine zylindrische Innenfläche 140 gebildet, die eich von den

1 Durchtritteöffnungen 138 nach oben zu einer radial einwärts | ragenden Ringachulter 142 erstreckt. Auf der Innenseite des * Mittelteile 32 ist eine ringförmige Ausnehmung 144 gebildet,
die sich von der Ringschulter 142 zu einer weiteren radial |

einwärts ragenden Ringschulter 146 erstreckt, welche auch auf I der Innenseite des Mitteltelle 32 gebildet ist. Eine Mehrzahl ρ von ringförmigen Dichtgliedern 148 sitzt in entsprechenden |

Ringnuten der Ringschulter 146 und bewirken eine gleitbewegliche,
druckmitteldichte Abdichtung zwischen der Ringschulter 146 und
der zylindrischen Außenfläche 88 des Innengehäuses 12. Ein mit
Innengewinde versehener Durchgang 150 stellt eil. i Verbindung
zwischen der Innenseite und der Außenseite des Mittelteils 32
des Außengehäuses 14 her und ist oberhalb der ringförmigen
Glieder 148 angeordnet. In dem mit Innengewinde versehenen
Durchgang 150 ist ein mit Außengewinde versehener Stopfen 152
vorgesehen, der einen entfernbaren druckmitteldichten Verschluß
des Durchganges 150 bildet.

In der Ringkaramer zwischen der zweiten zylindrischen Innenfläche 66 des Außengehäuses und der zylindrischen Außenfläche
88 des Innengehäuses zwischen der Ringschulter 70 des Innengehäuses und der Ringschulter 146 des Außengehäuses ist eine
ringförmige Druckmittelzumeßeinrichtung 154 angeordnet. Die
Einzelheiten des Aufbaus der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung 154 sind am besten aus den Figuren 2 und 3 f

ersichtlich. |

Die Druckmittelzumeßeinrichtung 154 enthält einen rohrförmigen | Grundkörper 156 mit einem oberen Endteil 158 und einem unteren i Endteil 160. Die untere radiale Stirnfläche 162 ist an dem
unteren Endteil 160 gebildet. An dem oberen Endteil 160 ist
eine obere radiale Stirnfläche 164 gebildet. Diese ist durch
eine Mehrzahl von in ürafangsrichtung in Abständen voneinander
angeordneten radialen Schlitzen 166 unterbrechen.

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Eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche 168 erstreckt ■ich von der unteren Stirnfläche 162 nach oben und achneidet eine Ringnut 170, die auf der Innenseite des Grundkörpers 156 gebildet ist. Ein elastisches ringförmiges Dichtglied 172, beispielsweise ein guitraielastischer O-Ring, ist in einer entsprechenden Ringnut 174 angeordnet, die in der Innenfläche 168 zwischen der unteren Stirnfläche 162 und der Ringnut 170 gebildet ist.

Von den radialen Schlitzen 166 erstreckt sich ein Innengewinde 176 nach unten in das Innere des oberen Endteils 158 des Grundkörpers 156. Auf der Innenseite des Grundkörpers 156 ist eine zweite im wesentlichen zylindrische Innenfläche 178 gebildet, die sich zwischen dem Innengewinde 176 und der Ringnut 170 erstreckt. Der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 178 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 168. Der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 168 ist so gewählt, daß sich eine enge Passung um die zylindrische Außenfläche 88 des Innengehäuseß 12 ergibt, und das ringförmige Dichtglied 172 bewirkt eine druckmitteldichte Abdichtung zwischen dem Grundkörper 176 und dem Innengehäuse 12. Das Innengewinde 176 ermöglicht eine Schraubverbindung mit dem Außengewinde 82 des Innengehäuses 12, so daß die ringförmige Druckmittelzumeßeinrichtung 154 mit dem Innengehäuse verbunden ist, wie in Fig. 1A dargestellt ist, wobei die obere Stirnfläche 164 an der unteren Stirnfläche der zweiten Ringschulter 70 des Innengehäuses anliegt.

Auf der Außenseite des Grundkörpers 156 ist zwischen dessen oberen und unteren Endteilen eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 180 gebildet. In der Außenfläche 180 ist eine ümfangsnut 182 gebildet, welche ein elastisches ringförmiges Dichtglied 184 und einen relativ starren Stützring 186 aufnimmt. Das ringförmige Diohtglied 184 wird vorzugsweise von einem gummielastischen oder Kunststoff-O-Ring gebildet, während der Stützring 186 vorzugsweise die Form eines starren Ringe«

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aus glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylan von rechteckigem Querschnitt hat. Der Durchmesser der Außenfläche 130 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der zweiten zylindrischen Innenfläche 66 des Außengehäuses, so daß zwischen diesen eine enge Gleitpassung besteht. Das ringförmige Dichtglied 184 bewirkt eine gleitbewegliche, druckmitteldichte Abdichtung zwischen dem Grundkörper 156 und dem Außengehäuse 14, während der relativ starre Stützring 186 eine außerordentlich enge Gleitverbindung mit der zylindrischen Innenfläche (56 ergibt, um ein mögliches Hineinziehen des ringförmigen Dichtglieds nach oben zwischen dem Stützring und dem Außengehäuse während des Betriebs des Umgehungsventils 10 zu verhindern.

Der untere Teil der zylindrischen Außenfläche 180 geht in eine V-förmige Umfangsnut 188 über, die auf der Außenseite des Grundkörpers 156 gebildet ist. Zwischen dem unteren Teil der ümfangsnut 188 und der unteren Stirnfläche 162 des Grundkörper* 156 erstreckt sich eine zweite zylindrische Außenfläche 190, deren Durchmesser vorzugsweise geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Außenfläche 180. Eine Mehrzahl von Radialkanälen 192 stellt eine Verbindung zwischen der Innenfläche 178 und der Ümfangsnut 188 des Grundkörpers 156 her. Diese Radialkanäle 192 sind vorzugsweise in Umfangsrichtung im Abstand voneinander um den Grundkörper 156 herum -~ eingeordnet. Ein elastisches ringförmiges Dichtglied 194, vorzugsweise in der Form eines gummielastischen oder Kunststoff -O-Ringes von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, ist in der Ringnut 188 angeordnet. Die Eigenelastizität des ringförmigen Dichtgliedes 194 spannt das Dichtglied sro vor, daß es einen dichten Kontakt mit dem innersten Teil der ümfangsnut 188 hat und die Radialkanäle 192 dort abschließt, wo sie in die Ümfangsnut 188 einmünden. Damit wirkt das Dichtglied 194 als Ventilglied eines Rückschlagventils.

Am oberen Endteil 158 des rohrförmigen Grundkörpers 156 erstreckt sich eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 196 von vermindertem Durchmesser von der Außenfläche 180

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aufwärts zu einer konischen Ringfläche 198, die in die obere Stirnfläche 164 übergeht. In der Außenfläche 196 ist vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit Abständen voneinander angeordneten Längsnuten 200 vorgesehen, um ein Angreifen an dem Grundkörper 156 zu erleichtern und eine Schraubverbindung zwischen der DruckmittelzumeSeinrichtung 154 und dem Innengehäuse 12 zu ermöglichen.

