DE2841687A1

DE2841687A1 - Zirkulationsventilgeraet fuer die untersuchung von erdformationen

Info

Publication number: DE2841687A1
Application number: DE19782841687
Authority: DE
Inventors: Robert Terrell Evans; David Lee Farley
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1979-05-03
Also published as: NL188763B; GB2006853A; AU518872B2; US4113012A; DK477078A; DE2841687C2; JPS5720477B2; JPS54145301A; ES474094A1; ES481105A1; NL7808790A; GB2006853B; IT7828882A0; AU4102178A; CA1094943A; NL188763C; IT1099933B; BR7806406A; NO156182B; NO783621L

Description

DipL-Phys. JÜRGEN WEISSE . Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGA

BÖKENBUSCH41 · D 5620 VELBERT 11 -LANGENBERG Postfach 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung Halliburton Company, Duncan Oklahoma/ USA

Zirkulationsventilgerät für die Untersuchung von Erdformationen

S¹F ^

Die Erfindung betrifft ein Zirkulationsventilgerät zur Verwendung in einem Prüfstrang, der einen längs desselben verlaufenden Strömungskanal aufweist und sich in einem Bohrloch von der Erdoberfläche zu einer zu untersuchenden Formation erstreckt, enthaltend: ein rohrförmiges Gehäuse mit einer Axialbohrung, das in den Prüfstrang einbaubar ist, wobei die Axialbohrung mit dem Strömungskanal des Prüfstranges in Verbindung steht, und das eine Zirkulationsöffnung aufweist, welche eine Druckmittelverbindung zwischen dem Bohrloch außerhalb des Gehäuses und der Axialbohrung herstellt, Zirkulationsventilmittel, die gleitbeweglich in der Axial-' bohrung geführt und zwischen einer ersten Stellung, in welcher sie eine Druckmittelverbindung durch die Zirkulationsöffnung zu der Axialbohrung verhindern, und eine zweite Stellung beweglich sind, in welcher die Zirkulationsöffnung geöffnet und eine Druckmitte^verbindung durch die Zirkulationsöffnung zu der Axialbohrung freigegeben wird, eine Antriebshülse, die in der Axialbohrung gleitbeweglich geführt ist, und einen Kolben auf der Antriebshülse, der auf Druckänderungen in dem Bohrloch anspricht und durch den die Antriebshülse bewegbar ist.

909818/0677

- 2 ORfGiNAL JNSPECTED

Beim Niederbringen einer Ölbohrung wird das Bohrloch mit einer Flüssigkeit gefüllt, die als Bohrschlamm bezeichnet wird. Ein Zweck dieses Bohrschlammes besteht darin, in einer angeschnittenen Formation alle Flüssigkeiten zurückzuhalten, die sich dort befinden können. Um diese Formationsflüssigkeiten zurückzuhalten, ist der Bohrschlamm mit verschiedenen Zusätzen so schwer gemacht, daß der hydrostatische Druck des Bohrschlammes in der Tiefe der Formation ausreicht, um die Formationsflüssigkeit innerhalb der Formation zu halten und einen Austritt dieser Formationsflüssigkeit in das Bohrloch zu verhindern.

Wenn die Produktionsmöglichkeiten der Formation untersucht werden sollen, wird ein Prüfstrang in das Bohrloch bis zur Tiefe der Formation abgesenkt, und die Formationsflüssigkeit wird in den Prüfstrang in einem gesteuerten Prüfprogramm eingelassen. Im Inneren des Prüfstranges wird beim Absenken in das Bohrloch ein geringerer Druck aufrechterhalten. Das geschieht üblicherweise dadurch, daß ein Ventil in der Nähe des unteren Endes des Prüfstranges geschlossen gehalten wird. Wenn die Prüftiefe erreicht ist, wird ein Packer gesetzt, um das Bohrloch abzudichten und somit die Formation gegenüber dem hydrostatischen Druck des BohrSchlammes im Ringraum der Bohrung abzuschließen.

Das Ventil am unteren Ende des Prüfstranges wird dann geöffnet, und die Formationsflüssigkeit, die frei von dem Gegendruck des BohrSchlammes ist, kann in das Innere des Prüfstranges fließen.

Das Prüfprogramm enthält Perioden, in denen die Formationsflüssigkeii; fließt, und Perioden, in denen die Formation abgeschlossen ist. Während des gesamten Programms werden Druckaufzeichnungen vorgenommen, die später analysiert werden, um die Produktionsmöglichkeiten der Formation zu bestimmen. Gegebenenfalls kann eine Probe der Formationsflüssigkeit in einer geeigneten Probenkammer aufgefangen werden.

909818/0677

AO

Am Ende des Prüfprogrammes wird ein Zirkulationsventil in dem Prüfstrang geöffnet. Formationsflüssigkeit in dem Prüfstrang wird herausgespült. Der Packer wird gelöst, und der Prüfstrang wird herausgezogen.

