NO165773B - Broennverktoey. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et brønnverktøy innrettet til å innkoples i en rørstreng og nedføres i et borehull, for opphenting av en prøve av de formasjonsfluider som strømmer innvendig gjennom rørstrengen, omfattende indre og ytre rørdeler som er teleskopisk sammenstilt for langsgående bevegelse av innerdelen mellom innbyrdes adskilte, første og andre posisjoner, og som i forening avgrenser et mellomliggende, ringformet prøvekammer for opptakelse av en fluidums-prøve når innerdelen befinner seg i sin første posisjon, og for avsperring av prøven i kammeret når innerdelen befinner seg i sin andre posisjon.

Det er vanlig å utføre såkalte borstrengforsøk i brønnkana-ler såvel uten som med fåringsrør innbefattende én eller flere, perforerte seksjoner som danner forbindelse med omgivende lagdelingssoner. I begge tilfeller benyttes en rekke forskjellige verktøy av fullkanal-dimensjon, som er forbundet med og strekker seg nedad fra en borstreng som er opphengt i brønnkanal-en. Slike verktøy omfatter typisk en ringkanalpakning som plasseres valgfritt på passende sted i borehullet eller brønnkan-alen, slik at formasjonssonen som skal testes, avtettes eller isoleres mot det hydrostatiske trykk som utøves av et brønnkon-troll-fluidum, såsom vanlig boreslam. Ved etterfølgende betjening av en normalt lukket ventil i et egnet prøveverktøy i verktøystrengen, vil forbindelsen mellom rørstrengen og den isolerte formasjon åpnes og stenges vekselvis. Hvis det finnes utvinnbare formasjonsfluider i den valgte sone, vil disse, når prøveverktøyet åpnes, strømme gjennom verktøyrekken og rørstren-gen til overflaten. Ved anvendelse av egnede trykkmålere i verktøystrengen kan det under prøvingen registreres en rekke nyttige trykkmålinger. Videre er det vanligvis innkoplet et passende prøvetakerverktøy i verktøystrengen, for innhenting av en representativ prøve av de formasjonsfluider som produseres i løpet av prøvingsprosessen.

Det vil selvsagt være kjent for fagkyndige at av ulike årsaker har slike prøvetakerverktøy hittil ikke vist seg å fungere helt tilfredsstillende. Ved mange av de kjente prøve-takerverktøy må således en prøve som innføres i verktøyet, passere gjennom én eller flere trange eller buktede strømnings-kanaler, for å kunne inntrenge i verktøyets prøvesamlekammer. Det blir av den grunn vanskelig, om ikke umulig, å innhente en representativ prøve, uten at fluidumsstrømmen utsettes for ekstreme trykkforandringer under prøvetakingen. Det vil selvsagt være åpenbart at mange av disse hittil kjente prøvetakere ikke gir stort sett uhindret adkomst gjennom prøvetakeren til andre verktøy under prøvetakerverktøyet.

Det er derfor et formål ved foreliggende oppfinnelse å frembringe et nytt og forbedret prøvetakerverktøy av fullkanal-dimensjon, som kan betjenes selektivt fra overflaten, for innhenting av en representativ prøve av formasjonsfluider under et ellers typisk borstrengforsøk.

Ovennevnte og andre formål ved oppfinnelsen er oppnådd ved ved et brønnverktøy som innledningsvis angitt, i første rekke ved at en første innretning som kan styres selektivt fra overflaten, for innføring av en fluidumsprøve i prøvekammeret når innerdelen befinner seg i sin første posisjon, en andre innretning som bare bringes i funksjon når en fluidumsprøve innføres i prøvekammeret, for regulering av hastigheten hvormed prøven fyller kammeret, og en tredje innretning som bare bringes i funksjon når en fluidumsprøve er ifylt i kammeret, for flytting av innerdelen til dens andre posisjon, for avsperring av prøven i prøvekammeret. Fordelaktige utføringsformer av brønnverktøyet ifølge oppfinnelsen fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et sideriss, delvis i snitt, omfattende en streng av brønnverktøy av fullkanaldiameter, som typisk kan komme til anvendelse i en foret brønnkanal, og som innbefatter et prøvetakerverktøy ifølge oppfinnelsen av fullkanal-diameter. Figur 2A-2D viser innbyrdes påfølgende sideriss, delvis i snitt, av en foretrukket versjon av det nye og forbedrede brønnverktøy ifølge oppfinnelsen. Figur 3-5 viser noe forenklede snitt av brønnverktøyet ifølge figur 2A-2D, som illustrerer verktøyets suksessive driftsstillinger i løpet av en typisk prøvetakingsprosess.