In der unteren Stirnfläche 162 des Grundkörpers 156 ist eine Ringnut 202 gebildet. In dem Grundkörper 156 ist zentral zu der Ringnut 202 eine schmalere Ringmut 204 gebildet. In dem unteren ,. _zu Endteil des Grundkörpers 156 sind eine oder mehrere längs- ^ verlaufende Bohrungen 206 vorgesehen, wobei jede Bohrung 206 in der Mitte der Ringnuten 202 und 204 sitzt. Jede Bohrung 206 bildet eine Ringschulter 208 und geht in eine dazu gleichachsige Bohrung 210 über, die mit der Ringnut 170 in Verbindung steht und einen geringeren Durchmesser besitzt als die entsprechende Bohrung 206.

Eine Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 ist abdichtend in eine entsprechende Bohrung 206 in Anlage an der gleichachsigen Ringschulter 208 eingesetzt. Die Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 ist vorzugsweise ein handelsüblich erhältlicher hydraulischer Einsatz, wie er in der US-PS 3 323 550 beschrieben ist.

_κ, Die Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 enthält ein Gehäuse mit einem längsverlaufenden Druckmittelkanal quer zu welchem wenigstens eine zylindrische, scheibenförmige, dreiteilige

Raumform angeordnet ist. Diese Raumform enthält eine Düsenplatte, ein« vordere Deckplatte und eine rückseitige Deckplatte, dia sandwichartig miteinander verbunden sind. Die Vorderfläche der Düsenplatte ist geschliffen und geläppt, so daß sich eine druckmitteldichte Anlage an der geschliffenen und geläppten Rückfläche der vorderes Deckplatte ergibt. In ähnlicher Weiss \ ist die Rückfläche der Düsenplatte geschliffen und geläppt und \ ermöglicht eine druckmitteldichte Anlage an der in ähnlicher

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Weise bearbeiteten Vorderfläche der rückwärtigen Deckplatte. Jede der Deckplatten enthält einen zentral angeordneten einzigen Durchbruch, der entweder als Druckmitteleinlaß- oder Druckmittelauslaßloch wirkt, je nachdem, wie daß die Richtung der Druckmittelströmung durch den Druckmittelkanal des Gehäuses verlangt. Typischerweise ist ein zentraler Durchbruch in der vorderen Deckplatte vorgesehen, der den Druckmitteleinlaß bildet, und ein zentraler Durchbruch ist in der rückwärtigen Deckplatte vorgesehen, der einen Druckmlttelauslaß bildet.

Die Vorderfläche der Düsenplatte bildet eine zentral angeordnete Kammer von zylindrischer Grundform, die als Druckmitteleinlaßkammer wirkt und mit dem zentralen Durchbruch in der vorderen Deckplatte in Verbindung steht. Die Druckmitteleinlaßkammer weist eine geschlossene Unterseite auf und steht mit der nächsten oder zweiten zylindrischen Kammer in dem Strömungsweg über einen Kanal in Verbindung, dessen äußeren Seitenwandung tangential zu den zylindrischen Seitenwandungen der beiden Kammern verläuft. Zentral in der nächsten oder zweiten zylindrischen Kammer in dem Strömungspfad ist eine Düse von kleinerem Durchmesser angeordnet als der Durchmesser der zweiten zylindrischen Kammer. Diese Düse erstreckt sich axial durch die Düsenplatte und steht mit einer dritten zylindrischen Kammer in Verbindung, die auf der Rückseite der Düsenplatte angeordnet oder gebildet ist. Die dritte zylindrisch« Kammer hat den gleichen Außendurchmesser wie die vorerwähnte zweite zylindrische Kammer und steht mit der nächsten oder vierten zylindrischen Kammer in der Rückseite der Düsenplatte über einen Kanal in Verbindung, der tangential zu der dritten und vierten Kammer angeordnet ist. Zentral in der vierten zylindrischen Kammer in dem Strömungspfad ist eine weitere Düse von kleinerem Durchmesser als der Durchmesser der vierten zylindrischen Kammer angeordnet. Dies» Düine erstreckt sich axial durch die Düsenplatte und steht mit einer fünften zylindrischen Kammer in Verbindung, welche auf der Vorderfläche der DüeenplJitte angeordnet oder gebildet ist. Der vorstehend

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beschriebene gewundende Strömungskanal oder- pfad setzt sich durch die dreiteilige Raumform fort, bis der Druekmittelkanal in einer Auslaskammer endet, die in der Rückfläche der Düsenplatte gegenüber der Eintrittskammer in der Vorderfläche der Düsenplatte mündet und mit dem zentralen Durchbruch in der rückwärtigen Deckplatte in Verbindung steht.

Man sieht, daß das Durckmittel, welches durch den Längskanal im Gehäuse der Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 fließt, in der* zentralen Druckmitteleingangsdurchbruch in der vorderen Deckplatte eintritt und zu der Eintrittskammer in der Düsenplatte weiterströmt. Danach strömt das Druckmittel durch einen Kanal zu einer zylindrischen Kammer, strömt durch eine Düse zu einer weiteren zylindrischen Kammer auf der entgegengesetzten Seite der Düsenplatte, von dort zu einem dritten Kanal und zu der nächsten zylindrischen Kammer zurück durch eine Düse usw., &o daß das Druckmittel längs eines gewundenden Pfades fortschreitet, der aus einer Folge von hintereinander angeordneten Düsen besteht mit Kammern, die auf jeder Seite jeder Düse angeordnet sind, bis die Ausgangskammer und der zentrale Durchbruch in der rückwärtigen Deckplatte erreicht werden. Aneinander angrenzende zylindrische Kammern in dem Druckmittelpfad auf der gleichen Seite der Düsenplatte sind durch jeweils tangentiale Kanäle miteinander verbunden. Eine typische Düsenplatte kann mit vierzig Kammern versehen sein, welche dazu dienen, die Eingangs- und Ausgangsdurchbrüche der vorderen und hinteren Deckplatte mit neunzehn in Reihe geschalteten Düsen zu verbinden.

Wie in der US-PS 3 323 550 geschildert ist, ist der Strömungspfad durch den Teil der Düsenplatte, wie er in Fig. 4 der US-PS 3 323 550 dargestellt ist, innerhalb der zylindrischen Kammern generell rotierend, weshalb der Ausdruck "Drallkammer" benutzt wird. Das Druckmittel rotiert in jeder Kammer so, daß •s viele Umläufe ausführt und damit die Oberflächen des Strömungskanalβ in jeder Kammer viele Male benutzt, obwohl die

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genau* Natur dea Druckmitteldralls nicht bestieot worden ist. Eine solche rotierende Wirkung vermindert die Gefahr eines Verstopfens der Düsen durch Fremdkörper von verhältnismäßig großer Größe. Weiterhin gestattet die Vervendung «iner solchen Kassier zur Erzeugung eines Druckmitteldralls die Verwendung einer größeren Düb» für einen vorgegebenen Druckabfall, wodurch die Gefahr eines Verstopfens noch weiter vermindert wird.