Das Öffnen und Schließen des Prüfventils durch den Ringraumdruck, wie es in der US-PS 3 664 415 und der US-PS 3 856 O85 beschrieben ist, ist insbesondere bei Bohrungen vor der Küste vorteilhaft, wo es aus Gründen der Sicherheit und des Umweltschutzes wünschenswert ist, die Ausblas-Preventer im größtmöglichen Maße während der Hauptteile der Untersuchung geschlossen zu halten.

Es ist bekannt, das Zirkulationsventil nach einer vorgegebenen Anzahl von öffnungs- und Schließvorgängen des Prüfventils zu öffnen (US-PS 3 850 250). Bei dieser bekannten Anordnung öffnet das Zirkulationsventil nach einer vorgegebenen Anzahl von Erhöhungen des Ringraumdruckes, wobei der Ringraumdruck auf einen Kolben wirkt und ein inertes Gas in dem Gerät komprimiert, welches als Rückstellfeder wirkt.

Es sind weiterhin Ventile zur Verwendung in Ölbohrungen bekannt, die betätigt werden durch Änderung der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Ringraum der Bohrung und dem Druck, der in dem Strömungskanal im Inneren des Rohrstranges herrscht.

Es ist auch ein Produktionsventil bekannt, daß von einer ölfördernden Formation zu einer anderen verschiebbar ist durch die Einwirkung von Änderungen des Arbeitsdruckes im Ringraum einer Ölbohrung (US-PS 2 951 53 6). Das dort beschriebene Ventil enthält einö Kammer, die mit Gas vorbelastet ist und einen Kolben, der die Kammer unterteilt. In dem Kolben sind Öffnungen vorgesehen. Die Druckanstiege werden durch diese öffnungen entweder durch Zumeßmittel oder Überdruckventile gesteuert, so daß zwischen einem Abschnitt der Druckkammer auf einer Seite des Kolbens und einem Abschnitt der Druckkammer auf der anderen

909818/0677

Seite des Kolbens eine resultierende Druckdifferenz auftritt. Diese Druckdifferenz zwischen den Kammerabschnitten bewirkt eine Verschiebung des Geräts von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zirkulationsventilgerät der eingangs definierten Art, welches nach einer vorgegebenen Anzahl von Druckerhöhungen und Druckentlastungen im Ringraum öffnet, so auszubilden, daß es anschließend wieder geschlossen werden kann, um entweder nochmals ein Prüfprogramm durchzuführen oder aber eine Behandlung der Ölbohrung durch den offenen Strömungskanal im Prüfstrang zu ermöglichen.

Erfihdungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Antriebshülse und dem rohrförmigen Gehäuse Betätigungsmittel vorgesehen sind, durch welche dem Kolben eine solche Vorspannung erteilt wird, daß die Antriebshülse in der letzten Stellung gehalten wird, in welche sich die Antriebshülse unter dem Einfluß der Änderungen des Bohrlochdruckes bewegte, und daß die Antriebshülse mit dem Zirkulationsventil über Fortschaltmittel in Wirkverbindung ist, durch welche das Zirkulationsventil aus seiner ersten in seine zweite Stellung nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen der Antriebshülse bewegbar ist und durch welche anschließend das Zirkuiationsventil aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung nach Auftreten einer späteren, vorgegebenen Bewegung der Antriebshülse zurückbewegbar ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche V '

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

909818/0677

-sr- 2641687

Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt

einer Bohrinsel mit einem ins Meer liegenden Bohrloch und einer Einrichtung zum Prüfen einer Formation.

Fig. 2a bis 2e zeigen zusammengesetzt längs der Linien

a-a bis d-d ein Zirkulationsventilgerät nach der Erfindung.

Fig. 3 zeigt das Innere einer Fortschalthülse, die bei der Erfindung verwendbar ist, wobei die Konstruktion der Schaltzähne gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Fortschalthülse, wobei eine andere Ansicht der Schaltzähne erkennbar ist.

Fig. 5 zeigt eine Endansicht der Fortschalthülse

und zeigt die Schlitze, durch welche die Nasen hindurchtreten können, so daß sie zu den Schaltzähnen gelangen.

Fig. 1 zeigt eine typische Anordnung zur Durchführung einer Formationsuntersuchung vor der Küste. Eine solche Anordnung enthält eine Bohrinsel 1, die über einer unter Wasser liegenden Arbeitsstelle 2 stationiert ist. Die Ölbohrung enthält ein Bohrloch 3, welches üblicherweise mit einem Verrohrungsstrang ausgekleidet ist und sich von der Arbeitsstelle 2 zu einer Formation 5 erstreckt. Der Verrohrungsstrang 4 weist eine Mehrzahl von Durchbrechungen an seinem unteren Ende auf, welche eine Verbindung zwischen der" Formation 5 und dem Inneren des Bohrlochs 6 herstellen.

