DE69027567T2 - Vorrichtung zur Entnahme einer Fluidprobe aus einem Bohrloch - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat eine Probeentnahmevorrichtung zur Entnahme einer das insbesondere gasförmige Fluid darstellenden Probe in einer gegebenen Tiefe, der in dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Gattung zum Gegenstand
• Eine Probeentnahmevorrichtung dieser Gattung ist aus dem Patent US-A-2 927 641 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Probenahmekammer, die durch ein Kugelventil hindurch mit einer eine Vielzahl von nach aussen gerichteten kleinen Öffnungen aufweisenden Kammer in Verbindung steht. Das Kugelventil befindet sich am Auslass eines inneren Kanals zwischen den beiden Kammern, der durch einen Deckel, welcher, wenn eine Probe entnommen werden soll, durchlocht wird, verschlossen ist. Die Kugel und ihre Rückstellfeder befinden sich in einem stromabwärts des Kanals gelegenen Gehäuse, das durch Langlöcher hindurch mit der Probenahmekammer in Verbindung steht. Das Öffnen des Kugelventus wird durch den Unterschied der in der Kammer und dem inneren Kanal herrschenden Drücke bestimmt und verändert sich also. Die Probenahmekammer ist mit Luft gefüllt.
• Diese bekannte Probenahmevorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie nicht die Erhaltung der Stöchiometrie der Proben, die entnommen worden sind, gewährleistet. Tatsächlich, während der Entnahme einer Probe findet ein Tauschvorgang zwischen der aus der Kammer austretenden Luft und dem hereinkommenden Fließmittel statt, was zur Folge hat, das Eindringen gewisser Bestandteile des Fließmittels in die Kammer zu verhindern. Ausserdem fälscht die in der Kammer verbleibende Luft die Stöchiometrie. Andererseits erfährt das hereinkommende Fließmittel, zwischen seinem Eintritt in die Vorrichtung und in die Probenahmekammer, mehrere aufeinanderfolgende Entspannungen, die ebenfalls das Aufrechterhalten der Stöchiometrie verhindern.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Probenahmevorrichtung vorzuschlagen, die dem Nachteil der bekannten Vorrichtung abhilft und es gestattet, die Stöchiometrie der Proben aufrechtzuerhalten.
• Um dieses Ziel zu erreichen, weist die Probenahmevorrichtung diejenigen Merkmale auf, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 formuliert sind.
• Weitere Merkmale der Erfindung bilden die Gegenstände der abhangigen Ansprüche 2 bis 14.
• Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile derselben werden deutlicher im Laufe der erläuternden Beschreibung, die folgen wird und unter Bezugnahme auf die beigefügten nur als eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulichendes Beispiel angegebenen schematischen Zeichnungen gemacht worden ist, erscheinen und in welchen
• Die Figur 1 eine Ansicht im Axialschnitt durch eine Probenahmevorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist
• Die Figur 2 eine Ansicht im Axialschnitt durch den die Flasche der Probenahmevorrichtung gemäss der Figur 1 bildenden Teil A ist
• Die Figur 3 eine Ansicht im Axialschnitt entlang der Linie III-III der Figur 2 ist
• Die Figur 4 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IV-IV der Figur 2 ist
• Die Figur 5 eine Ansicht im grösseren Maßstab und mit abgebrochenen Teilen der bei V auf der Figur 3 eingekreisten Einzelheit ist Die Figuren 6A, B, C Ansichten im Axialschnitt durch den Steuerteil B der Probenahmevorrichtung gemäss der Figur 1 in der Form von drei in der durch die Buchstaben a-a und b-b angegebenen Weise axial fluchtend ausgerichteten Teilabschnitten sind
• Die Figur 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VII-VII der Figur 6A ist;
• Die Figur 8 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VIII- VIII der Figur 6B ist;
• Die Figur 9 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IX-IX der Figur 6B ist; und
• Die Figur 10 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der erf indungsgemässen Probenahmevorrichtung ist.
• Bezugnehmend auf die Figur 1 stellt man fest, dass eine erfindungsgemässe Probenahmevorrichtung sich im wesentlichen aus drei axial fluchtend ausgerichteten und abnehmbar zusammengebauten Teilen zusammensetzt und zwar einem eine Probenahmeflasche bildenden Teil A, einem Teil B, der als Sonde genannter getrennter zylindrischer Körper ausgeführt ist, welcher an dem hinteren Ende der Flasche A abnehmbar angeordnet ist und die von der Oberfläche her fernbetätigten Steuermittel und- vorrichtungen zur Durchführung und Kontrolle der Probenahmen umfasst, und einem eine Nase bildenden Teil C, der an dem Vorderende der Flasche A abnehmbar angeordnet ist und in einen kegelförmigen Teil ausläuft.