Jeder Durchgang oder Schlitz, der die angrenzenden Paare von DrallJcitKnuirn miteinander verbindet, 1st tangential zu jeder DrallftSBfflfesr angeordnet, und es wird angenommen, daß die

ti tangential® Natur jedes der Verbindungeschlitze nicht nur dazu j dient, dem Druckmittel einen Drall zu erteilen, sondern auch daau dient, die zu erwartende Empfindlichkeit einer solchen Dünamanord.nung gegenüber der Viskosität des dadurch hindurchtretendem Druckmittels su überwinden. Wenn das Druckmittel in eine Dral^kammer eintritt, rotiert es um die zentrale Bohrung oder Düse und tritt lurch die Bohrung issuer noch rotierend aus, bis es die Drallkaanm· auf der entgegengesetzten Seite der Düsenplatte erreicht. Die Richtung des Dralls in der Drallkammer auf der gegenüberliegenden Seite der Düsenplatte ist entgegengesetzt zu der Richtung der Druckmittelstromung durch ä&a Kanal zu der nächsten, daran angrenzenden Drallkammer, wodurch die ersterwähnte Drallkammer als Versögerungskammer wirkt. Weil die ^ -' Richtung des Druckmitteldralls in jeder Verzöferungskaxsmer entgegengesetzt su der Richtung ist, in welcher das Druckmittel aus der Verzögerungskammer austreten muß, muß das Druckmittel tatsächlich zur Ruhe kommen, bevor es aus der Verzögerungskammer austritt. Die Drallkammern, die direkt einander gegenüberliegend auf der Düsenplatte vorgesehen sind, können als ein axiales Paar von Drallkammern betrachtet werden, die mit gegenüberliegenden Enden der Verbindungsdüse verbunden sind, und der oben beschriebene DruckmittelStrömungspfad wird Inaner wieder wiederholt für jedes axiale Paar von Drallkammern Ober den gesamten Pfad des Druckmittels hinweg, wenn dieser

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hin- und her über die Oberfläche der Düsenplatte sowie axial durch die Düsen von einer Seite der Düsenplatte zur anderen verläuft.

Es wird angenommen, daß die Viskositätskompensation in der Strömungsdrosseldüsenanordnung durch zwei Effekte erhalten wird, die voneinander unabhängig sind aber beide zu einer Erhöhung der Druckmittelströmung bei Erhöhung der Viskosität führen können. Der erste Effekt ist der des Staudrucks der Drallschlitze, welche die aneinander angrenzenden Drallkaimnern verbinden. Dieser Staudruck ändert sich mit dem Quadrat der

~\ Drallgeechwindigkeit des Druckmittels, und wenn die Geschwindigkeit ansteigt, sucht die Drallgeschwindigkeit sich zu vermindern. Dadurch wird der Staudruck vermindert, was eine höhere Strömung von Druckmittel von einer Verzögerungs-Drallkammer durch den Drallschlitz in die nächste Drallkammer gestattet. Der zweite Effekt, der in der Viskositätskompensation mitwirkt, tritt in der Verzögerungs-Drallkammer auf. Wenn die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wenn sie in eine Verzögerungs-Drallkammer eintritt, wird Energie absorbiert, um diese Flüssigkeit zur Ruhe zu bringen und anschließend in die entgegengesetzte Richtung zu beschleunigen. Dieser Energiewechsel zeigt sich als Druckabfall derart, daß wenn die Viskosität sich erhöht, die Flüssigkeit nicht so

' schnell rotiert, wenn sie in die Verzögerungs-Drallkanraier eintritt, und sie daher mit einem geringeren Druckabfall abgegeben wird.

Man sieht, daß die Verwendung einer Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 der in der US-PS 3 323 550 beschriebenen Art bei der Konstruktion der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung 154 der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Vorteilen bringt. Eine merkliche Verminderung der Gefahr eines VerStopfens in den Düsen in der Strömungsdrosseldünenanordnung 212 ist eine außerordentlich wertvolle Eigenschaft, wenn das Gerät in der feindlichen Umwelt eines Bohrloches verwendet wird, wo ein

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Ausfall des Gerätes, in dem die Vorrichtung eingebaut ist, außerordentlich kostspielige Verzögerungen bei der Bohrlochuntersuchung mit sich bringen kann. Die Viskositätskompensation bei der Strömungsdrosseldüsenanordnung 212 bietet den Vorteil \ von im wesentlichen konstanten Betriebscharakteristiken des GerUtas, in welchem diese Strömungsdrosseldüsenanordnung f

verwendet wird, und zwar ohne Beeinflussung durch die Temperaturen, | die es in der Tiefe des Bohrloches antrifft und die anderenfalls | die Ansprechzeit des Gerätes, in welchem die Strömungs- |

drosseldüsenanordnung eingebaut ist, nachteilig beeinflussen | könnte. ·

Ein ringförmiges 5 μ -Drahtsieb 214 ist innerhalb der Ringnut

202 befestigt, um die dort hindurch nach oben und durch die I

Strömungsdroseeldüsenanordnung 212 tretende Flüssigkeit zu f

filtern. I

Fig. 4 zeigt eine geringfügig abgewandelte Ausführung der t

ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung, die mit 154a I

bezeichnet ist. Diejenigen Elemente der Druckmittelzumeß-

einrichtung 154a, die gegenüber der Druekmittelzumeßeinrichtung § 154 unverändert bleiben, sind mit den gleichen Bezugszeichen

versehen. Die Druckmittelzumeßeinrichtung 154a ist durch eine

abgewandelte Umfangsnut 216 gekennzeichnet, die in der

zylindrischen Außenfläche 180 des abgewandelten Grundkörpers

156a gebildet ist. Die Nut 216 weist eine radiale obere Fläche

218 und eine radiale untere Fläche 220 auf. Eine obere

zylindrische ümfangsflache 222 erstreckt sich von der oberen

Fläche 218 nach unten und geht in eine kegelstumpfförmige

ümfangsflache 224 über, die ihrerseits in eine zweite zylindrische

umfangsfläche 226 übergeht. Letztere schließt sich an die

radiale untere Fläche 220 an. Die relativen Durchmesser der

ümfangsflachen 222 und 226 sind so, daß wenn das ringförmige

Dichtglied 184 in Kontakt mit dem Stützring 186 und der

umfangsfläche 222 angeordnet ist, wie das in gestrichelten

Linien dargestellt ist, eine gleitbewegliche druckmitteldichte

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Abdichtung zwischen dom rohrförmigen Grundkörper 156a und dem AuBengehäuse 14 erreicht wird, während andererseits, wenn das ringförmige Dichtglied 184 innerhalb der Umfangenut 216 nach unten den Kontakt mit der radialen unteren Fläche 220 bewegt ist, wie das in ausgezogenen Linien dargestellt ist, die
gleitbewegliche Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Grundkörper 156a und dem Außengehäuse 14 aufgehoben ist.

Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordneten Kanälen 228 stellt eine Verbindung zwischen der ümfangsnut 216 in der Schnittlinie zwischen der radialen
«ρ- unteren Fläche 220 und der zweiten Umfangsflache 226 und der zylindrischen Außenfläche 190 her.

Die oben beschriebene Raumform der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung 154a schafft eine andere Form eines Rückschlagventils als Ersatz für die rohrförmige ümfangsnut 188, das ringförmige Dichtglied 194 und die Mehrzahl von radialen Kanälen 192 in der oben beschriebenen Druckmittelzumeßeinrichtung 154. Die restliche Raumform der Druckmittelzumeßeinrichtung 154a ist im wesentlichen übereinstimmend mit der Druckmittelzumeßeinrichtung 254 und braucht nicht nochmals im einzelnen beschrieben zu werden.

\J Zn den Figuren 1A und 1B ist in der Ringkammer 230 zwischen dem Innengehäuse 12 und dem Außengehäuse 14 und zwischen dem
Ringkoiben 72 und dem ringförmigen Dichtglied 148 eine Menge von Flüssigkeit, beispielsweise öl, enthalten. Die Flüssigkeit kann zweckmäßigerweise in diese Ringkammer eingebracht
werden, in dem das vollständig mechanisch montierte Umgehungsventil 10 in horizontale Lage gebracht wird, wobei die
Anschlüsse 79 und 150 nach oben ragen. Dann werden die Stopfen 80 und 152 entfernt, und die Flüssigkeit wird durch den
Anschluß 70 eingefüllt, bis die Flüssigkeit aus dem Anschluß 150 austritt und keinerlei Luftblasen darin enthält. Die
Stopfen 80 und 152 werden dann wieder in die entsprechenden
Anschlüsse eingeschraubt, um die Flüssigkeit innerhalb der
Ringkainmer 230 dicht einzuschließen.