909818/0677

An der unter Wasser liegenden Arbeitsstelle ist der Bohrlochkopf 7 angeordnet, welcher Ausblas-Preventer enthält. Eine Seeleitung 8 erstreckt sich von dem Bohrlochkopf zu der schwimmenden Bohrinsel. Die schwimmende Bohrinsel enthält ein Arbeitsdeck 9, welches einen Bohrturm 12 trägt. Der Bohrturm trägt ein Hebezeug 11. Am oberen Ende der Seeleitung 8 ist ein BohrungskopfVerschluß 13 vorgesehen. Der Bohrungskopfverschluß 13 gestattet das Absenken eines Prüfstranges 10 in die Seeleitung 8 und in das Bohrloch 3. Der Prüfstrang 10 wird in der Ölbohrung durch das Hebezeug 11 angehoben und abgesenkt.

Es ist eine Zufuhrleitung -14 vorgesehen, die sich von einer hydraulischen Pumpe 15 auf dem Deck der Bohrinsel 1 zu einem Punkt des Bohrlochkopfes 7 erstreckt, der unterhalb der Ausblas-Preventer liegt, über diese Zufuhrleitung 14 kann die hydraulische Pumpe 15 den Ringraum 16, der den Prüfstrang 10 umgibt, unter Druck setzen.

Der Prüfstrang enthält einen oberen Strangabschnitt 17, der sich von der Bohrinsel zu dem Bohrlochkopf 7 erstreckt. Ein hydraulisch betätigter Prüfbaum 18 ist am Ende des oberen Strangabschnitts 17 angeordnet und sitzt auf dem Bohrlochkopf 7 auf, so daß der den unteren Teil des Prüfstranges 10 abstützt. Der untere Teil des PrüfStrangs 10 erstreckt sich von dem Prüfbaum 8 zu der Formation 5. Ein Packer 27 isoliert die Formation 5 gegenüber Flüssigkeiten in dem Ringraum 16. Am unteren Ende des Prüfstranges ist ein durchbrochenes Endstück 28 vorgesehen, welches eine Druckmittelverbindung zwischen der Formation 5 und dem Inneren des rohrförmigen Prüfstranges 10 herstellt.

Der untere Teil des Prüfstranges 10 enthält weiterhin einen mittleren Strangabschnitt 19 und eine drehmomentübertragende, druck- und volumenausgeglichene Gleitverbindung 20. Ein Strangabschnitt 21 dient dazu, auf den Packer 27 am unteren Ende des Prüfstranges ein hinreichendes Gewicht zum Setzen des Packers aufzubringen.

909818/0677

— 7 —

In der Nähe des Endes des Prüfstranges 10 ist ein erfindungsgemäßes Zirkulationsventil 22 angeordnet. Ebenfalls in der Nähe des unteren Endes des Prüfstranges 10 unterhalb des Zirkulationsventils 22 sitzt ein Prüfventil 25, welches vorzugsweise nach Art der US-PS 3 856 085 ausgebildet ist. Wie später erörtert werden wird, öffnet jede Druckausübung im Ringraum 16 das Prüfventil 25, wobei gleichzeitig das Zirkulationsventil· 22 um einen Schritt auf seine Offenstellung hinbewegt wird.

Unterhalb des Prüfventils 25 ist ein Druckschreiber 26 angeordnet. Der Druckschreiber 26 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er einen voll geöffneten Durchgang durch die Mitte des Druckschreibers freigibt, so daß ein vollgeöffneter Kanal sich über die gesamte Länge des Prüfstranges 10 erstreckt.

Es kann wünschenswert sein, zusätzliche Prüfgeräte in dem Prüfstrang 10 einzubauen. Wenn beispielsweise die Gefahr besteht, daß der Prüfstrang 10 in dem Bohrloch 3 verklemmen kann, ist es wünschenswert, zwischen dem Druckschreiber 26 und dem Packer 25 eine Schlagvorrichtung einzubauen. Die Schlagvorrichtung wird benutzt, um Schläge auf den Prüfstrang auszuüben und einen festgeklemmten Prüfstrang von dem Bohrloch 3 loszurütteln. Außerdem kann es wünschenswert sein, eine Sicherheitsverbindung zwischen der Stoßvorrichtung und dem Packer 27 vorzusehen. Eine solche Sicherheitsverbindung gestattet ein Lösen des Prüfstranges 10 von dem Packer 27, falls die Schlagvorrichtung nicht in der Lage sein so^te, einen festgekiemmten Prüfstrang zu befreien.