Det er i figur 1 vist en prøvetaker 10 ifølge foreliggende oppfinnelse og et antall typiske brønnverktøy 11-15 av fullkanal-diameter som er sammenkoplet i rekkefølge og forbundet nedadragende fra underenden av en rørstreng 16. Selv om det nye og forbedrede verktøy 10 er like egnet for samling av en fluidums-prøve under et typisk borstrengforsøk i et uforet borehull, er prøvetakeren og de øvrige verktøy 11-15 vist og i det etterfølg-ende beskrevet slik de vanligvis vil være anordnet for gjennom-føring av et borstrengforsøk i en foret brønnkanal som vist ved 17. De øvrige verktøy 11-15 innbefatter en konvensjonell ringkanalpakning 11 av fullkanal-diameter og betjenes som nødvendig for avtetting av brønnkanalen, for isolering av en spesiell, underliggende og perforert seksjon som skal testes ved suksessiv åpning og lukking av en typisk tester 12 som inngår i strengen av verktøyet. Som vanlig ved testing av forede brønn-kanaler vil det foretrekkes at testventilen 12 er innrettet for å åpnes og lukkes selektivt i avhengighet av kontrollerte økninger i boreslamtrykket i brønnkanalens 17 ringkammer ovenfor pakningselementet 11. En typisk testventil av denne art er beskrevet i Reissue Patent 29,638. En reverseringsventil 13 kan også være innkoplet i strengen av verktøyet. Pakningselementet 11 kan være forbundet med et nedadragende, perforert enderør 14 hvorigjennom fluider i den isolerte seksjon kan innstrømme i verktøystrengen. En eller flere trykkmålere (ikke vist) kan også være innmontert i et egnet hylster 15 som er koplet til enderøret 14, for registrering av trykkvariasjonene i det isolerte parti av brønnkanalen 17 under borstrengforsøket. Avhengig av testprosessens art og tilstanden i brønnkanalen 17, kan fagkyndige også velge å gjøre bruk av ytterligere hjelpe-midler, såsom et hydraulisk slagverktøy og en sikkerhetsskjøt (ikke vist).

De innbyrdes påfølgende sideriss, delvis i snitt, ifølge figur 2A-2D viser en foretrukket utførelsesform av den nye og forbedrede fluidums-prøvetaker 10 ifølge oppfinnelsen, slik den vanligvis vil være anordnet for bruk i fårede brønnkanaler, såsom 17. Fagkyndige vil selvsagt innse at ulike, typiske konstruksjonsdetaljer kan inngå i et verktøy av denne art. For å lette den etterfølgende beskrivelse av prøvetakeren 10, er følgelig enkelte, typiske konstruksjonsdetaljer av underordnet betydning gjengitt noe forenklet i de medfølgende tegninger, hvor dette kan la seg gjøre uten innvirkning på den hele og fullstendige beskrivelse av foreliggende oppfinnelse.

Den nye og forbedrede prøvetaker 10 ifølge oppfinnelsen omfatter øvre og nedre rørdeler eller dorelementer 18 og 19 som er teleskopisk innmontert i et langstrakt ytterhus 20 som fortrinnsvis er anordnet som rekkekoplede rørseksjoner 21-23 , som nærmere forklart i det etterfølgende. Det øvre og det nedre dorelement 18 og 19 er slik anordnet i ytterhuset 20 at de er uavhengig bevegelig mellom sine respektive utgangsstillinger eller såkalte "innkjørings"-stillinger (som vist i figur 2A-2D og 3) og de respektive endestillinger (som nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med figur 4 og 5).

Som vist i figur 2A-2D, er det i fluidumsprøvetåkeren 10 videre anordnet øvre og nedre ringkamre 24 og 25 som avgrenses mellom henholdsvis den øvre og nedre ytterhusseksjon 21 og 23 og det øvre og nedre dorelement 18 og 19. Trykkstyrte innretninger, eksempelvis en stempelseksjon 26 på dorelementet 19, er samvirkende anordnet for selektiv forflytting av det nedre doreiement oppad til endestillingen, hver gang en representativ prøve av formasjonsfluider skal oppsamles. Andre, trykkstyrte innretninger, eksempelvis en stempelseksjon 27 på dorelementet 18, er også utelukkende anordnet for påfølgende forflytting av det øvre dorelement til dets endelige stilling, for avsperring av en fluidumsprøve i det øvre kammer 24, bare etterat prøven er opptatt.

Øvre og nedre dorholdere 28 og 29 er anordnet i henholdsvis den øvre og nedre ytterhusseksjon 21 og 23, for løsgjørbar fastlåsing av det øvre og nedre dorelement 18 og 19 i deres viste innkjørings-stillinger, mens prøvetakeren 10 plasseres i brønn-kanalen 17. Som beskrevet i det etterfølgende, kan dprholderne 28 og 29, etterat verktøyet 10 er tilbakeført til overflaten og den oppsamlede fluidumsprøve er fjernet for undersøkelse, utnyttes ytterligere ved å betjenes manuelt, for bekvem tilbake-føring av det øvre og nedre dorelement 18 og 19 til deres respektive innkjørings-stillinger mens verktøyet 10 befinner seg

ved overflaten, uten at verktøyet derved må demonteres fullstendig.

I figur 2A og 2B er det øverste parti av en foretrukket versjon av den nye og forbedrede prøvetaker 10 vist slik hver av de forskjellige komponenter fremtrer når fluidumsprøvetakeren befinner seg i sin utgangsstilling. Som det fremgår er overenden av den øvre ytterhusseksjon 21 utstyrt med innergjenger 30 slik at prøvetakeren 10 kan sammenkoples nedadragende med de øvrige, ovenforliggende verktøy. For oppsamling av prøver av betydelig volum er det øvre ringkammer 24 fortrinnsvis utvidet, hvorved de motsatte ender av det utvidede kammer danner motsatt beliggende skulderpartier 31 og 32. Som nærmere forklart i det etterfølg-ende i tilknytning til figur 3-5, er overdelen av det øvre dorelement 18 forseglet fluidumstett mot ytterhusseksjonen 21 ved hjelp av en O-ring 33 som er innmontert i ytterhusets aksialkanal 34 umiddelbart ovenfor ringkammeret 24. Stempelseksjonen 27 er fortrinnsvis anordnet ved at midtpartiet av det øvre dorelement 18 er utvidet og fluidumstett forseglet mot ytterhusseksjonen 21 ved hjelp av en O-ring 36 på det utvidede dorelementparti.