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Durch die Wandung des Innengehäuses 12 verlaufen eine Mehrzahl ▼on radialen Durchlässen 232 in einer Stellung gerade unterhalb der ringförmigen Dichtglieder 148, wenn das Innengehäuse 12 in seiner obersten Stellung relativ zu dem Außengehäuse 14 ist. Zwischen der Außenfläche 88 des Innengehäuses und der Innenfläche 140 des Außengehäuses ist ein Ringkolben 234 angeordnet. Der Ringkolben 234 ist längs der Zylinderflächen 88 und 150 in Längsrichtung gleitbeweglich. Ringförmige Dichtglieder 236 und 238 sitzen in entsprechenden Ringnuten, die in dem Kolben 234 gebildet sind, und bewirken eine gleitbewegliche druckmitteldichte Abdichtung zwischen dem Ringkolben 234 und -/ den Oberflächen 88 bzw. 140. In dem Ringkolben 234 sind radiale Durchlässe 240 und 242 vorgesehen, um eine Druckmittelsperre zwischen dem Ringkolben und dem Außengehäuse bzw. dem Drehmomentübertragungsglied 94 zu verhindern.

Mit dem oberen Teil des Ringkolbens 234 ist ein Kolbehaltaring 244 verschraubt. Der Kolbenhaltering 244 weist eine Mehrzahl von nach oben vorspringenden Federfingern 246 auf, die jeder eine radial nach außen ragende Schulter 248 aufweisen. Mit diesen Schultern 248 greifen die Faderfinger 246 lösbar an der Ringschulter 142 des Außengehäuses an, wie in Fig. IB dargestellt ist.

Isa Betrieb wird das umgehungsventil 1O vorteilhafterweise in einem rohrförmigen, Formationsprüfstrang als integraler Teil desselben verwendet. Fig. 6 zeigt schematisch einen solchen Früfstrang bei Verwendung auf einer Bohrinsel, wobei das Umgehungsventil 10 in den Prüfstrang eingebaut ist.

In FIg, 6 steht eine schwimmende Bohrplattform 250 über einer untar Wasser liegenden Ölbohrung 252. Ein Bohrloch 254 mit einer Verrohrung 256 erstreckt sich vom Meeresboden nach unten und durchdringt sine Formation 258, die zn untersuchen Lit,, Die die Formation 258 durchdringende Verrohrung ist mit Durchbrächen 260 versehen, um das Eintreten von Formationsflüssigkeit in das ausgekleidete Bohrloch zu ermöglichen.

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Ein unter Wasser liegender Bohrlochkopf 262 mit den üblichen Ausbruch-Preventern ist abdichtend mit dem oberen Ende der Verrohrung 256 verbunden. Eine Meeresleitung 264 ist abdichtend mit dem Bohrlochkopf 262 verbunden und erstreckt sich davon nach oben zur Wasseroberfläche und endet in einem geeigneten ^l) Bohrungskopf 266 auf dem Deck 268 der Bohrplattform 250. Ein \ üblicher Bohrturm 270 trägt auf der Bohrplattform 250 geeignete Hebemittel 272 für den Prüfstrang 274, der sich von den Hebemitteln nach unten zu dem Bohrungskopf 266, der Meeresleitung 264, dem Bohrlochkopf 262 und dem Verrohrungsstrang bis z'i einer Stelle in der Nähe der zu untersuchenden Formation Q 258 erstreckt.

Der Prüfstrang 274 ist in im wesentlichen üblicherweise aufgebaut und enthält von oben nach unten einen oberen Leitungsetrangabschnitt 256, einen hydraulisch betätigten Leitungsstrang-Prüfbaum 277, einen mittleren Leitungsstrangabschnitt 278, eine drehmomentübertragende, druck- und volumenkompensierte Gleitverbindung 280, einen zweiten mittleren Leitungsstrangab- »chnitt 282, dessen Gewicht zum Setzen des Packers auf einen unteren Teil des PrüfStrangs übertragen wird, ein übliches Zirkulationsventil 284, einen oberen Druckschreiber 288, ein Ventil- und Probensammlergerät 290, das Umgehungsventil 10, einen unteren Druckschreiber 292, einen hydraulischen Rüttler 294, eine übliche Sicherheitsverbindung 296, einen Packer und ein in geeigneter Weise durchbrochenes Endstück 300.

Der Prüfbaum 277, der in dem Prüfstrang 274 eingebaut ist, enthält vorzugsweise eine hydraulisch betätigbare Ventilanordnung, wie sie handelsüblich von der Otis Engineering

\ Corporation, Dallas, Texas erhältlich ist und den Gegenstand

J der US-PS 3 646 995 bildet.

Die Gleitverbindung 280 ist eine druck- und volumenkoiapensierte Gleitverbindung nach Art der US-PS 3 354 950. Diese Gleitverbindung enthält eine ausziehbare und zusammenschiebbare

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Teleskopkupplung in dem Prüfstrang 274, die druck- und volumenkompensiert ist und dazu dient, die übertragung einer durch die Wellenbewegung hervorgerufenen, auf den oberen Leitungsstrangabschnitt 276 und die Bohrplattform 250 wirkenden Kraft über den Prüf«trang auf den Packer 298 und das Ventil- und Probensammlergerät 290 zu verhindern.

Mit diesem Grundaufbau der Bauteile in dem Prüfstrang 274 kann der in dem Ventil- und Probensammlergerät 290 enthaltene Ventilmechanismus so betätigt werden, daß er den längsverlaufenden Innenkanal des Prüfstranges 274 abschließt, diesen Kanal öffnet oder den Kanal so abschließt, daß eine Probe von Formationsflüssigkeit in dem Gerät 290 eingeschlossen wird.

Wenn die Ventilglieder des Geräts 290 betätigt werden, registrieren die Druckschreiber, welche oberhalb bzw. unterhalb des Geräts 290 angeordnet sind, in bekannter Weise den Druck der Formationsflüssigkeit an diesen Stellen in dem Prüfstrang.

Während des PrüfVorganges oder während des Herausziehens oder des Einbaus des Prüfstranges kann es wünschenswert sein, eine Zirkulation von Flüssigkeit zwischen dem Inneren des Prüfstranges und dem Ringraum 302 zwischen dem Prüfstrang 274 und der Verrohrung 256 zu bewirken. Eine solche Zirkulation von ζ Flüssigkeit wird durch das Zirkulationsventil 284 ermöglicht, welches normalerweise in Schließstellung ist. Das Ventil 284 kann ein über ein Gesperre vom Ringraumdruck betätigtes Schiebervantil sein, wie es in der US-PS 3 850 250 beschrieben ist.

Aus Sicherheitsgründen ist der Prüfstrang 274 mit einem hydraulischen Rüttler 294 versehen, der wirksam werden soll, wenn das Lösen des Packers 298 aus irgend einem Grunde Schwierigkeiten bereitet. !Ein solcher hydraulischer Rüttler kann beispielsweise nach Art der US-PS 3 429 389 oder der US-PS 3 399 74Ο aufgebaut sein.