Die Anordnung die Lage des Druckschreibers kann ggfs. verändert werden, beispielsweise kann der Druckschreiber unterhalb des durchbrochenen Endstückes 28 in einem geeigneten Druckschreibergehäuse sitzen. Es kann weiterhin ein zweiter Druckschreiber unmittelbar oberhalb des Prüfventils 25 angeordnet sein, um weitere Daten zur Untersuchung der Ölbohrung zu liefern.

909818/0677

Die Figuren 2a bis 2e zeigen einen Längsschnitt des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Das Gerät 22 enthält einen Zirkulationsventilabschnitt 200, einen Fortschaltabschnitt 201 und einen Antriebsanordnungsabschnitt 202. Der Antriebanordnungsabschnitt enthält einen Antriebskolbenabschnitt 203, einen Stickstoffkammerabschnitt 204 und einen Ölzumeßabschnitt 206, der zwischen dem Stickstoffkammerabschnitt 204 und dem ölkammerabschnitt 205 vorgesehen ist.

Das Gerät weist eine innere Bohrung 4O auf, die sich durch die gesamte Länge des Gerätes erstreckt. Das Gerät enthält auch eine äußere rohrförmige Gehäuseanordnung mit einem oberen Gehäuseverbindungsstück 41, daß eine Zirkulationsöffnung 42 aufweist, einen oberen Gehäusezwischenabschnitt 43, ein Fortschaltabschnittgehäuse 44, einen unteren Gehäusezwischenabschnitt 45, ein Antriebskolbengehäuse 46 mit einer Antriebsöffnung 47, einen Kanalgehäuseabschnitt 48, ein Stickstoffkammergehäuse 49, ein Ölkammergehäuse 50 mit einer Drucköffnung 51 und ein unteres Gehäuseverbindungsstück 52.

Der in Fig. 2a dargestellte Zirkulationsventil abschnitt. 200 enthält eine Zirkuationsventil-Abdeckhülse 55, die in ihrer Normalstellung die Zirkulationsöffnung 42 abdichtend abdeckt. Mit dem unteren Ende der Zirkulationsventil-Abdeckhülse 55 ist eine Zirkulationsventil-Öffnungshülse 56 verbunden, die eine Öffnung 57 besitzt. Diese Öffnung 57 steht in der Offenstellung mit der Zirkulationsöffnung 42 in dem oberen Gehäuseverbindungsstück 41 in Verbindung. Mit dem untern Ende der Zirkulationsventil-Öffnungshülse 56 ist eine untere Zirkulationsventilhülse 58 verbunden. Die Zirkulationsöffnung 42 ist gegenüber der inneren Bohrung 40 durch obere Dichtmittel 59 und untere Dichtmittel 60 in der Zirkulationsventil-Abileckhülse 55 abgedichtet. Dichtmittel 61 sind auch in dem unteren Ende der unteren Zirkulationsventilhülse 58 voigesohnn, um den Eintritt von Verunreinigungen aus der innerem Bohrung 4O in den Fort schaltabsclmit t. 201 zu verhindern.

909018/0677

Die Zirkulationsventil-Abdeckhülse 55, die Zirkulationsventil-Öffnungshülse 56 und die untere Zirkulationsventilhülse 58 bilden eine Zirkulationsventil-Hülsenanordnung für den Zirkulationsventilabschnitt 200.

Das untere Ende der Zirkulationsventil-Öffnungshülse 56 bildet eine nach unten gerichtete Fläche 62. Am unteren Ende der unteren Zirkulationsventilhülse 58 ist eine Erweiterung vorgesehen, welche eine nach oben gerichtete Fläche 63 bildet. Es ist eine Zirkulationsventil-Betätigungshülse 65 vorgesehen, welche eine radial nach außen gerichtete Erweiterung zwischen der nach unten.gerichteten Fläche 62 und der nach oben gerichteten Fläche 63 besitzt. Diese Erweiterung bildet eine nach unten gerichtete Fläche 66, die mit der Fläche 63 zusammenwirkt, um die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung in die Schließstellung zu ziehen, und eine nach oben gerichtete Fläche 67, welche mit der Fläche 42 zusammenwirkt, um die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung nach oben in die Offenstellung zu schieben.

Wie in Fig. 2a dargestellt ist, ist zwischen den Flächen 62 und 63 hinreichend Raum vorhanden, so daß die Erweiterung am Ende der Ventilbetätigungshülse 65 sich in diesen Raum um eine begrenzte Strecke nach oben und nach unten bewegen kann, ohne die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung zu bewegen.

Mit dem unteren Ende der Zirkulationsventil-Betätigungshülse 65 ist eine Fortschalthülse 70 verschraubt. Mit dem unteren Ende der Fortschalthülse 70 ist eine Kolbenhülse 71 verschraubt, die einen Antriebskolben 72 trägt. Wie in den Figuren 2a bis 2c dargestellt ist, bewegt sich die Antriebshülsenanordnung bestehend aus der Zirkulationsventil-Betätigungshülse 65, der Fortschalthülse 70 und der Antriebskolbenhülse 71 sich als eine Einheit unter dem Einfluß einer Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Antriebskolbens 72.