En ringformet stempelseksjon 37 er samvirkende anordnet i det øvre ringkammer 24, for langsgående bevegelse mellom de motsatt beliggende skulderpartier 31 og 32, og er fluidumstett forseglet mot henholdsvis det øvre dorelement 18 og den øvre ytterhusseksjon 21 ved hjelp av indre og ytre O-ringer 38 og 39 på det ringformede stempel. Fluidumsforbindelsen med prøvekamre 24 kontrolleres selektivt på foretrukket måte gjennom en prøve-opptakerkanal, eksempelvis en sideåpning 40, som er hensiktsmessig plassert i det øvre veggparti av dorelementet 18, for å befinne seg under 0-ringen 33 hver gang det øvre dorelement er bragt i dets nedre eller dets innkjørings-stilling. Sideåpningen 40 er dessuten slik plassert at den vil skyves ovenfor O-ringen

33 hver gang det øvre dorelement 18 beveges oppad fra dets utgangsstilling til dets ovenforliggende ytterstilling i ytterhusseksjonen 21. Selv om andre stoppinnretninger kan anvendes, er det øvre dorelements 18 øvre stilling fortrinnsvis bestemt av et hensiktsmessig plassert og nedadrettet skulderparti 41 i ytterhuskanalen 34, ovenfor kammeret 24. Av grunner som er beskrevet senere, er de øvre og nedre, langsgående kanaler henholdsvis 42 og 43 anordnet i sideveggen av den øvre ytterhusseksjon 21, for opprettelse av forbindelse med den øvre og nedre ende av det utvidede ringkammer 24.

Ifølge figur 2B omfatter den øvre dorholder 28 et rørformet element 44 som er dreibart opplagret i det nedre parti av den aksiale kanal i den øvre ytterhusseksjon, og utstyrt med et nedre, utvidet endeparti 45 som er løst opptatt i et utvidet, ringformet rom 46 som avgrenses mellom den øvre og den midtre ytterhusseksjon 21 og 22. Det rørformede elements 44 øvre parti av redusert diameter er forsynt med perifert fordelte, langsgående slisser som danner en rekke oppadragende, fleksible fliker 47 med utad utvidede hodepartier 48 som er innrettet for å opptas i et motsvarende, perifert spor 49 i den tilgrensende innervegg av ytterhusseksjonen 21. De utvidede hoder 4 0 er forsynt med innergjenger 50, og sammenskrudd med yttergjenger 51 langs det nedre endeparti av det øvre dorelement 18. Det bør bemerkes at totallengden av dorelementets yttergjenger 51 er noe større enn maksimallengden for det øvre dorelements 18 langsgående bevegelse, som bestemmes av skulderpartiets 41 posisjon. Dorelement-gjengene 51 vil følgelig alltid befinne seg i inngrep med innergjengene 50 på flikene 47, men grunnet sideavstanden mellom hodene 48 og sporet 49, vil dorelementet 18 fritt kunne beveges oppad i rørdelen 44 bare under minimal motstand fra flikene 47 som suksessivt fjærer innad og utad.

Det fremgår videre av figur 2B, at den langsgående fluidumskanal 43 i den øvre ytterhusseksjon 21 likeledes er hensiktsmessig plassert for å bringes i forbindelse med en tilsvarende, langsgående fluidumskanal 52 i den midtre ytterhusseksjon 22, når disse to ytterhusseksjoner sammenkoples.

Det nedre parti av den nye og forbedrede prøvetaker 10 ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i figur 2C og 2D. Underenden av den nedre ytterhusseksjon 23 er forsynt med yttergjenger 53 for sammenkopling av prøvetakeren 10 med andre, nedenforliggende verktøy. Dorelementet 19 er samvirkende avtettet mot ytterhusseksjonen 23 ved hjelp av to adskilte 0-ringer 54 og 55 på det øvre endeparti av det nedre dorelement og en enkelt O-ring 56 på det nedre endeparti av det nedre dorelement, idet hver av disse tre 0-ringer ligger an mot de

tilgrensende veggsider av den øvre og den nedre kanal 57 og 58

i den nedre ytterhusseksjon. Som nærmere forklart i tilknytning til figur 3-5, er den øvre og den nedre ytterhuskanal 57 og 58 av samme innerdiameter og adskilt av en mellomliggende ytterhuskanal 59 av større diameter, som opptar den utvidede, nedre stempelseksjon 26 som er forbundet med en O-ring 60.