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Aus Sicherheitsgründen ist weiterhin der Prüfstrang 274 mit einer Sicherheitsverbindung 296 zwischen dem hydraulischen Rüttler 294 und dem Packer 298 vorgesehen. Eine solche Sicherheitsverbindung kann beispielsweise nach Art der US-PS 3 368 82i aufgebaut sein. Diese Sicherheitsverbindung gestattet ein Lösen des Prüfstranges 274 von dem Packer und ein Herausziehen des Prüfstrangs aus dem Bohrloch, wenn der Packer 298 sich festsetzen sollte.

Unter bestimmten Bedingungen kann der Packer 298 auch nicht mit dem Prüfstrang 274 fest verbunden sein. Wie beispielsweise in f- Fig. 7 dargestellt ist, kann ein herausbohrbarer Prüfpacker 304 durch eine Drahtleine vor dem Absenken des Rests des Prüfstranges 274 und dem Kuppeln desselben mit dem Packer 304 mittels eines an dem Prüfstrang 374 vorgesehenen Nippels 306 gesetzt werden. Eine solche Anordnung ist in der US-PS 3 423 beschrieben.

Das Ventil- und Probensammlergerät 290 enthält einen von dem Ringraumdruck gesteuerten Kugelventilmechanismus, der bsi einem vorgegebenen Druck der Flüssigkeit im Ringraum 302 im Bereich des Geräts 290 öffnet. Ein geeignetes Ventil dieser Art ist Gegenstand der US-PS 3 964 544. Dieses Ventil ist so ausgebildet, daß es aus einer ursprünglichen Schließstellung öffnet, wenn \ die Bohrlochflüssigkeit in dem Ringraum 302 auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, der größer ist als der Druck, welcher im inneren der Ventilanordnung an der gleichen Stelle wirkt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß dieser öffnende Differenzdruck etwa 13 Bar größer als der Innendruck der Ventilanordnung unterhalb des geschlossenen Ventilgliedes ist, wobei der Innendruck im wesentlichen gleich dem hydrostatischen Druck in dieser Tiefe des Bohrloches ist.

Beim Prüfen von Ölbohrungen mit einem Prüfstrang der in Fig. 6 gezeigten Art wird üblicherweise der Prüfstrang 274 in die Verrohrung 256 des Bohrloches 254 hinabgelassen, wobei das

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Ventil des Ventil- und Probensammlergerat 290 in der Schließstellung ist. Das Umgehungsventil 10 ist in der Offenstellung, wie in den Figuren 1A und IB dargestellt ist. Wenn das Endstück 3OQ am unteren Ende des Prüfstranges 274 die gewünschte Stelle der Nähe der Formation 258 erreicht, mit welcher die Untersuchung durchgeführt werden soll, wird dann der Packer 298 gesetzt, um die zu untersuchende Zone unterhalb des Packers gegenüber dem Ringraum 302 darüber abzudichten, üblicherweise werden solche Packer dadurch gesetzt, daß dem Rohrstrang eine Rechtsdrehung erteilt wird, während der Packer von der Gewichtsbelastung entlastet, ist, wodurch der J-Schlitz-Verriegelungsmechanismus des Packers ausgelöst wird. Dann wird die Drehung unterbrochen, ^ und ei« werden ungefähr 10 000 bis 15 OOOkg Stranggewicht auf den Packer gesetzt, um den Packer auszudehnen und eine Isolierung der zu untersuchenden Zone zu erreichen. Nach Aufsetzen des Stranggewichts auf den Packer, um dessen Setzen su erreichen, würde die Säule von Bohrlochflüssigkeit innerhalb j des Rohrstranges unterhalb des geschlossenen Ventils in dem Ventil- und Prob^nsananlergerät 290 in einem wesentlichen Maße - zusammengedrückt werden, wodurch der Druck innerhalb des Rohrstranges über den hydrostatschen Druck angehoben würde, wenn nicht zwischen dem Packer und dem geschlossenen Ventil des Gerätes 290 das geöffnete Umgehungsventil angeordnet wäre. Die neuartige Raumform des Umgehungsventil gestattet die Aufbringung , , des erforderlichen Stranggewichte auf den Packer zur Erzielung der gewünschten Isolation der Zone während eines Zeitraums von ungefähr zwei Minuten, bevor das Umgehungsventil 10 die Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrstranges des Packers über die Durchlässe 138 unterbricht, indem zwischen dem Dichtglied 120 aer Dichtungsanordnung 112 und den Ringwülsten 98 und 110 eine druckmitteldichte Abdichtung erKielt wird. Im Augenblick dieser dichtenden Anlage zwischen den Ringwülsten und der Dichtungsanordnung liegen die Stirnflächen 96 und 108 des Innengehäuses 12 und des Außengehäuses 14 an den Stirnflächen 126 und 128 des Dichtungsträger» 114 an. Der Packer ist gesetzt und es erfolgt im wesentlichen keine weitere Abwärtsbewegung des Prüfstranges 294 relativ zu dem

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Packer 298, wodurch sichergestellt ist, das der Druck innerhalb des Rohrstranges unterhalb des geschlossenen Kugelventils in dem Ventil- und Probensammlergerät 290 im wesentlichen gleich dem hydrostatischen Druck an dieser Stelle des Bohrloches ist.

Ί ' Die Verzögerung von ungefähr 2 Minuten in der teleskopartigen Zusammenschiebung des Umgehungsventils 10 wird mittels der gedrosselten Durchganges der Flüssigkeit von unterhalb der Druckmittel zündeinrichtung 154 aufwärts durch die Strömungsdrosseldüsenanordnungen 212 zu der Ringkammer oberhalb der

Druckmittelzumeßeinrichtung 154 erreicht. Die Flüssigkeit tritt \ ^ durch das Filter 214 zu -ler Strömungsdrosseldüsenanordnung 212

und von der Strömungsdrosseldüsenanordnung durch die Bohrung j 210 und die Ringnut 170 und weiter durch den Ringraum zwischen der zylindrischen Oberfläche 178 des Grundkörpers 176 und der zylindrischen Oberfläche 88 des Innengehäuses 12, und von dort aufwärts durch die Nuten 86 des Innengehäuses 12 und die radialen Schlitze 166 des Grundkörpers 156 zu dem oberen Teil der Ringkammer oberhalb der Druckmittelzumeßeinrichtung 154.

Die Anwendung des Umgehungsventils 10 in dem Prüfstrang 274 bietet einen weiteren wesentlichen Vorteil. Der Außendurchmesser des Packers 298 in enspannter Stellung ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Verrohrung 256, an -> welcher der Packer schließlich festgeklemmt werden soll. Beim Einfahren eines Prüfstranges mit geschlossenem Prüfventil tritt es häufig ein, daß die Dichtglieder des Packers eine Beschädigung erleiden, die hydraulischen Abfangkeile abgestumpft werden und Teile des Packers, die enge Passung haben, durch die Flüssigkeit abgerissen werden, wenn die Bohrlochflüssxgkeit durch Kolbenwirkung durch den begrenzten Zwischenraum zwischen dem Dichtglied des Packers und dem Innendurchmesser der Verrohrung hindurcfacedrückt wird. Die Verwendung des Umgehungsventils gestattet es der Bohrlochflüssigkeit durch die Innenseite des unteren Endteils des Prüfstranges 274 unterhalb des geschlossenen Prüfventils und des Umgehungsventils 10 zu dem Ringraum

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zwischen dem Rohrstrang und der Verrohrung oberhalb des Packers
durch die geöffneten Durchlässe 138 zu strömen, wodurch eine
Beschädigung der Dichtglieder des Packers vermieden wird.