• Der die Flasche A bildende Teil ist auf den Figuren 2 bis 5 dargestellt. Die Flasche A umfasst im wesentlichen eine Probenahmekammer 3, die durch einen Kanal 4 (Figur 3) hindurch mit einer in dem oberen- Ende 1 der Flasche gebildeten zylindrischen Ausnehmung 5, deren axial offene Endteil mit einem Innengewinde 6 versehen ist, in Verbindung steht. Der Kanal 4 setzt sich aus einem ersten axialen Kanalabschnitt 8, der die Kammer 3 und die Ausnehmung 5 verbindet und in seinem an der Kammer 3 angrenzenden Teil einen eine radiale ringförmige Schulter 10 mit dem übrigen Teil 8 des Kanals bildenden Abschnitt kleineren Durchmessers 9 aufweist, aus einem axialen Kanal 11, der sich von der Aussparung 5 ab bis zu einem gewissen Abstand von der Kammer 3 erstreckt, sowie aus einem senkrechten Kanalabschnitt 12, die die Verbindung zwischen den Kanalabschnitten 8 und 11 herstellt, zsammensetzt. Diese letzteren sind exzentrisch, wie es die Figur 4 zeigt und der senkrechte Kanal 12 wird durch Bohren von der Aussenfläche der Flasche ab bis zu einer geeigneten Tiefe in einer schrägen Richtung, um die besagte Verbindung herzustellen, erhalten. Der Kanal wird dann an dem offenen Ende durch einen bei 13 angedeuteten Stopfen verschlossen. Auf der anderen Seite der Kammer 3, d.h. zu der Nase C hin weist die Flasche, im Bereich ihres Endes 2, eine nach aussen axial offene zylindrische Aussparung 14 auf und der zwischen dieser Aussparung 14 und der Kammer 3 gelegene massive Teil 15 ist durch einen Verbindungskanal 16 durchbrochen, der sich, wie der Kanal 4, aus zwei sich nach innen des Bereiches 15 jeweils von der Kammer 3 und der Aussparung 14 ab erstreckenden axialen Kanalabschnitten 18, 19 und aus einem Querkanalabschnitt 17, die die Kanalabschnitte 18 und 19 verbindet, zusammensetzt. In Richtung auf die Aussparung 14 weist der Kanal 19 einen kegelförmigen Erweiterungsbereich 20 mit einem nachfolgenden zylindrischen Bereich grösseren Durchmessers 21 auf. Man stellt noch fest, dass die Flasche im Bereich ihres Endes 2 ein den Zusammenbau durch Schrauben mit der Nase C gestattendes Aussengewinde 22 aufweist.
• Die Flasche A weist eine gewisse Anzahl von Gliedern, die ihren Betrieb gewährleisten, auf. Man stellt so das Vorhandensein beiderseits der Kammer 3 eines Absperrventiles 24 fest, das in einer in dem massiven Teil der Flasche im Bereich des jeweiligen Querkanals 12, 17 gebildeten radialen abgestuften Bohrung 25 angeordnet ist und die Kanäle 11, 12 und 17, 19 in Verbindung stellt. In dem Abschnitt zwischen diesen beiden Kanälen ist die Bohrung als mit einem nadelförmigen Element 27, mit welchem das Absperrventil 24 endet, zusammenwirkender Dichtigkeitssitz 26 gestaltet. Dieses Ventil ist in der Bohrung 25 durch einen Gewindeabschnitt 28 unter der Wirkung eines geeigneten Werkzeuges axial verschiebbar. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Nadeln 27 und deren geeigneten Sitze 26 eine Metall-auf-Metall-Berührung bilden, was eine vollkommene Dichtigkeit gewährleistet.
• Die Flasche A weist ausserdem, zwischem dem Absperrventil 24 und der Ausnehmung 5, d.h. in dem oberen Teil der Flasche ein in einer radialen Bohrung ebenfalls von der zylindrischen Aussenfläche ab bis zum Kanalabschnitt 11 axial bewegbar angeordnetes Ablassventil 30 auf. Dieses Ablassventil kann in jeder an sich bekannten Weise geschaffen werden und gestattet es, eine Verbindung zwischen dem Kanal 11 und aussen herzustellen.
• Die Flasche A umfasst eine gerade an dem Eintritt in der Kammer 3 in dem Kanal 8 eingesetzte Düse kleinen Durchmessers. Diese Düse (Figur 5) ist als bei 32 angedeutete Spritzdüse ausgebildet, die einen kegelstumpfformigen Teil 33 und einen einen Zapfen bildenden zylindrischen Teil 34 umfasst, mit welchem die Spritzdüse in den Kanalabschnitt 9 kleineren Durchmessers eingreift, wobei sie durch die Basis des kegelstumpfförmigen Teiles 33 gegen die Schulter 10 des Kanals 8 unter der Wirkung einer Feder 35 über ein in dem Kanal 8 angeordneten Abstützelement 36, dessen mit dem kegelstumpfförmigen Teil 33 der Spritzdüse 32 zusammenwirkende Stirnfläche eine komplementäre entsprechende Gestalt aufweist, zurückgedrückt wird. Die Feder 35 stützt sich mit einem Ende an einer geeigneten Stirnfläche des Elementes 36 und mit seinem anderen Ende an einem Glied 38, das in dem Kanal 8 von der Ausnehmung 5 ab eingeschraubt ist, ab. Wie man es auf der Einzelansicht im grösseren Maßstab der Figur 5 sieht, wird diese Spritzdüse durch einen axialen Kanal 39 durchsetzt. Aber im Bereich der dem Kanal 8 zugewandten Öffnung dieses Kanals 39 hat man eine als ein in einem axial durchbohrten und in dem Ende der Spritzdüse koaxial angeordneten Tragelement 42 eingesetzten Stein 41 gebildetes kalibriertes Loch 40 geschaffene Einschnürung vorgesehen.
• Die Flasche A weist in ihrem unteren Teil im Bereich ihres Endes 2 ein Rückschlagventil 44, das in dem kegelstumpfförmigen Teil 22 und in dem zylindrischen Teil grösseren Durchmessers 21 des inneren Kanals 19 der Flasche angeordnet ist, auf. Wie es die Figur 2 zeigt, weist dieses Rückschlagventil 44 einen mit dem kegelstumpfförmigen Teil 20 des Kanals 19 zusammenwirkenden kegelstumpfförmigen Kopf 45 auf mit einem in dem Kanalabschnitt 21 gleitbar angeordneten nachfolgenden zylindrischen Abschnitt 46. Die beiden kegelstumpfförmigen Flächen 20 und 45, die komplementär entsprechender Gestalt sind, werden durch eine in dem Kanalabschnitt 21 angeordnete und sich an einem im Bereich des offenen Endes des Kanalabschnittes 21 angeordneten Abstützring 48 abstützende Feder 47 gegeneinandergedrückt.