Den langsgående kanal 52 i den midtre ytterhusseksjon 22 ender på den ene side av et utvidet sidekammer 61 som er hensiktsmessig plassert i ytterhusveggen. Som skjematisk vist ved 62 i figur 3-5, er en åpning, en såkalt "impedans-dyse" eller en annen og typisk, strømningshemmende innretning (ikke vist i figur 2C) anordnet i dette lille sidekammer 61, for selektiv måling av oljestrømmen som overføres fra det øvre kammer 24 (figur 2A og 2B) til det nedre kammer 25 (figur 2C og 2D). En innadvendt sideåpning 63 i sideveggen av den øvre ytterhuskanal 57 avslutter en kort kanal 64 som utgår fra den annen side av kammeret 61 som opptar den strømningshemmende innretning 62, og denne åpning er hensiktsmessig plassert i den øvre ytterhuskanal 57, slik at den vil befinne seg mellom de adskilte 0-ringer 54 og 55 på den øvre ende av dorelementet 19, hver gang det nedre element befinner seg i dets innkjørings- eller utgangsstilling.

Den nedre dorelement-hoIder 29 er samvirkende anordnet i fluidums-prøvetakerens 10 nedre ytterhusseksjon, og forbinder derved det nedre dorelements 19 nedre parti av redusert diameter løsgjørbart med ytterhuset 23. Da den øvre og den nedre dorelement-hoIder 28 og 29 er identiske, er det bare nødvendig å nevne at den nedre holderanordning innbefatter en rørformet holderdel 65 som er dreibart opplagret i den nedre ytterhusseksjon 23 og løsgjørbart forbundet med det nedre dorelement ved hjelp av yttergjenger 66 på dorelementet 19 som står i inngrep med innergjenger 67 i de utvidede hodepartier av krageflikene 69.

Det bør videre bemerkes at det i den nedre ytterhusseksjon 23 likeledes er anordnet en langsgående fluidumskanal 70 som avsluttes av en innadvendt sideåpning 71 som er slik plassert i aksialkanalen 58 at den alltid vil befinne seg mellom de adskilte 0-ringer 56 og 60 på det nedre og det midtre parti av det nedre dorelement 19, uansett om dorelementet befinner seg i sin utgangsstilling eller i sin øvre og endelige stilling. Den annen ende av kanalen 70 fører til et lite kammer 72 i sideveggen av den nedre ytterhusseksjon 23. Som skjematisk vist ved 73 i figur 3-5, er kammeret 72 innrettet for opptakelse av en typisk bruddskivemontasje (ikke vist i figur 2D) som er dimensjonert for å knekke ved et forutvalgt fluidumstrykk. Virkemåten åv bruddskiven 73 er også beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til f igur 3.

Den nye og forbedrede prøvetaker 10 er skjematisk vist i figur 3-5, hvor hvert av disse tre snitt illustrerer prøvetakeren under suksessive trinn i en typisk prøvetakingsprosess i den forede brønnkanal 17. Som tidligere nevnt er den øvre og den nedre holderanordning 28 og 29 innrettet for løsgjørbar fastlåsing av det øvre og det nedre dorelement 18 og 19 i deres respektive utgangsstillinger i ytterhusseksjonene 21 og 23, og derved forebygge forhastet, oppadgående bevegelse av dorelementene. Men da verken den øvre eller den nedre dorelement-holderanordning 28 og 29 spiller en særlig rolle når verktøyet 10 er i funksjon i brønnhullet, er det ikke vist i figur 3-5.

Når verktøyet 10 skal klargjøres ved overflaten, for deretter å tas i bruk, løftes det ringformede stempel 37 i det øvre kammer 24, og både prøvekammeret under det ringformede stempel, de forbindende fluidumskanaler 43, 52 og 64 samt sidekammeret 61 som opptar den strømningshemmende anordning 62, fylles med olje. Ved manuell betjening av dorelement-holderen 29, som beskrevet i det etterfølgende, vil det nedre dorelement 19 forflyttes til dets utgangsstilling. Det er derfor åpenbart, at så lenge det nedre dorelement 19 forblir i sin nedre stilling eller utgangsstillingen, som vist i figur 3, vil de adskilte te-ringer 54 og 55 på den øvre ende av dorelementet 19 samvirke og derved hindre at denne oljen unnviker fra prøvekammeret 24 og forbindelseskanalene 43, 52 og 64. Da olje er relativt ukompri-merbar, vil den avsperrede olje i kammeret 24 effektivt fastholde det ringformede stempel 37 i dets løftede stilling i prøvekammer-et. Det bør videre bemerkes, at da de øvre og nedre partier av dorelementet 19 som er forbundet med O-ringer henholdsvis 54, 55 og 56, fortrinnsvis er dimensjonert med like tverrsnittsflater, er det nedre dorelement trykkbalansert i forhold til fluider i prøvetakeren 10. Når verktøyet 10 nedføres i brønnkanalen 17, vil trykket av eventuelt tilstedeværende fluider i rørstrengen 16 ikke påvirke dorelementet 19. Som tidligere omtalt, vil dorelement-holderne 28 og 29 samvirke og derved forhindre at dorelementene 18 og 19 utilsiktet bringes i bevegelse grunnet uforsiktig behandling eller støtvirkninger.