Während des Einfahrens des Prüfstranges 274 wird nach der
Befestigung jedes Rohrabschnitts an dem nächstunteren Teil de3
Prüfstranges beim Zusammenbau des Prüfstranges der Rohrstrang
mit einer relativ hohen Geschwindigkeit durch die Verrohrung
nach unten abgesenkt. Da der Packer 298 üblicherweise
Hemmblöcke oder Hemmfedern an seinem unteren Teil trägt, um
eine Widerstandskraft gegen den Rohrstrang zum Zeitpunkt des | Γ Setzens des Packers zu erzeugen, wird das Gewicht des Prüfstrange f¹ oberhalb des Packers über das Umgehungsventil 10 auf den Packer | ausgeübt, um den Packer 298 durch die Verrohrung nach unten zu | drücken. Die Druckmittelzumeßeinrichtun'^ 154 des ümgeh'ings- | ventils 10 gestattet ein Absenkren des Prüfstranges 294 mit f

I relativ hoher Geschwindigkeit durch die Verrohrung 256 während |,

eines Zeitraums von ungefähr 2 Minuten, während dabei die I

Durchlässe 138 des Umgehungsventil geöffnet bleiben. Wenn der *

nächste Rohrabschnitt an dem vorher eingefahrenen Abschnitt des ,

Prüfstranges 274 befestigt wird, wird das Umgehungsventil 10 f

durch die sich darunter erstreckenden Teile des Prüfstranges I

praktisch sofort vollständig auseinandergezogen, und zwar I

infolge der Rückschlagventilwirkung der Druckmittelzumeßeln- |

^ richtung 154, welche eine im wesentlichen ungedrosselte I

Strömung der Flüssigkeit von der Ringkammer oberhalb des |

rohrförmigen Grundkörpers 156 zu der Ringkammer unterhalb des |

rohrförmigen Grundkörpers durch die Radialschlitze 166 die f

Nuten 186 und den Ringraum zwischen der zylindrischen '■

Oberfläche 178 des Grundkörpers 156 und der zylindrischen _; Oberfläche 88 des Innengehäuses 12 sowie durch die radialen
Kanäle 192 an dem elastischen ringförmigen Dichtglied 194
vorbei gestattet. Das letztere wird dabei radial nach außen
bewegt und wirkt als Rüekschlagventilglied. Weiter verläuft der
Strömungsweg dabei durch die V-förmige UmfangsEUt 188 und den

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Ringraum zwischen der zylindrischen Außenfläche 190 des Grundkörpers 156 und der zylindrischen Innenfläche 66 des Außongehäuaes 14.

Wenn das Umgehungsventil 10 die abgewandelte Druckmittelzumeßeinrichtung 154a benutzt, strömt die Flüssigkeit von dem oberen Teil der Ringkammer zu dem unteren Teil der Ringkammer zwischen dem rohrförmigen Grundkörper 256 und der zylindrischen Innenfläche 166 des Außengehäuses hindurch, indem das ringförmige Dichtglied 184 innerhalb der Umfangsnut 216 nach unten in eine nicht*- abdichtende Stellung in Anlage an der ^ radialen unteren Fläche 220 bewegt wird und so eine Strömung " der Flüssigkeit an dem Dichtglied 184 vorbei durch die Kanäle 228 ermöglicht.

Aus Fig. 7 ist erkennbar, daß die Verwendung des Umgehungs-■y^ntils nach der vorliegenden Erfindung gleichermaßen vorteilhaft bei Prüfsträngen ist, die mit vorher gesetzten Packern zusammenarbeiten, wie das bei 304 dargestellt ist. Das in Fig. 7 dargestellte Ventil- und Probensammlergerät 290 benutzt vorteilhafterweise den oben beschriebenen auf den Ringraumdruck ansprechenden Kugelventilmechanismus. Wenn der in Fig. 7 dargestellte Prüfstrang in das Bohrloch eingefahren wird, ist das Umgehungsventil 10 wieder in der Offenstellung, wie sie in Q) den Figuren 1A und 1B dargestellt ist. Nach dem anfänglichen = Eingreifen des Nippels 306 in den vorher gesetzten Packer 304 bewirken die Dichtglieder, die eine druckmitteldichte Abdichtung zwischen dem Nippel 306 und dem Packer 304 gewährleisten, zunächst eine vorrübergehende Abdichtung oder Druckmittelsperre zwischen dem Nippel und dem Packer« Bevor jedoch eine vollständige Abdichtung zwischen diesen Teilen erreicht werden kann, die ausreicht, um die gewünschte Untersuchung der Zone 258 durchzuführen, muß d,er Nippel wesentlich weiter abwärts relativ zu dem Packer bewegt werden, um die dichtende Anlage an diesem zu vervollständigen. Die Verwendung des Umgehungsventile

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in diesem Prüfstrang geatattet die Abwärtsbewegung des Prüfstranges bei geschlossenem Prüfventil relativ zu dem vorher gesetzten Packer, ohne daß ein Anstieg des Druckmitteldrucks innerhalb des Prüfstranges unterhalb des geschlossenen Prüfventils stattfindet,, der, wie oben erwähnt, die Wirkungsweise des auf den Rlmjrsiumdruck ansprechenden Betätigungsmechanismus des Ventil- und Probensammlergerät 290 nachteilig beeinflussen würde. In dem Zeitpunkt, wo der Nippel 306 vollständig in dem Packer 304 sitzt und nach der Zeitverzögerung, die durch das Umgehungsventil 10 erfolgt, werden die Durchlässe 138 diiis Umgehungsventils geschlossen und der Druck innerhalb f\ des Rohrstranges unterhalb des geschlossenen Prüfventils ist im wesentlichen gleich dem hydrostatischen Druck bei der gleichen Tiefe.

Wenn das Umgehungsventil 10 in dem Prüfstrang 274 geschlossen ist, entweder in dem Aufbau von Fig. 6 oder in dem Aufbau von Fig. 7, dann kann der auf den Ringraumdruck ansprechende Ventilmechanismus des Ventil- und Probensammlergerät 290 betätigt werden durch Ausüben von zusätzlichem Druck auf die Druckmittelsäule in dem Ringraum 204 über eine geeignete Pumpe 308 und eine Zufuhrleitung 310, die zwischen die Pumpe 308 und den Ringraum 302 unterhalb der Ausbruch-Preventer des Bohrlochkopfes 262 eingeschaltet ist.