909818/0677

- 10 -

Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Antriebshülsenanordnung ist, wie in Fig. 2b dargestellt ist, von einem Fortschaltkragen 74 gesteuert. Die Fortschalthülse weist ein Paar von Schaltnasen 75 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten der Fortschalthülse 70 angeordnet und um 180 gegeneinander versetzt sind und die sich in den Fortschaltkragen 74 erstrecken, so daß sie die Längsbewegung der Antriebshülsenanordnung steuern.

Der Fortschaltkragen 74 enthält einen Satz von unteren Schaltzähnen 76, einen Satz von mittleren Schaltzähnen 77 und einen Satz von oberen Schaltzähnen 78. Zwei Schaltschlitze 7 9 sind um 180 gegeneinander versetzt vorgesehen, welche die Bewegung des Fortschaltkragens 74 in seine Stellung über die Schaltnasen 75 gestatten, bis die Schaltnasen 75 zwischen den gewünschten Sätzen von Zähnen angeordnet ist. Wie in Fig. 2b dargestellt ist, ist der Fortschaltkragen 74 lose zwischen dem unteren Ende 80 des oberen Gehäusezwischenabschnitts 43 und dem oberen Ende 81 des unteren Gehäusezwischenabschnitts 45 gehalten. Der Raum zwischen den Enden 80 und 81 und zwischen dem Fortschaltgehäuse 84 und der Fortschalthülse 70 ist so bemessen, daß der Fortschaltkragen 74 sich frei drehen kann, wenn sich die Nasen 75 zwischen den gewünschten Sätzen von Zähnen bewegen. Die Konstruktion der Zähne und der Nasen wird unten in Verbindung mit den Figuren 3 bis 5 beschrieben.

Wie in Fig. 2c dargestellt ist, ist zwischen der inneren Antriebshülsenanordnung und der äußeren Gehäuseanordnung eine Antriebskammer 83 gebildet. Die Antriebskammer 83 steht mit dem Ringraum des Bohrloches außerhalb des Gerätes über die Antriebsöffnung 47 in Verbindung.

Zwischen dem Gehäuseabschnitt 45 und der Fortschalthülse 70 sind Dichtmittel 82 vorgesehen, um den Fortschaltkragen 74 gegenüber der Antriebskammer 83 zu isolieren.

909818/0677 - n -

Der untere Teil der Antriebskainmer 83 bildet einen oberen Gaskammerteil 84. Die Antriebskammer 83 ist durch den Antriebskolben 72 unterteilt, und in dem Antriebskolben 72 sind Dichtmittel 85 vorgesehen, welche eine Vermischung des Gases in dem unteren Teil 84 der Antriebskammer mit der Ringraumflüssigkeit in dem oberen Teil der Antriebskammer 83 verhindern.

In der inneren Bohrung des Gerätes ist, wie in den Figuren 2d und 2e dargestellt ist, eine innere, rohrförmige Hülse 92 vorgesehen, welche miteinander in Verbindung stehende Gaskammern zwischen der inneren Hülse 92 und der äußeren Gehäuseanordnung im Bereich der Gehäuseabschnitte 49 und 50 bildet.

Zwischen der inneren Hülse 92 und dem Gehäuseabschnitt 49 ist eine Hauptgaskammer 86 gebildet. In dem Kanalgehäuseabschnitt 4 8 ist ein Gaskanal 87 vorgesehen, welcher die Hauptgaskammer 86 und den unteren Teil 84 der Antriebskammer 83 miteinander verbindet.

Somit wird der Druck, der in der Hauptgaskammer 86 herrscht, über den Gaskanal 87 auf den Kammerteil 84 unterhalb des Antriebskolbens 72 übertragen. Der Ringraumdruck, der in dem Ringraum außerhalb des Gerätes herrscht, wird über die Antriebsöffnung 47 in den oberen Teil der Antriebskammer 83 oberhalb des Antriebskolbens 72 eingelassen.

In dem Kanalgehäuseabschnitt 48 ist ein querverlaufender Füllanschluß 88 vorgesehen, der das Einfüllen eines inerten Gases, beispielsweise von Stickstoff, in die Gaskammern über ein bekanntes Füllventil gestattet. Es sind geeignete Dichtungen, beispielsweise die Dichtmittel 90a und 90b und Dichtmittel 91 vorgesehen, um eine druckmitteldichte Abdichtung zwischen den Gaskammern 84 und 86 und der inneren Bohrung 40 des Gerätes herzustellen.