• Bezugnehmend auf die Figuren 6A bis 6C wird man den eine Sonde der erfindungsgemässen Probenahmevorrichtung bildenden Teil B hier nachstehend beschreiben. Jede diese Figuren zeigt den Aufbau eines Abschnittes der Sonde die, um die letztere zu bilden, gemäss a-a der Figuren 6A und 6B und b-b der Figuren 6B und 6C axial fluchtend ausgerichtet sind. Das auf der Figur 6A linke Ende bildet das obere Ende der Sonde, während das auf der Figur 6C rechte Ende das untere Ende der Sonde, mit welchem diese an das obere Ende 1 der Flasche A angebaut ist, bildet. Dieses untere Ende der Sonde ist bei 50 angedeutet und ist mit einem das Anschrauben der Flasche A auf der Sonde gestattenden äusseren zylindrischen Gewindeteil 51 versehen. Das obere Ende 52 der Sonde B ist angepasst, um die Befestigung der (nicht dargestellten) Vorrichtung zur Aufhängung der Probenahmevorrichtung an dem Drahtseil zum Absenken und Hochheben in dem Schacht des letzteren zu gestatten. Die Probenahmevorrichtung setzt sich im wesentlichen aus drei getrennten axial fluchtend ausgerichteten Teilen zusammen und zwar einem metallischen rohrförmigen Körper bzw. Mantel 53, einem unteren zylindrischen Körper 54 und einem Zwischenteil 55, auf welchen der Mantel 53 und der Körper 54 aufgesteckt sind.
• Der rohrförmige Körper bzw. Mantel 53 weist oben, d.h. im Bereich des Endes 52 der Sonde einen Stopfen 56 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff auf, in dessen Mitte ein den elektrischen Anschluss an einen die Seele des Aufhängungsdrahtseiles bildenden elektrischen Leiter gestattender hülsenartiger elektrischer Verbinder 57 angeordnet ist, wobei das untere Ende des Leiters mit einem die elektrische Speisung der verschiedenen innerhalb der Sonde angeordneten elektrischen Vorrichtungen gewährleistenden (nicht dargestellten) inneren Drahtseil verbunden ist. Der Stopfen 56 weist einen axialen Fortsatz 58 mit kreisbogenförmigem Abschnitt auf, der die Anordnung eines metallischen Rahmens 59 an dem Stopfen mit Hilfe von bei 60 angedeuteten Schrauben gestattet. Wie es aus der Figur 7 hervorgeht, ist dieser Rahmen in der Gestalt einer in dem Mantel 53 diametral angeordneten und sich axial erstreckenden Platte geschaffen und ist mit seinem anderen Ende an dem ortsfest in einem metallischen exzentrischen Tragkörper 63 angeordneten Gehäuse eines elektrischen Getriebemotors 62 befestigt, wie dies aus der Figur 8 hervorgeht. Der Tragkörper 63 ist in dem Mantel 53, dessen Querschnitt er einnimmt, während er eine Axialnut 64 in seinem Umfang aufweist, ortsfest angeordnet. Dieser Körper 63, ausser seiner Funktion als Träger des Motors 62 stellt ebenfalls die elektrische Verbindung des Erdpoles des Motors mit dem die Masse der Probenahmevorrichtung bildenden Mantel 53 her. Der mit Versteifungsrippen versehene Rahmen 59 trägt elektrische Karten 66, die die Steuerschaltungen des elektrischen Motors 62 und die einem zur Kontrolle des Fließmitteldruckes innerhalb der Flasche A angepassten Druckmeßwertgeber 65 zugeordneten elektrischen Schaltungen als gedruckte Schaltungen aufweisen, wie dies später erläutert werden wird. Dieser Druckmeßwertgeber 65 ist durch ein die axiale Nut 64 durchsetzenden Kabel 67 mit der elektrischen Karte, die ihm zugeordnet ist, verbunden.
• Die Ausgangsdrehwelle 68 des Motors 62 ist mit einer Schraubenspindel 69 über einen in axiale Langlöcher 81 der Spindel 69 eingreifenden Vorstickstift, um dieser eine axiale Bewegung zu gestatten, drehfest verbunden. Die Spindel ist in eine an dem Tragkörper 63 ortsfest angeordnete Mutter 74 eingeschraubt (Figur 9). Die Spindel 69, die sich aus mehreren axial fluchtend ausgerichteten Teilen zusammensetzt, durchsetzt axial den Zwischenabschnitt 55 der Sonde und trägt an seinem freien Ende eine Dichtung 71 der O-RING Dichtungsbauart. Diese letztere verstopft die Einlassöffnung 72 einer inneren zylindrischen Kammer 73 der Sonde, die in ihrem das untere Ende der letzteren bildenden Körper 54 gebildet ist.
• Der Körper 54 weist einen oberen ringförmigen Abschnitt 75, mit welchem er auf dem Zwischenabschnitt 55 axial aufgesteckt ist und einen unteren massiven Abschnitt 76, in welchem die zylindrische Kammer 73 von der dem ringförmigen Abschnitt 75 zugewandten Stirnfläche ab gebildet ist, auf. Die durch die Dichtung 71 verstopfbare Öffnung 72 ist in einem in der Kammer 73 eingeschraubten Mutterglied 77 axial gebohrten Kanal gebildet. Es ist wichtig, festzustellen, dass die Wand des rohrförmigen Abschnittes 75 einen Ausschnitt 79, der diese Wand durchsetzt und sich über einen Kreisbogen von 90º z.B. erstreckt, aufweist. Dieser Ausschnitt 79 bildet ein Langloch, das eine Verbindung zwischen dem Aussen der Sonde und einem Innenraum 80, den die Öffnung 72 mit der Kammer 73 in Verbindung stellt, wenn sie nicht durch die Dichtung 71 verstopft wird, herstellt. Diese letztere und die Mutter 77 mit ihrem Loch 72 bilden das Probenahmeventil der durch die Erfindung vorgeschlagenen Probenahmevorrichtung.
• In der Kammer 73 ist eine einen durch ein rohrförmiges Filterelement 83 gebildeten Filter 82 bildende Vorrichtung angeordnet, welche sich koaxial in der Kammer 73 erstreckt, während es einen ringförmigen Raum 84 zwischen seiner zylindrischen Aussenfläche und der zylindrischen Innenfläche der Kammer fortbestehen lässt. Dieser rohrförmige Filter 83 wird durch ein Werkstück 86, das den Filter zur Öffnung 72 hin abschliesst und in einen zylindrischen Fortsatz kleineren Durchmessers mit Innengewinde 88 der Kammer eingeschraubt ist, getragen. Der Fortsatz bildet mit der Kammer 73 eine radiale senkrechte Fläche 89, die den ringförmigen Filter 83 an seinem anderen Ende verschliesst. Das Tragstück 86 des ringförmigen Filters 83 grenzt mit dem letzteren einen ringförmigen Innenraum 90 ab, der durch einen diametralen Kanal 91 in dem Tragstück 86 mit einem axialen Kanal 92 dieses Stückes, der in die Fortsatzkammer 88 einmündet, in Verbindung steht. Diese letztere endet mit einem Übergangsabschnitt kleineren Durchmessers, um sich sodann bei 94 in kegelförmiger Weise zu erweitern, vor der erneuten Bildung eines zylindrischen Kammerabschnittes 95, der in eine in dem unteren Ende 50 der Sonde gebildeten zylindrischen Aussparung 96 ausmündet. Wie es die Figur 6C deutlich zeigt, bildet der kegelstumpfförmige Teil 94 den Sitz eines Rückschlagventils 98 mit kegelstumpfförmigem Kopf, derselben Bauart, wie das Rückschlagventil 44 in dem unteren Abschnitt der Flasche A. Der bewegbare Körper wird durch eine Feder 99 an den kegelstumpfförmigen Sitz 94 angedrückt.