Når den nye og forbedrede prøvetaker 10 ifølge foreliggende oppfinnelse skal anvendes i en foret brønnkanal 17, som tidligere beskrevet i tilknytning til figur 1, blir rekken av verktøy 10-15 som er opphengt i rørstrengen 16, nedført til en gitt dybde i brønnkanalen, hvoretter pakningselementet monteres for å avsperre den angjeldende formasjonssone mot det hydrostatiske trykk av boreslammet ovenfor pakningselementet. På vanlig måte blir deretter testverktøyet 12 betjent slik det kreves for å forbinde den avstengte sone under pakningselementet 11 med det indre av rørstrengen 16. Da trykket i rørstrengens 16 innerkanal opprinnelig er lavere enn trykket av de samlede fluider som typisk forekommer i en formasjonssone, vil eventuelle, produserbare fluider i den isolerte sone innstrømme i rørstrengen 16 når testverktøyet 12 først åpnes. Som tidligere nevnt, vil trykkmål-erne i hylsteret 15 registrere trykkforhoIdene i den isolerte seksjon av brønnkanalen 17 under suksessiv åpning og lukking av testverktøyet 12.

På et visst stadium i en typisk test vil det vanligvis være ønskelig å innhente en representativ prøve av de produserbare fluider som måtte være tilstede i rørstrengen 16. Som tidligere nevnt, vil fagkyndige innse betydningen av å sikre seg prøver av de strømmende, forenede fluider, uten at strømningsforholdene derved endres i vesentlig grad. I overensstemmelse med oppfinnelsens formål er derfor prøvetakeren 10 anordnet for samvirking for opptakelse av en representativ prøve av de tilstedeværende formasjonsfluider, uten at fluidenes strømningsbetingelser forstyrres unødig.

Når prøvetakeren 10 skal bringes i funksjon i en foret brønnkanal, startes pumper (ikke vist) for å øke trykket i brønnkanalen 17 til et nivå som er tilstrekkelig for selektiv knekking av bruddskiven 73 i verktøyhuset 20. Det vil selvsagt være åpenbart for fagkyndige at hvis testverktøyet 12 også betjenes ved selektiv øking av trykket i brønnkanalens 17 ringkammer, må bruddskiven 73 være dimensjonert for å knekkes først ved et høyere trykk. Hvis dessuten en andre prøvetaker (ikke vist) i.overensstemmelse med oppfinnelsens prinsipper også er anordnet sammen med de øvrige verktøy 10-15 for oppsamling av en andre fluidumsprøve, må bruddskiven som benyttes ved denne andre prøvetaker, selvsagt være dimensjonert for å knekkes først ved et enda høyere trykk, for å tillate den førnevnte, selektive drift av disse øvrige verktøy.

Som det fremgår ved jevnføring mellom figur 3 og 4, vil boreslam i ringkammeret i brønnkanalen 17 inntrenge i ytterhuset 20 gjennom fluidumskanalen 70 etter at bruddskiven 73 er knekket. Da det nedre kammer 25 opprinnelig ikke inneholder boreslam men bare luft av atmosfæretrykk, vil innstrømmingen av boreslam under trykk i aksialkanalen 59 under stempelseksjonen 2 6 virke til å bevege den nedre dor 19 oppad inntil den kommer i inngrep med den innadrettete husskulder 74 over ringkammeret 25. Som tidligere antydet vil den nedre dorholder 29 ikke i for stor grad motvirke oppadgående bevegelse av det nedre dorelement 19, fordi dorelementets yttergjenger 66 (figur 2D) passerer fritt gjennom innergjengene 67 på kragehodene 68, når flikene 69 utvides og sammentrekkes suksessivt som følge av sperrevirkningen mellom de innbyrdes inngripende gjenger.

Når dorelementet 19 er løftet som reaksjon på den tidligere omtalte, forutbestemte økning i ringkanaltrykket, vil de adskilte 0-ringer 54 og 55 på den øvre ende av det nedre dorelement befinne seg ovenfor sideåpningen 63 som avslutter ytterhuskanalen 64, slik det fremgår av figur 4, hvorved denne kanal og dens tilknyttede, oljefylte kanaler 43 og 52 forbindes med det fremdeles tomme ringkammer 25. Det fremgår videre av figur 3 og 4 at grunnet plasseringen av den normalt åpne kanal 40 i det øvre dorelement 18, vil de forente fluider som gjennomstrømmer prøvetakeren 10 under en typisk testingsprosess, alltid ledes til den øvre del 75 av prøvekammeret 24. Så lenge olje er avsperret i den nedre del av prøvekammeret 24, kan ringstempelet 37 likevel ikke beveges nedad i kammeret, og som følge derav kan formasjonsfluidene ikke strømme for tidlig inn i prøvekammerets øvre del 75. Etter at det øvre dorelement 19 er skjøvet oppad, vil derimot oljen som er avstengt i den nedre del 76 av prøvekammeret

24, fortrenges (gjennom fluidumskanalene 43, 52 og 64) til det nedre kammer 25, når ringstempelet 37 skyves nedad under påvirk-ning av formasjonsfluidene som inntrenger i prøvekammerets øvre del 75.