909818/0677

- 12 -

Zwischen der inneren Hülse 92 und dem ölkammergehäuse 50 ist, wie in Fig. 2e dargestellt ist, eine Hauptölkammer 95 vorgesehen. Der untere Teil der Hauptgaskammer 86 bildet einen oberen ölkammerteil 96. Der ölkammerteil 96 steht über einen ringförmigen Ölkanal 97 zwischen der inneren Hülse 92 und dem oberen Ansatz des ölkammergehäuses 50 in Druckmittelverbindung mit der Hauptölkammer 95, wie in den Figuren 2d und 2e dargestellt ist.

Öl wird in die Ölkammern 95 und 96 und in den Ölkanal 97 mittels eines Füllstopfens 98 in dem ölkammergehäuse 50 eingefüllt.

Das untere Ende 99 der Ölkammer 95 steht mit dem Ringraum 16 außerhalb des Gerätes über die Drucköffnung 51 in dem Ölkammergehäuse 50 in Verbindung, wie in Fig. 2e dargestellt ist. Zum Abdichten des Ölkammerteils 99 gegenüber der inneren Bohrung 40 des Gerätes sind Dichtungen 100 vorgesehen.

In der Ölkammer 95 ist ein schwimmender Kolben 100 vorgesehen, welcher die Hauptölkammer 95 von der Ringraumflüssigkeit in dem Kammerteil 99 trennt. In dem schwimmenden Kolben 101 sind Dichtungen 102 und 103 vorgesehen, die verhindern, daß sich Ringraumflüssigkeit in dem ölkammerteil 99 mit dem Öl in der Ölkammer 95 mischt.

In der Stickstoffkammer 86 ist ein schwimmender Kolben 104 vorgesehen.Dieser weist Dichtungen 1O5 und 106 auf, welche verhindern, daß sich Öl in dem Ölkammerteil 96 mit dem Stickstoff in der Gaskammer 86 mischt.

An dem Ölkammer-Gehäuseteil 50 des äußeren rohrförmigen Gehäuses ist eine Zumeßhülse 110 befestigt, die in dem Ölkammerteil 96 am Ende des ölkanals 97 sitzt. In der Zumeßhülse 110 sind Dichtungen 111 und 112 vorgesehen, derart, daß das öl in dem Ölkanal 97 nicht um die Hülse 110 herumfließen kann sondern durch zwei Kanäle 114 und 115 fließen muß, die in der Zumeßhülse 110 vorgesehen sind und eine Druckmittelverbindung

909818/0677

- 13 -

zwischen dem Ölkanal 97 und dem ölkammerteil 96 herstellen. Jeder Kanal enthält in Reihe ein Überdruckventil und Zumeßmittel zur Regelung der Druckmittelverbindung durch die Kanäle 114 und 115.

Der Einlaßkanal 114 enthält ein Überdruckventil 118 und Zumeßmittel 119. Das Überdruckventil 118 ist so konstruiert, daß, wenn der auf das Öl in der ölkammer 95 und in dem Ölkanal 97 ausgeübte Druck eine vorgegebene Druckdifferenz gegenüber dem Öl in dem Ölkammerteil 96 überschreitet, das Überdruckventil 118 sich öffnet und die Zumeßmittel 119 langsam öl aus dem Kanal 97 über den Einlaßkanal 114 in den Kammerteil 96 einlassen, bis die vorgegebene Druckdifferenz wieder erreicht ist und das Überdruckventil 118 wieder schließen kann. Das Überdruckventil 118 verhindert eine Ölströrnung von dem Ölkammerteil 96 in den Ölkanal 97.

Der Auslaßkanal 115 enthält auch ein Überdruckventil 120 und Zumeßmittel 121. Das Überdruckventil 120 und die Zumeßmittel 121 steuern den Druckmittelstrom aus dem Ölkammerteil 96 und in den ölkanal 97. Wenn somit der Druck des Öls in dem ölkammerteil 96 den Druck des Öls in dem Ölkanal 97 um einen vorgegebenen Betrag überschreitet, öffnet das Überdruckventil 120 und die Zumeßmittel 121 gestatten ein langsames Abfallen der Druckdifferenz, bis die vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem öl in dem ölkammerteil 96 und dem Öl in dem ölkanal 97 wieder erreicht ist. Das Überdruckvenil 120 verhindert einen ölstrom von dem ölkanal 97 in den Ölkammerteil 96.

In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene Ansichten des Fortschaltkragens 74 dargestellt.

Fig. 3 zeigt den Fortschaltkragen so, als ob der Fortschaltkragen in Längsrichtung längs Schnittlinien x-x aufgeschnitten und in eine Ebene ausgerollt wäre, so daß man die Konstruktion der Schaltzähne so sehen kann, wie sie bei der Betrachtung von außen nach innen bei Entfernung des äußeren Hülsenteils, wenn nur die Zähne übrig sind, erscheinen würden.