• Bezugnehmend auf die Figuren 6B und 6C stellt man fest, dass der Motor 62, die Betätigungsspindel 69 des Probenahmeventils und die Kammer 73 mit ihren axialen Fortsätzen sich axial jedoch exzentrisch in der Sonde erstrecken. Diese Anordnung gestattet es, in dem unteren Körper 54 und dem Zwischenabschnitt 55 der Sonde einen etwa axialen durchgehenden Kanal 100, der sich von der Aussparung 96 am Ende der Sonde ab bis zum Druckmeßwertgeber 65 erstreckt, zu bilden. Man stellt fest, dass der Kanal 100 den nach aussen hin offenen Innenraum 80 durch das Langloch 79 hindurch durchsetzt, indem er durch ein mit seinen beiden Enden jeweils in dem Zwischenkörper 55 und dem unteren Körper 54 angeordnetes ringförmiges Stück 101 verläuft.
• Erneut bezugnehmend auf die Figur 2 wird man den Vorderteil C der Probenahmevorrichtung, der die Nase derselben bildet, hier nachstehend beschreiben.
• Dieser Teil C umfasst einen hinteren ringförmigen zylindrischen Abschnitt 103, der mit einem Innengewinde, das den Anbau des Teiles C an dem Vorderende der Flasche A durch Schrauben gestattet, versehen ist und einen Zwischenbereich 104, der ein in einem abgesetzten radialen Kanal 106 angeordnetes Entnahmeventil 105, welcher Kanal sich von der zylindrischen Aussenfläche ab erstreckt und innerhalb des Bereiches 104 in einen sich in den durch den ringförmigen Abschnitt 103 abgegrenzten und mit der Aussparung 14 des unteren Endes 2 der Flasche A stehenden axialen blinden Kanal 107 ausmündet. Dieses Ventil 105 kann jeder an sich bekannten Bauart sein. Der die Nase der Probenahmevorrichtung bildende Vorderabschnitt des Teiles C weist die bereits erwähnte kegelförmige Gestalt auf.
• Obwohl die Figur 1 eine sich aus der Sonde B, aus einer Flasche A und aus dem eine Nase bildenden Teil C zusammengesetzte Probenahmevorrichtung zeigt, ist sie derart gestaltet, um den Einbau mehrerer Flaschen in Reihenfolge zu gestatten, wobei die zweite Flasche mit ihrem ringförmigen oberen Ende 1 auf das mit Gewinde versehene untere Ende 22 der ersten Flasche aufgeschraubt wird.
• Die erfindungsgemässe Probenahmevorrichtung wird von der Oberfläche her betätigt und kontrolliert. Ihre elektrischen Vorrichtungen werden mit elektrischer Energie gespeist, empfangen die Befehle und unterhalten sich mit der Anlage an der Oberfläche über einen in dem Aufhängungskabel der Probenahmevorrichtung vorgesehenen elektrischen Leiter. Die Versorgung mit Energie und der Unterhaltungsvorgang zwischen der Probenahmevorrichtung und der Oberfläche werden unter Bezugnahme auf die das elektrische System der Probenahmevorrichtung als vereinfachtes Blockschaltbild darstellende Figur 10 beschrieben werden. Die elektrischen Schaltungen dieses Systems befinden sich als integrierte Schaltungen auf den Karten 66, 67 (Figur 6A).
• Das elektrische System soll die Speisung des Motors 62 und des Druckmeßwertgebers 65 mit elektrischem Strom und die Sendung der von dem Meßwertgeber herrührenden, den Druck, der in der Kammer 3 der Flasche A herrscht, betreffenden Auskünfte an die Oberfläche gewährleisten. Der Motor und der Meßwertgeber können von der Oberfläche her wahlweise gesteuert werden. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung einen Einzeladressierungsvorgang durch die Stärke des an die Probenahmevorrichtung übergetragenen Gleichstromes vor. Um die Befehle erkennen zu können, umfasst das elektrische System eine die Befehle dekodierende Schaltung, die den durch die Linie des Kabels an der bei 110 angedeuteten Eingangsanschlußklemme ankommenden Strom zur Speisung der Sonde misst. Ein Widerstand 111 verbindet diese Anschlußklemme mit dem inneren Kabel 112 der Sonde. Auf dem Blockschaltbild der Figur 10 ist der Motor 62 zwischen diesem Kabel 112 und der Masse über ein vorteilhaft durch einen elektrischen Schalter der DMOS Gattung gebildetes Schaltelement geschaltet, welches durch einen ersten Vergleicher 115 betätigt wird, dessen eine Eintritt mit dem inneren Kabel 112 verbunden ist, während der andere Eintritt mit der gemeinsamen Anschlußklemme der beiden Widerstände 116, 117 eines Spannungsteilers verbunden ist, der noch einen dritten Widerstand 118 aufweist und zwischen der Eingangsanschlußkleme 110 und einem Widerstand 119, der geerdet ist, angeordnet ist. In der Reihenschaltung der drei Widerstände 116 bis 118 ist eine Zenerdiode 120 geschaltet.
• Der Druckmeßwertgeber 65 ist durch einen Verstärker 121 und einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer 122 mit dem Kabel 112 über ein anderes Schaltelement 123 vorteilhaft ebenfalls der Gattung DMOS verbunden. Dieses letztere wird durch einen mit einem Eintritt mit dem inneren Kabel 112 und mit seinem anderen Eintritt mit der gemeinsamen Anschlußklemme der Widerstände 117 und 118 verbundenen zweiten Vergleicher 124 bethtigt.