Es ist zu beachten, daß der Druck, der auf den Ringraum 302 ausgeübt werden kann, normalerweise durch die Festigkeit der Verrohrung vorgegeben ist und ungefähr 170 Bar beträgt. Der auf den Ringraumdruck ansprechende Ventilmechanismus des Ventil- und Probensammlergeräts 290 und das auf den Ringraumdruck ansprechende Zirkulationsventil 284 müssen so konstruiert sein, daß sie innerhalb dieses Bereichs arbeiten. Es wird als wesentlich angesehen, daß der Ringraumdruck, der zur Betätigung des auf den Ringraumdruck ansprechenden Prüfventils des Geräts 290 und der Ringraumdruck, der erforderlich ist, um das Zirkulationsventil 284 zu betätigen wenigstens um 40 Bar auseinanderliegen, damit das Ven&ilglled des Geräts 290 ohne öffnen des Zirkulationsvenil 284 betätigt werden kann. Wenn bei

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Abwesenheit des Umgehungsventil* 10 die Flüssigkeit unterhalb des geschlossenen Ventil- und Probensammlergerät 290 unter einen Druck oberhalb des hydrostatischen Drucks gesetzt würde, dann könnten die Betätigungsdrücke der beiden auf den Ringraumdruck ansprechenden Geräte 290 und 294 die durch die Verrohrung vorgegebenen Druckgrenzen überschreiten. Beispielsweise ist der normale Betätigungsdruck des auf den Ringraumdruck ansprechenden Prüfventils des Ventil- und Probensaranlergeräts 290 bei einem hydrostatischen Druck von 340 Bar einer Temperatur unten im Bohrloch von 132°C ungefähr 88 Bar. Bei Abwesenheit

des Ungehungsvantils 10 könnte die Flüssigkeit innerhalb des s \ ~v Prüfstranges 274 nach Setzen des Packers oder nach dichtendem Angreifen des Nippels an dem vorher gesetzten Packer bis zu 55 Bar über dem hydrostatischen Druck liegen. Dann würde der Betätigungsdruck des auf den Ringraumdruck ansprechenden Prüfventils des Ventil- und Probensammlergeräts 290 nicht 88 Bar sondern 88 Bar plus 54 Bar plus 13 Bar, also insgesamt 156 Bar Betätiguugsdruck betragen. Es müßte somit der Betätigungsdruck des auf den Ringraumdruck ansprechenden Zirkulationventils 285 auf 156 Bar plus 40 Bar Druckdifferenz als Gesamtbetätigungsdruck von 197 Bar eingestellt werden, was die durch die Bohrung vorgegebene Druckgrenze von 170 Bar überschreitet.

Q Ein weiterer Vorteil, der durch das Umgehungsventil 10 erreicht wird, ist der, daß keine Ausübung von Drohmomenten über den Prüfstrang erforderlich ist, um die Umgehungs-Durchgänge 138 zu öffnen, wie das bei vorbekannten Umgehungsventilen erforderlich ist. Ein gleichmäßiger Zug an dem Prüfstrang öffnet die Durchgänge 138 und gleicht damit den Druck an dem Packer aus, während ein Loslassen des Prüfstranges automatisch die Duchgänge 138 nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung schließt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der durch das Umgehungsventil 10 erreicht wird, besteht darin, daß wenn einmal das erforderliche Gewicht auf das Umgehungsventil 10 aufgesetzt

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ist und die Umgehungs-Durchgänge 138 abgeschlossen sind, die Umgehungsäarchgänge 138 nicht durch die Einwirkung von äußeren oder inneren Drücken aufgepumpt werden können. Wenn das Umgehungsventil 10 mit dem Prüf strang 274 eingefahren worden ist, ist der Ringkolben 234 lösbar an der Schulter 142 des Außengehäuses mittels der Federfinger 246 befestigt, wie in Fig. 1B dargestellt ist. Wenn während des Betriebs des Prüfstranges bei abgeschlossenem Umgehungsventil 10 der Innendruck in dem Prüfstrang um einen vorgegebenen Betrag über den Ringraumdruck angehoben wird, der über die Durchgänge 138 auf die Unterseite des Ringkolbens 234 wirkt, dann überwindet

{" der über die Durchgänge 232 in dem Innengehäuse 12 wirkende höhere Innendruck die Haltekraft der Federfinger und löst den Ringkolben 234 aus, so daß dieser nach unten in Anlage mit dem Orehmomentübertragungsglied 94 gedrückt wird. Dadurch wird das Innengehäuse 12 durch die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck in dem Prüf strang und dem Ringraumdruck nach unten relativ zu dem Außengehäuse 14 vorbelastet, wodurch die hydraulischen Kräfte überwunden werden, welche anderenfalls trachten könnten, das Umgehungsventil aufzupumpen. Ein gleichmäßiger Zug an dem Prüfstrang bewirkt eine im wesentlichen ungedrosselte Aufwärtsbewegung des Innengehäuses relativ zu dem Außengehäuse, wodurch der Ringkolben 234 wieder einrastet und

, die Federfinger 246 wie in Fig. 1B gezeigt, über die Ringschulter 142 greifen.

Wenn andererseits der Ringraumdruck, der über die Durchlässe 238 des geschlossenen Umgehungsventils 10 wirkt, den Innendruck in dem PrUfstrang überschreitet, dann wirkt der Ringraumdruck auf eine Differenzfläche auf der Oberseite der ringförmigen Endkappe, welche das Innemgehäuse nach unten in dichte Anlage an der Dichteinrichtung 112 vorbelastet.

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Die neuartige Form des Umgehungsventils 10 erleichtert die bequeme Austauschbarkeit der Druckmittelzusießeinrichtung oder der abgewandelten Ausführung 154a und gestattet es so, verschiedene Zeitveraögerungen des Zusammenschlebena von Innen- und Außengehäuse 12 bzw. 14 vorzugeben. Heiterhin kann die neuartige Druckmittelzumefieinrichtung 154 oder die abgewandelte Einrichtung 154a des Umgehungsventils 10 gleichermaßen vorteilhaft auch auf andere Geräte angewandt werden, wo es wünschenswert ist, die Zeitverzögerung in dem Zusammenschieben oder Auseinanderziehen koaxialer teleskopartiger Glieder genau zu regulieren. Typisch für solche Anwendungen ist die f- Konstruktion von durch hin- und hergehende Bewegungen betätigten Prüfventilen, Packerumgehungsventilen und hydraulischen Rüttlern.

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Claims (16)

78 12 580,3 Halliburton Company SchutzanSprüche

1. Vorrichtung zur Steuerung eines PrüfStrangbauteils von in ein Bohrloch abgesenkten Prüfsträngen zur Untersuchung von geologischen Formationen, bei welcher der FrüfStrangbauteil durch das Gev/icht des über ihm lastenden Teils des Prüfstranges mit einer durch eine Druckmitteldämpfungsvorrichtung bestimmten Verzögerung von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung umschaltbar ist,

mit einem rohrförmigen Außengehäuse mit einer Innenfläche,

einem Injien^ehäuse mit einer Außenfläche, welches koaxial in dem Außengehäuse angeordnet und gegenüber diesem längsbeweglich ist,

erste und zweite Dichtvorrichtungen, die zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und als Druckmitteldichtungen zwischen der Innenfläche des Außengehäuses und der Außenfläche des Innengehäuses eine Ringkammer bilden, deren Volumen bei der Längsbewegung des Innengehäuses relativ zu dem Außengehäuse im wesentlichen konstant bleibt,

einer Druckmittelmenge innerhalb der Ringkammer,

einer ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung, die innerhalb der Ringkammer angeordnet ist, erste und zweite Stirnflächen und innere und äußere Umfangsflachen aufweist _s an einem der Gehäuse befestigt ist und mit diesem relativ zu dem anderen Gehäuse und der Ringkammer beweglich ist,