Det vil selvsagt være åpenbart for fagkyndige at da det opprinnelig råder atmosfæretrykk i det nedre kammer 25, vil formasjonsfluidene som under høyt trykk inntrenger i prøvekam-meret 24, forårsake en vesentlig forskjell i trykket på de to sider av ringstempelet 37. Den strømningshemmende innretning eller åpningen 62 som befinner seg mellom oljekanalene 52 og 64, er derfor nøye valgt i overensstemmelse med de forventede formasjonsforhold, for i stor grad å hemme eller regulere fortrengingen av olje fra den nedre del 75 av prøvekammeret 24 til det nedre kammer 25. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen vil den regulerte fortrenging av olje fra prøvekammeret 24, som oppnås grunnet samvirkning mellom det ringformede stempel 37 og den strømningsregulerende anordning 62 effektivt begrense hastigheten hvormed formasjonsfluidene inntrenger i prøvekammer-et, og dermed i stor grad redusere de forstyrrelser av forma-sjonsf luidene som ellers ville finne sted i mangel av en slik strømningsregulering. Det er selvsagt åpenbart at når det ringformede stempel 37 har nådd ytterhusets skulderparti 3 2 som danner den nedre ende av prøvekammeret 24, vil kammeret være fullstendig fylit med en representativ prøve av de formasjonsfluider som er produsert fra den isolerte formasjonssone under pakningselementet 11.

Etter å være fylt må prøvekammeret 24 selvsagt lukkes, for sikring og isolering av den representative fluidumsprøve. Følgelig, og i overensstemmelse med et annet trekk ved oppfinnelsen, blir prøvekammeret 24 lukket utelukkende ved hjelp av dorelementstempelet 27 som, bare etter at prøvekammeret er fylt, kan bringes i funksjon for selektiv forskyving av det øvre dorelement 18 oppad i forhold til ytterhuset 20. Som det fremgår av figur 4, kan dette gjennomføres som følge av at det øvre dorelement 18 vil være stort sett balansert i forhold til trykket av formasjonsfluidene i det isolerte parti av brønnkanalen 17, sålenge ringstempelet 37 beveges nedad i prøvekammeret 24. Formasjonsfluidene i prøvetakerens 10 aksialkanal 34 vil med andre ord utøve en oppadrettet trykkraft mot dorelementstempelet 27. Samtidig vil en motsvarende, nedadrettet kraft overføres til dorelementstempelet 27, så lenge det fremdeles gjenstår noe olje i den nedre del 76 av prøvekammeret 24. Da oljetrykket i den nedre del 76 av prøvekammeret 24 tilsvarer trykket av formasjonsfluidene i prøvetakeren 10, vil følgelig det øvre dorelement 18 forbli stasjonært og ikke forskyves i forhold til ytterhuset 20, så lenge ringstempelet 37 fremdeles beveges nedad i den oljefylte, nedre del av prøvekammeret.

Da kammeret 25 er dimensjonert noe større enn det nedre kammerparti 76 vil likevel all oljen som opprinnelig var opp-samlet i prøvekammeret 24 være fortrengt til det nedre kammer, når stempelet 37 er bragt i anlegg mot skulderpartiet 32, og det endelige trykk i prøvekammeret vil således være lavere enn trykket av de forente fluider. De oppadrettede trykkrefter som virker mot dorelementstempelet 27, vil derfor overstige de motvirkende, nedadrettede krefter, og under innvirkning av disse ubalanserte trykkrefter vil det øvre dorelement 18 skyves oppad til dets endelige stilling, når prøvekammeret 24 fylles. Det bør bemerkes at stempelet 37 er slik utformet at den siste rest av oljen ledes inn i kanalen 43 når dorelementet 18 befinner seg nær sin endelige stilling.

Som tidligere nevnt, er den nye og forbedrede prøvetaker 10 like egnet for oppsamling av fluidumsprøver i forede brønnkanaler som i uforede brønnhull. Likevel er det ikke alltid tilrådelig p anvende trykkpåvirkelige innretninger (eksempelvis bruddskiven 73) for selektiv betjening av prøvetakeren 10, da det kan forekomme tilfeller hvor betydelige trykkøkninger i brønnringkam-meret kan beskadige foringer i en foret brønn eller forårsake alvorlig beskadigelse av én eller flere formasjoner som er gjennomtrengt av et uforet borehull. For å kunne benytte en alternativ fremgangsmåte for selektiv betjening av prøvetakeren 10 fra overflaten, er derfor den nye og forbedrede prøvetaker isteden koplet til en typisk ventilanordning av fullkanal-diameter som styres ved at rørstrengen betjenes for overføring enten av boreslam eller av trykkolje til den nedre ytterhusseksjon 23. I slike tilfeller kan det også være nødvendig at de tilknyttede verktøyer 11-15 erstattes av verktøyer av andre typer. Det trykkstyrte testverktøy 12 kan eksempelvis måtte utskiftes mot en typisk borstreng-tester som likeledes styres ved selektiv betjening av rørstrengen. En typisk borstreng-tester av fullkanal-dimensjon av denne type, samt andre verktøyer av fullkanal-dimensjon som likeledes er egnet for anvendelse ved visse alternative versjoner av den nye og forbedrede prøvetaker 10, er fullstendig beskrevet i US-patentskrift 3.308.887 og 3.662.826.