• Die beiden die oben erwähnte Dekodierschaltung bildenden Vergleicher 115, 124 sind derart angeordnet, dass sie erregt werden, wenn der durch das Kabel an die Eintrittsanschlußklemme 110 gesandte Strom jeweilige vorbestimmte Schwellenwerte überschreitet.
• Man wird die Arbeitsweise der Probenahmevorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung hier nachstehend beschreiben.
• Vor der Absenkung der Probenahmevorrichtung in den Schacht schafft man ein Vakuum in der Kammer 3 der Flasche A. Das Probenahmeventil ist geschlossen, d.h. die Dichtung 71 am Ende der axial bewegbaren und durch den Motor 62 betätigten Stange 69 ist in die Öffnung 72 eingeführt und trennt somit die Kammer 73 von der äusseren Umgebung. Während des Absenkens der letzteren in den Schacht kann man das Vakuum durch Messung des Druckes innerhalb der Kammer über den Druckmeßwertgeber 65 ständig überprüfen. Zu diesem Zweck genügt es, durch das Kabel hindurch einen stärkeren Gleichstrom als ein erster Schwellenwert z.B von 190 mA zu senden, wodurch der Vergleicher 124 erregt wird, der dann ein Signal zum Öffnen des Schalters 123 erzeugt. Dies gestattet die Sendung der den durch den Meßwertgeber 65 gemessenen Druck darstellenden Signale an das Kabel, das sie an die Oberfläche überträgt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Werte von am Ausgang des Meßwertgebers 65 erzeugten und durch den Verstärker 121 verstärkten Spannungen in geeignete Frequenzwerte durch den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 122 umgewandelt werden. Diese Messungen gestatten somit, die Kontrolle der Messung an der Druckfläche innerhalb der Flasche.
• Die Auslösung der Entnahme einer Probe, wenn die Probenahmevorrichtung eine gewünschte Tiefe erreicht hat, geschieht durch die Sendung eines stärkeren Stromes als ein zweiter Schwellenwert z.B. von 240 mA. Der Vergleicher 115 erzeugt in Erwiderung auf dieses Signal, ein Signal am Schalter 114, der die Speiseschaltung des Motors 62 schliesst. Der Umlauf der Ausgangswelle 68 des Motors erlegt der Stange, die die Dichtung 71 trägt, eine axiale Rückzugbewegung dieser Dichtung aus der Öffnung 72 auf, wodurch die Verbindung zwischen der Kammer 73 innerhalb der Sonde und der äusseren Umgebung durch das Langloch 79 hergestellt wird. Somit kann das in dem Schacht enthaltene Fluid, in genauerer Weise Gas in die Kammer 73 eindringen und in der Kammer 3 der Flasche A strömen, wobei es durch den Filter 82, das Rückschlagventil 98 und die als Spritzdüse 33 gebildete Entspannungsdüse durchfliesst, wobei das Absperrventil 24 offen ist. Die Spritzdüse hat die Funktion, die Gasdurchsatzmengenleistung stromaufwärts zu begrenzen und vermeidet somit die Kondensation der schweren Fraktionen vor der Kammer 3 der Probenahmevorrichtung. Zu diesem Zweck befindet sich die Düse gerade am Einlass der Flasche. Die Enspannung findet also innerhalb derselben statt und, obwohl diese Entspannung gegebenenfalls Phasenänderungen erzeugt, wird die Stöchiometrie der verschiedenen Bestandteile des Gases streng erhalten. Tatsächlich ist das Volumen des Innenraumes stromaufwärts der Kammer 3 dem Volumen der letzteren gegenüber vernachlässigbar klein. Der Filter 82 hält die gegebenenfalls in dem in der Kammer 3 strömenden Gas vorliegenden Stäube zurück, welche Stäube das Schliessen des Rückschlagventils 98 stören oder die verschiedenen Ventile beschädigen könnten. Derart entwickelt sich also der Vorgang der Probeentnahme. Es ist zu bemerken, dass die Messung des Druckes innerhalb der Kammer 3 durch den Druckmeßwertgeber 65 während dieser Periode weiter stattfindet. Das in der Kammer 3 enthaltene Gas bleibt gefangen gehalten, da die beiderseits der Kammer 3 gelegenen Rückschlagventile 98 und 44 die Gase verhindern, aus der Kammer herauszuströmen. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Entnahmeventil 105 in der Nase C der Probenahmevorrichtung selbstverständlich ebenfalls geschlossen ist.
• Unter diesen Verhältnissen kann die Probenahmevorrichtung zur Oberfläche hochgezogen werden, wo man die beiderseits der Kammer 3 gelegenen Absperrventile 24 der Flasche A schliessen und die Flasche von der Probenahmevorrichtung abnehmen könnte. Die Probe könnte somit innerhalb der Flasche für eine nachträgliche Analyse ihres Inhaltes aufbewahrt werden. Um eine Entnahme der Probe durchzuführen, wird man diese durch Öffnung des Entnahmeventiles 105, das die Nase C der Probenahmevorrichtung ausrüstet, durchführen, wobei dieses zu diesem Zweck selbstverständlich am unteren Ende der Flasche angeordnet ist.
• Was das Ablassventil 30 anbetrifft, gestattet es, die Flasche A von der Sonde B, während die Flasche unter Druck ist, abzuschrauben, entweder um sie vollständig nach Schliessung des Absperrventiles zu entleeren oder um das Volumen zwischen dem Rückschlagventil und der Flasche zu entleeren. Was das in dem unteren Abschnitt der Flasche A gelegene Absperrventil 24 anbetrifft, gestattet es, das Vakuum vor der Probeentnahme zu machen und die Probe nach ihrer Entnahme zu überführen.
• Wie dies bereits oben erläutert worden ist, gestattet die Gestaltung der Probenahmevorrichtung in mehreren unabhängigen Teilen die Anordnung mehrerer Flaschen A in Reihenfolge in der Probenahmevorrichtung. Die untere Flasche würde dann den die Nase bildenden Teil C tragen.