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gekennzeichnet durch

eine Dichtung (17*0, für eine Abdichtung zwischen der Druckmittelzumeßeinrichtung (15*0 und der Oberfläche (88) des einen Gehäuses (12) sowie eine Dichtung (184), für eine gleitbewegliche Abdichtung zwischen der Druckmittelzumeßeinrichtung (15*0 ^uri<3- der Oberfläche (66) des anderen Gehäuses (14-) ,

einen ersten Strömungskanal (202, 204, 208, 210, I70, 86)

in der Druckmittelzumeßeinrichtung (15*0, durch den eine

■ Druckmittelverbindung zwischen der ersten und <?er zweiten

Stirnfläche (162.; 164) der ringförmigen Druckmittelzumeß

einrichtung (154) hergestellt ist,

eine in dem ersten Strömungskanal angeordnete und auf einen vorgegebenen Strömungswiderstand eingestellte Strömungsdrossel (212),

einen zweiten Strömungskanal (192) in der Druckmittelzumeßeinrichtung (I54-), durch den eine Druckmittelverbindung zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche (162; 164) der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung (154) hergestellt ist, und

ein in dem zweiten Strömungskanal (192) angeordnetes Rückschlagventil (194), das eine Druckmittelströmung durch den zweiten Strömungskanal (192) von der ersten Stirnfläche (162) zu der zweiten Stirnfläche (164) der Druckmittelzumeßeinrichtung (154) sperrt und eine im wesentlichen ungedrosselte Strömung durch den zweiten Strömungskanal (192) von der zweiten Stirnfläche (164) zu der ersten Stirnfläche (162) freigibt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrossel (212) zum abwechselnden Beschleunigen und Verzögern eines durch die Strömungsdrossel (212) und den ersten Strömungskanal von der ersten Stirnfläche (162) zu der zweiten Stirnfläche (164) fließenden Druckmittelstromes eingerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (66) des Außengehäi 3 3S (14) und die Außenfläche (88) des Innengehäuses (12) im wesentlichen zylindrisch sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (230) mit einer das Druckmittel bildenden Flüssigkeit gefüllt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrossel einen Labyrinthkanal enthält, der eine Mehrzahl von Paaren von Drallkammern auf v/eist, die jeweils durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind, welcher tangential zu jeder der Drallkammern verläuft, und daß jede der Drallkammern mit einer Drallkammer eines anderen Paares von Drallkammern über einen Kanal verbunden ist, der eine Verbindung zwischen den Mittelteilen der Drallkammern herstellt und rechtwinklig zu diesen Mittelteilen verläuft.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zur gleitbeweglichen Abdichtung eine Hingnut (182) aufweist, die in einer Umfangsfläche (180) der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung (154) gegenüber der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (66) des anderen Gehäuses (1A-) gebildet ist, und ein ringförmiges elastisches Dichtglied (184), das in der Ringnut (182) angeordnet ist und abdichtend sowohl an der Druckmittelzumeßeinrichtung (15²O als auch an der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (66) des Gehäuses (14) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringnut auf der der zweiten Stirnfläche (164) zugewandten Seite des ringförmigen elastischen Dichtgliedes (184) ein starrer Stützring (186) angeordnet ist, der gleitbeweglich an der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (66) des Gehäuses (14) anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige elastische Dichtglied (184) ein gummielastischer O-Ring ist und der Stützring aus verstärktem Polytetrafluoräthylen besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Stirnfläche (162) der ringförmigen Druckmittelzumeßeinrichtung (154) zwischen der Ringkammer (230) und der Strömungsdrossel (212) ein ringförmiges Filter (214) angeordnet ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, j daß das Außengehäuse (14-) eine zylindrische Innenfläche (66) auf v/eist,

daß das Innengehäuse (12) eine zylindrische Außenfläche (88) aufweist und

daß die in dem Hohlraum (230) angeordnete ringförmige Druckmittelzumeßeinrichtung (154) an dem Innengehäuse (12) befestigt ist und mittels der Strömungsdrossel (212) einen Strömungswiderstand für diejenige Druckmittelströmung bietet, die bei einer Bewegung des Innengehäuses (12) relativ zu dem Außengehäuse (14-) in einer ersten Bewegungsrichtung durch den ersten Strömungskanal auftritt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß an dem Innengehäuse (12) eine radiale Stirnfläche (96) vorgesehen ist, welche in die erste Bewegungsrichtung weist, daß in dem Außengehäuse (14) in der Nähe dieser radialen Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) Durchtrittsöffnungen (138) vorgesehen sind, über welche eine

Verbindung zwischen der Außenseite und der Innenseite des Außengehäuses (14) herstellbar ist, und

daß in dem Außengehäuse (14) fluchtend mit der radialen Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) eine ringförmige Dichtung (112) angeordnet ist, gegen welche das Innengehäuse (12) nach Verschiebung gegenüber dem Außengehäuse (14) abstützbar ist, wobei bei am Außengehäuse (14) abgestützten Innengehäuse (12) die radiale Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) abdichtend am Außengehäuse (14) anliegt und die Durchtrittsöffnungen (138) blockiert sind, sowie bei von der Dichtung (112) abgehobenem Innengehäuse (12) die radiale Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) mit Abstand vom Außengehäuse (14) angeordnet ist und die Durchtrittsöffnungen (138) freigegeben sind«,

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Innengehäuse (12) und den Anßengehäuse (14-) ineinandergreifende Führungsglieder (54-, 58) vorgesehen sind, welche eine Relativverdrehung der beiden Gehäuse (12, 14) begrenzen.

13". Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (112) einen elastischen ringförmigen Teil (120) koaxial fluchtend mit der radialen Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) aufweist.

14-. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet,

daß auf der radialen Stirnfläche (96) eine Ringwulst (98),

welche abdichtend an den elastischen, ringförmigen Teil

(120) der ringförmigen Dichtung (112) anlegbar ist, und

an dem Außengehäuse (14-) koaxial fluchtend mit dieser Ringwul^t (98) auf der radialen Stirnfläche (96) und dieser zugewandt eine weitere Ringwulst (110) vorgesehen sind, welche ebenfalls abdichtend an den elastischen ringförmigen Teil (120) der ringförmigen Dichtung (112) anlegbar ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (12) einen sich durch dessen gesamte Länge erstreckenden Längskanal (20) aufweist,

daß um das Innengehäuse (12) herum und innerhalb des Außengehäuses (14·) zwischen der Ringkammer (230) und der radialen Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) ein Ringkolben (234-) angeordnet ist, der relativ zu dem Außengehäuse (14-) längsbeweglich ist, und

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daß eine Druckübertragungsvorrichtung vorgeselien ist, die durch, das Innengehäuse (12) hindurch auf einen Druck innerhalb des Längskanals (20) anspricht, der größer ist als der bei geschlossenen Durchtrittsöffnungen (138) auf diese v/irksame Druck, und durch die der innerhalb des Innengehäuses wirksame Druck über den Ringkolben (234-) auf die radiale Stirnfläche (96) zur Verstärkung der dichtenden Anlage zwischen der radialen Stirnfläche (96) des Innengehäuses (12) und dem Äußengehäuse (14) übertragbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15». dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragungsvorrxchtung Durchtrittsöffnungen (232) in dem Innengehäuse (12), durch welche der Druck innerhalb desselben auf das der Ringkammer (230) zugewandte Ende des Ringkolbens (234) übertragbar ist, einen Kolbenhaltering (244) zum lösbaren Festhalten des Ringkolbens (234) in einer Stellung, durch welche die Übertragung von Druck innerhalb des Innengehäuses (12) auf die radiale Stirnfläche verhindert ist, und eine Freigabevorrichtung für den Ringkolben (234) zur Übertragung des Druckes innerhalb des Innengehäuses (12) über den Ringkolben (234) auf die radiale Stirnfläche (96) umfaßt, wenn der Druck innerhalb des Innengehäuses (12) den auf die Durchtrittsöffnungen (138) bei geschlossenen Durchtrittsöffnungen (138) wirkenden Druck um einen vorgegebenen Betrag übersteigt.