Den nye og forbedrede prøvetaker 10 kan modifiseres, for bruk med en slik ventilanordning, ved fjerning av det gjengede endestykke på den nedre ytterhusseksjon 23 og sammenføring av de frilagte ytterhusgjenger med det rørformede dorelement i ventilanordningen som er teleskopisk montert i anordningens ytterhus og tilpasset for bevegelse i langsgående retning i ytterhuset mellom en utskjøvet utgangsstilling og en endelig, innskjøvet stilling hver gang tyngden av rørstrengen minsker. Denne ventilanordning omfatter i sin enkleste form en langsgående kanal som er anordnet i dorelementet, som erstatning for kanalen 70 i det gjengede endestykke. Den øvre ende av denne erstatningspassasje står i forbindelse med ytterhuskanalen 59 i prøvetakeren 10, på samme måte som kanalen 70. Passasjens nedre ende går imidlertid over i en sidekanal som er samvirkende tilknyttet adskilte 0-ringer, for lukking av kanalen når delene i ventilanordningen utskyves, og for åpning av kanalen når disse deler sammenskyves i forhold til hverandre. Dette system, bestående av kanalen og de tilknyttede 0-ringer, tilsvarer selvsagt det samvirkende system omfattende 0-ringene 54 og 55 og sideåpningen 63. Ved denne enkle ventilanordning vil det, når sidekanalen åpnes, helt enkelt overføres boreslam fra brønnringkanalen til erstatningspassasjen, på samme måte som når bruddskiven 73 knekkes.

En noe modifisert versjon av ovennevnte ventilanordning er slik innrettet at når dorelementet forskyves i langsgående retning for å åpne sidekanalen, vil isteden erstatningspassasjen bringes i forbindelse med et oljefylt ringkammer i ytterhuset.

Et bevegelig, ringformet stempel adskiller i sistnevnte tilfelle den oljefylte del av kammeret fra en slamfylt del av kammeret som står i forbindelse med brønnkanal-ringkammeret. For å øke trykket i det oljefylte kammer, er det på dorelementet anordnet et stempel som, når ventilanordningens dorelement beveges nedad i forhold til ventilhuset, innskyves i det oljefylte kammer, hvorved olje fra kammeret fortrenges til erstatningspassasjen. Hvis det ansees nødvendig, kan tilførselen av trykkolje til ytterhuskanalen 59 i prøvetakeren 10 reguleres selektivt ved innmontering av ytterligere én eller flere typiske regulerings-innretninger, eksempelvis en trykkstyrt ventil og en strømnings-hemmende anordning i oljeledningen mellom ytterhuskanalen 59 og den oljefylte del av kammeret. Det er åpenbart, at da denne typiske, trykkstyrte ventil bare vil åpnes ved en forutbestemt trykkøkning i oljeledningen, vil denne modifiserte versjon av prøvetakeren 10 bare betjenes selektivt fra overflaten når rørstrengen 16 slakner tilstrekkelig, for overføring av en forutbestemt belastning på dorelementet i ventilanordningen. Også med denne typiske, strømningshemmende innretning innmontert i oljeledningen, vil den ovennevnte, modifiserte ventilanordning i tilstrekkelig grad beskytte denne alternative versjon av prøvetakeren. 10 mot å bringes utilsiktet eller for tidlig i funksj on.

Uansett hvilket av de to ovennevnte prøvetakerverktøy ifølge oppfinnelsen som benyttes, er. det åpenbart at når en f luidums-prøve er innført i den øvre del 75 av prøvekammeret 24 og det øvre dorelement 18 er forskjøvet oppad som reaksjon på fyllingen av prøvekammeret, vil prøven oppbevares i kammeret til prøve-takeren 10 er ført tilbake til overflaten. Det bør også bemerkes, at på grunn av de aksiale kanaler av fulldiameter som er anordnet i det øvre og det nedre dorelement 18 og 19, er det opprettet uhindret adkomst mellom overflaten og verktøyene nedenfor prøvetakeren 10, selv når prøvekammeret 24 er lukket.

I ethvert tilfelle blir pakningsanordningen 11 betjent på nødvendig måte for tilbaketrekking av pakningselementet, når testingen er fullført, hvoretter strengen av verktøy 10-15 tilbakeføres til overflaten ved suksessiv demontering av én eller flere seksjoner av rørstrengen 16 og heving av de øvrige seksjoner, til samtlige er bragt til overflaten.

Da ytterhuset 20 er av modulkonstruksjon, vil det innses at etter at verktøyet 10 er bragt til overflaten, vil den øvre ytterhusseksjon 21 lett kunne demonteres fra de øvrige ytterhusseksjoner 22 og 23. Det gjengede endestykke på den nedre ytterhusseksjon 23 kan om ønskelig fjernes. Hvis den ovennevnte, alternative utførelsesform av den nye og forbedrede prøvetaker 10 har vært anvendt, kan den typiske ventilanordning som ble brukt isteden for det gjengede endestykke, likeledes fjernes fra den nedre ytterhusseksjon 23. I ethvert tilfelle vil både den øvre og den nedre dorelementholder 28 og 29 være tilgjengelig etter demonteringen.

Det bør særlig bemerkes at hvis den opptatte prøven ønskes transportert til et fjerntliggende laboratorium, for undersøk-else, er den demonterte ytterhusseksjon 21 meget egnet for slik transport, da den er relativt lett og letthåndterlig og fullstendig sikker. Når en prøve skal fjernes fra prøvekammeret 24, blir en trykkvannkilde koplet til fluidumskanalen 43 ved hjelp av en spesiell armatur (ikke vist). En plugg 77 i ytterenden av kanalen 42 fjernes og en annen spesialarmatur (ikke vist) blir likeledes koplet til kanalen 43 for overføring av fluidumsprøven til en egnet beholder. Ved tilføring av trykkvann til den nedre del 76 av prøvekammeret 24 vil således formasjonsfluidumsprøven i den øvre del 75 av kammeret fjernes fullstendig derfra, når ringstempelet 37 beveges oppad i kammeret. Det vil selvsagt være åpenbart for fagkyndige at det flytende stempel 37 gjør det helt unødvendig å bruke kvikksølv for å fortrenge en fluidumsprøve fra kammeret 24.