Claims (14)

1. Probeentnahmevorrichtung (28) zur Entnahme einer das insbesondere gasförmige Fluid darstellenden Probe in einer gegebenen Tiefe, die einen eine Sonde bildenden Teil (B) zur Betätigung des Entnehmers aufweist, welcher geeignet ist, an einem Ende des eine Flasche bildenden Teiles (A) abnehmbar angebracht zu werden und der einen Innenraum (80) umfasst, der einerseits mit Aussen durch in der Seitenwand dieses Teiles (B) gebildete und den Eintritt in diesen Innenraum (80) des als Probe zu entnehmenden Fluids gestattende Durchgangsmittel (79) und andererseits durch einen inneren Kanal (73, 88, 95, 4) mit der Probeaufnahmekammer (3) in der Flasche (A) in Verbindung steht, wobei eine Verschlußvorrichtung (71) in der Sonde (B) angeordnet und angepasst ist, um zu einer Öffnungsstellung hin dieses Kanals betätigt zu werden, während ein Glied (32) das Fliessen des Fluids in der Kammer nach der Öffnung der Verschlußvorrichtung bestimmt, wobei das Fluid in der besagten Kammer gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlußvorrichtung (71) durch das bewegbare Element eines Probeentnahmeventiles (72) gebildet wird, welches Element angepasst ist, um von der Erdoberfläche oder etwas Äquivalenten aus zwischen einer den besagten Kanal verschliessenden Stellung und einer denselben öffnenden Stellung in welcher das bewegbare Element diesen Kanal freisetzt, ferngesteuert zu werden, dass die Aufnahmekammer (3) unter Vakuum vor dem Öffnen der Verschlußvorrichtung (71) ist, dass die Eintrittsdurchgangsmittel (79) sich über einen verhältnismässig bedeutenden Bereich der Seitenwand des Teiles (B) erstrecken, dass das das Strömen des Fluids in der Kammer nach Öffnung des Kanals durch die Verschlußvorrichtung (71) bestimmende Glied durch eine ein kalibriertes Durchgangsloch (40) aufweisende Entspannungsdüse kleinen Durchmessers in der Gestalt einer Spritzdüse (32) gebildet wird, um die Mengendurchsatzleistung des Fluids stromaufwärts der Düse zu beschränken, wobei die Spritzdüse in demjenigen Abschnitt des Kanals des besagten inneren Kanals angeordnet ist, der am Eingang der Probeentnahmekammer (3) gelegen ist, wobei das Volumen des besagten inneren Kanals vernachlässigbar klein in bezug auf das Volumen der Kammer (3) ist, so dass, dank der Begrenzung der Mengendurchsatzleistung des Fluids durch die Spritzdüse und des vernachlässigbaren Volumens, die Entspannung des Fluids nur innerhalb der Kammer (3) nach dem Öffnen des inneren Kanals durch die Verschlußvorrichtung (71) stattfindet, damit die Stöchiometrie der Probe bewahrt bleibt.

2. Probeentnahmevorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel einen ferngesteuerten Motor (62) mit drehbarer Ausgangswelle (68), die sich parallel zur Achse der Vorrichtung erstreckt und eine Gesamteinrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Axialbewegung einer in der Richtung der Achse der Probeentnahmevorrichtung verschiebbaren Stange (69) umfassen und dass das Sperrglied (71) des Probeentnahmeventils (72) am Ende der Stange (69) axial verschiebfest mit dieser Stange angeordnet ist.

3. Probeentnahmevorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (69) mit der Ausgangsdrehwelle (68) des elektrischen Motors (62) durch jedoch eine relative Axialbewegung der Stange (69) in bezug auf die Drehwelle (68) gestattende Mittel zur drehfesten Verbindung verbunden ist und dass eine ortsfeste Mutter (74) vorgesehen ist, welche durch die besagte Stange, die dort durch ein Aussengewinde in Eingriff steht, axial durchsetzt wird.

4. Probeentnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Zurückhalten der Probe in der Kammer (3) der Flasche aufweist, die durch ein in dem vorgenannten Kanal (95) stromabwärts des Probeentnahmeventils (71, 72) angeordneten Rückschlagventils (98) gebildet werden.

5. Probeentnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (82) in dem Kanal (73) zum Fliessen des FIU ids in der Sonde angeordnet ist, wobei dieser Filter angepasst ist, um etwaige in dem besagten Fluid enthaltene Stäube zurückzuhalten.

6. Probeentnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (B) einen Druckmeßwertgeber (65) aufweist, der angeordnet ist, um den Fluid TO stromaufwärts des Rückschlagventils (98) ausgesetzt zu werden und welchem eine Vorrichtung zur Übertragung der den gemessenen Druck betreffenden Daten an die Qberfläche zugeordnet ist.

7. Probeentnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flasche (A) Mittel (24)) zur Isolierung der Kammer (3) aufweist, die in dem inneren Kanal (4) derselben angeordnet sind und vorteilhaft durch ein eine Klappe zum Verschliessen des Kanals aufweisendes Absperrventil gebildet werden.

8. Probeentnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flasche (A) in ihrem den mit der Sonde (B) verbundenen Ende entgegengesetzten unteren Teil eine durch einen inneren Kanal (16) mit der Kammer (3) verbundene Aussparung (14) aufweist und dass ein Isolierungsglied (24), wie ein Ventil zum Verschluss dieses Kanals diesem Kanal zugeordnet ist.

9. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Riickschlagvenfil (44) in dem Kanal (16) zwischen dem lsolierungsglied (24) und der vorgenannten Aussparung (14) angeordnet ist.

10. Probeentnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Nase bildender Körper (0) des Entnehmers in axialer Ausrichtung an dem unteren Ende (2) der Flasche (A) abnehmbar anbringbar ist, wobei diese Nase einen inneren Kanal (106, 107) aufweist, der mit dem unteren inneren Kanal (16) der Flasche in Verbindung steht und in der Aussenfläche der Nase durch eine Anschlußöffnung zur Überführung der in der Flasche eingesperrten Proben ausmündet und dass ein Entnahmeventil (105) in dem besagten inneren Kanal (106) angeordnet ist.

11. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (2) der Flasche (A) an dem oberen Ende (1) einer anderen Flasche (A) abnehmbar anbringbar ist, wobei die beiden Kammern (3) der beiden Flaschen (A) durch ihren jeweiligen unteren und oberen inneren Kanal (16) und (4) in Verbindung stehen.

12. Probeentnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Sonde angeordneten Betätigungs- und Kontrollvorrichtungen, wie der Motor (62) zur Betätigung des Probeentnahmeventils (71, 72) und der Druckmeßwertgeber (65) durch das Kabel, an welchem der Entnehmer aufgehängt ist, mit elektrischer Energie gespeist und elektrisch gesteuert werden und dass die elektrische Schaltung zum Empfang und zum Aussenden der elektrischen Signale in der besagten Sonde angeordnet ist.

13. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vorrichtung. wie der Motor (62) und der Druckmeßwertgeber (65) durch ein kodiertes Steuersignal wahlweise adressierbar ist, welches vorteilhaft durch einen an die elektrische Schaltung durch das vorgenannte Aufhängungskabel hindurch vertragenen Gleichstrom spezifischen Wertes gebildet wird und dass die elektrische Schaltung Dekodierer (115, 124) für ihre Signale aufweist.

14. Probeentnahmevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung eine einen Spannungs- Frequenz-Umsetzer (122) und die als Signaie geeigneter unterschiedlicher Frequenzen aufgespürten Druckwerte übertragende Wertgeberschnittstelle umfasst.