909818/0677

- 14 -

AA

Es sind untere Schaltzähne 76 und obere Schaltzähne 78 vorgesehen. Mittlere Schaltzähne 77 sind so konstruiert, daß sie gegenüber den Schaltzähnen 76 und 77 derart versetzt sind, daß die Schaltnasen 75 an der Fortschalthülse 70 sich von einem Satz von Zähnen zum anderen Satz von Zähnen während der hin- und hergehenden Bewegung der Antriebshülsenanordnung bewegen. Wenn die Nasen 75 zwischen den unteren Schaltzähnen 76 und den oberen Schaltzähnen 77 sich befinden, sind die Schaltnasen durch die unteren Schaltzähne 76 in ihrer Stellung gehalten, wenn die Antriebshülsenanordnung in Abwärtsrichtung vorbelastet ist. Wenn die Schaltnasen 85 in Aufwärtsrichtung vorbelastet sind, bewegen sich die Schaltnasen nach oben zu den mittleren Schaltzähnen 77 und belasten den Fortschaltkragen 74 durch die zusammenwirkenden Flächen 176 und 177 der Schaltnasen 75 bzw. der Schaltzähne 70 so, daß der Kragen in Umfangsrichtung verdreht wird, bis die Schaltnasen zwischen den mittleren Schaltzähnen 77 einrastet.

Dieser Vorgang kann eine vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt werden, bis die Schaltnasen 75 die Schlitze 125 erreichen, die zwischen bestimmten mittleren Schaltzähnen 77 vorgesehen sind. Wenn die Schaltnasen 75 die Schlitze 125 erreichen, können sich die Schaltnasen weiter nach oben bewegen, bis ihre Aufwärtsbewegung durch die oberen Schaltzähne 78 angehalten wird.

Während die Schaltnasen 75 sich zwischen den unteren Schaltzähnen 76 und den Schaltzähnen 75 bewegen, kann sich das obere Ende der Zirkulationsventil-Betätigungshülse 65 zwischen den Flächen 63 und 62 bewegen, ohne daß die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung bewegt wird. Wenn die Schaltnasen 75 sich durch die Schlitze 125 bewegen, kommen die Flächen 67 und 62 aneinander zur Anlage, und die Zirkulationsventil-Betätigungshülse 65 schiebt die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung in die Offenstellung, derart, daß die Zirkulationsöffnung 42 mit der Zirkulationsöffnung 57 in der Hülse 56 in Verbindung steht. Das

909818/0677

- 15 -

Schließen des Zirkulationsventils wird bewerkstelligt, wenn die Schaltnasen sich nach unten durch die Schlitze 125 bewegen und die Flächen 63 und 66 aneinander zur Anlage kommen, so daß die Zirkulationsventil-Hülsenanordnung nach unten gezogen und die Zirkulationsöffnung 42 abgedeckt wird.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Fortschaltkragens 74 und zeigt eine Hälfte des Fortschaltkragens im Schnitt längs der Linien x-x und y-y, so daß eine andere Ansicht der unteren Schaltzähne 76 der mittleren Schaltzähne 77 und der oberen Schaltzähne 78 erhalten wird.

Fig. 5 ist eine Endansicht des oberen Endes des Fortschaltkragens 74. Es sind die Schlitze 79 gezeigt, durch welche die Schaltnasen 75 der Fortschalthülse hindurchtreten, um zwischen die Sätze von Schaltzähnen 7 6,77 und 78 zu gelangen. Die Schaltnasen 75 bewegen sich nicht durch die Schlitze 79 aus dem Fortschaltkragen 74 heraus, wenn das Gerät vollständig montiert ist, da der Zirkulationsventilabschnitt 200 nur eine begrenzte Bewegung ausführt, wenn der Ventilabschnitt in die vollständig geöffnete Stellung bewegt wird.

Im Betrieb wird die Gaskammer 86 mit inerten Gas bis zu einem Druck gefüllt, der geringer ist als die Summe des erwarteten hydrostatischen Drucks der Ölbohrung in der Prüftiefe und des Ansprechdrucks des Überdruckventils 118. Das Gerät 22 wird dann in einen Prüfstrang eingebaut, und der Prüfstrang wird in eine unter Wasser liegende Ölbohrung abgesenkt.

Der Gasdruck, der auf den Arbeitskolben 72 wirkt, drückt die Antriebshülsenanordnung nach oben. Die Schaltnasen 75 können zwischen den Zähnen der mittleren Schaltzähne 77 sitzen, so daß der Zirkulationsventilabschnitt 200 in eine Schließstellung gehalten ist. Es kann die maximale Anzahl von hin- und hergehenden Bewegungen der Schaltnasen 75 zwischen den mittleren Schaltzähnen 77 und den unteren Schaltzähnen 76 ausgeführt werden, bevor der Schlitz 125 erreicht ist.