Hver av dorelementholderne 28 og 29 er slik innrettet at dorelementene kan tilbakeføres manuelt til sine utgangsstillinger som vist i figur 2A-2D. Ved innføring av et egnet håndverktøy (ikke vist) i slissene 78 eller 79 i de utvidede hoder på rørdelene 45 og 65, kan en operatør dreie disse deler manuelt i nødvendig grad for tilbakeføring til deres utgangsstillinger. Ved den øvre holder 28 vil således dreiing av delen 45 bevirke at dorelementet 18 tilbakeføres til dets utgangsstilling, ved at elementets gjenger 51 bringes suksessivt i inngrep med gjengene 50 på de utvidede kragehoder 48. På tilsvarende måte vil det nedre dorelement 19 tilbakeføres til sin utgangsstilling ved dreiing av den nedre holderdel 65.

Det fremgår av det ovenstående at det ifølge foreliggende oppfinnelse er frembragt et prøvetakingsverktøy av fullkanaldiameter som kan styres selektivt på forskjellige måter fra overflaten, for samling av representative prøver av formasjonsfluider som produseres under et typisk borstreng-forsøk. Det beskrevne, nye og forbedrede prøvetakingsverktøy er særlig egnet for anvendelse i fårede brønnkanaler eller i uforede borehuller, da det på grunn av sin unike konstruksjon kan betjenes selektivt fra overflaten uten risiko for beskadigelse av brønnkanalen eller undergrunnsformasjonene. Ved at prøvetakeren ifølge oppfinnelsen er anordnet som beskrevet, vil dessuten de oppsamlede formasjons-fluidumsprøver oppbevares sikkert utelukkende ved stenging av prøvekammeret, slik at prøvetakeren kan tilbakeføres til overflaten og prøven fjernes på sikker måte, for senere undersøkelse.

Den viste og beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen vil kunne endres og modifiseres innenfor oppfinnelsens ramme som definert I de etterfølgende patentkrav.

Claims (7)

1. Brønnverktøy innrettet til å innkoples i en rørstreng (16) og nedføres i et borehull (17), for opphenting av en prøve av de formasjonsfluider som strømmer innvendig gjennom rørstrengen, omfattende indre (18, 19) og ytre (20) rørdeler som er teleskopisk sammenstilt for langsgående bevegelse av innerdelen (18) mellom innbyrdes adskilte, første og andre posisjoner, og som i forening avgrenser et mellomliggende, ringformet prøvekammer (24) for opptakelse av en fluidumsprøve når innerdelen (18) befinner seg i sin første posisjon, og for avsperring av prøven i kammeret når innerdelen (18) befinner seg i sin andre posisjon, karakterisert ved en første innretning (73) som kan styres selektivt fra overflaten, for innføring av en fluidumsprøve i prøvekammeret når innerdelen befinner seg i sin første posisjon, en andre innretning (62) som bare bringes i funksjon når en fluidumsprøve innføres i prøvekammeret, for regulering av hastigheten hvormed prøven fyller kammeret, og en tredje innretning (27) som bare bringes i funksjon når en fluidumsprøve er ifylt i kammeret, for flytting av innerdelen (18) til dens andre posisjon, for avsperring av prøven i prøvekammeret (24).

2. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den første innretning omfatter midler (73) som reagerer på en overflatekontrollert økning i borehulltrykket.

3. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre innretning omfatter midler (62) som reagerer på trykket i en fluidumsprøve som innføres i prøvekam-meret .

4. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den første innretning omfatter midler (73) som bringes i funksjon i avhengighet av en overflatekontrollert økning i brønnkanaltrykket, og at den andre innretning omfatter midler (62) som bringes i funksjon i avhengighet av trykket fra en fluidumsprøve som innføres i prøvekåanmeret (24).

5. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den første innretning (26) omfatter midler som avgrenser et lukket stempelkammer mellom den ytre rørdel (20) og den andre rørdel (18, 19), og en stempel-drivinnretning på den andre rørdel og samvirkende anordnet for bevegelse i stempelkammeret og innrettet for å forskyve den andre rørdel fra dens første posisjon til dens andre posisjon, når fluider fra borehullet utenfor brønnverktøyet (11 - 15) innstrømmer i stempelkammeret.

6. Brønnverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at den tredje innretning omfatter en stempel-drivinnretning på den første rørdel og samvirkende anordnet for bevegelse, i den annen, separate kammerseksjon, mot stempelet, for å forflytte den første rørdel fra dens første posisjon til dens andre posisjon når den ene, separate kammerseksjon er fylt med fluidumsprøver, for å fortrenge et ukomprimerbart fluidum fra den annen, separate kammerseksjon, for å redusere trykket i denne mellom stempelet og stempel-drivinnretningen til et nivå under trykket i den ene, separate kammerseksjon.

7. Brønnverktøy ifølge ett av kravene 1 - 6, karakterisert ved at den tredje innretning (27) bringes i funksjon i avhengighet av trykket fra en fluidumsprøve i prøvekammeret (24).