909818/0677

- 16 -

Wenn der Ringraumdruck beim Absinken des Gerätes in die Ölbohrung die Summe des Drucks in die Gaskammer 86 und des Ansprechdrucks des überdruckventil 118 erreicht, öffnet das Überdruckventil 118 und Öl wird aus der Kammer 95 in die Kammer 96 abgelassen, bis der Druck in der Gaskammer 86 hinreichend weit ansteigt, um das Überdruckventil 118 wieder zu schließen. Der resultierende Druck in der Gaskammer 86 ist geringer als der Druck in dem Ringraum. Der erhöhte Ringraumdruck, der über die öffnung 97 in der Kammer 83 wirksam wird, drückt den Antriebskolben 72 nach unten und zieht dadurch die Antriebshülsenanordnung und die daran befestigten Schaltnasen 75 nach unten. Somit werden die Schaltnasen 75 dann nach unten zwischen die Zähne der unteren Schaltzähne 76 gedrückt. Wie oben beschrieben wurde, bleibt der Zirkulationsventilabschnitt 200 bei dieser Bewegung in der Schließstellung.

Wenn die Prüftiefe erreicht ist, wird der Packer 27 gesetzt und isoliert somit die Flüssigkeit in dem Ringraum 16 von der unter dem Wasser liegenden Formation 5. Der Ringraumdruck wird dann erhöht, um ein Prüfventil 75, beispielsweise das Prüfventil nach US-PS 3 856 085, zu öffnen. Dieser erhöhte Ringraumdruck bewirkt ein Öffnen des Überdruckventils 118, wodurch zusätzliches Öl von der Kammer 95 in die Kammer 96 abgelassen wird. Dieses zusätzliche Öl bewirkt eine Aufwärtsbewegung des schwimmenden Kolbens 104 in der Gaskammer 86, wodurch das inerte Gas in der Gaskammer 86 komprimiert wird. Der erhöhte Ringraumdruck wird auch auf die Oberseite des Kolbens 72 in der Kammer 83 gegeben, wodurch eine Bewegung des Antriebskolbens 72 und der dampfverbundenen Antriebshülsenanordnung während dieses erhöhten Ringraumdrucks verhindert wird.

Der Ringraum wird dann plötzlich druckentlastet, so daß daß Prüfventil 25 wieder geschlossen wird. Diese plötzliche Druckentlastung bewirkt ein Schließen des Überdruckventils 118 und nach hinreichendem Absinken des Ringraumdruckes ein öffnen des Überdruckventils 120, so daß Öl aus dem ölkammerteil 96 über die Zumeßmittel 121 in die Hauptölkammer 95 abgelassen

909818/0677

- 17 -

wird. Der Abfall des Gasdrucks in der Gaskammer 86 eilt dem Abfall des Ringraumdrucks in einem hinreichenden Maße nach, so daß der Antriebskolben 72 nach oben bewegt wird, wodurch die Schaltnasen 75 zu den nächsten Schaltzähnen in dem mittleren Satz 77 bewegt wird.

Wenn der Druck im Ringraum auf den Normalwert zurückgeht und durch die Zumeßmittel 121 genügend Druck abgelassen worden ist, schließt das Überdruckventil 120 und läßt das Gas in der Gaskammer 86 auf einen im Vergleich zu dem Ringraumdruck erhöhten Druck. Dieser erhöhte Gasdruck hält den Antriebskolben 52 in der oberen Stellung und erteilt den Schaltnasen 75 eine Vorspannung nach oben gegen die mittleren Schaltzähne 77.

Die Kraft, die erforderlich ist, um die Antriebskolbenanordnung von einer Stellung zur anderen zu bewegen, die Fläche des Antriebskolbens 72 und die Zumeßrate der Zumeßmittel 121 und 119 können alle so gewählt sein, daß das Prüfventil 25 sich von der Offenstellung in die Schließstellung oder von der Schließstellung in die Offenstellung bewegt, bevor eine Bewegung in dem Gerät 22 stattfindet. Somit kann das Gerät so konstruiert sein, daß die Bewegung der Schaltnasen 75 von den unteren Schaltzähnen 7 6 zu den mittleren Schaltzähnen 77 nicht stattfindet, solange sich nicht das Prüfventil nach Druckentlastung des Ringraumes aus der Offenstellung in die Schließstellung bewegt hat.

Eine anschließende Erhöhung des Ringraumdrucks zum Öffnen des Prüfventils 25 wird auf die Oberseite des Antriebskolbens 72 gegeben. Wenn der Ringraumdruck über die Vorspannung ansteigt, die in der Gaskammer 86 verblieben ist, tritt eine Druckdifferenz an dem Antriebskolben 72 auf, wobei der höhere Druck über die Öffnung 72 in der Kammer 83 auftritt. Diese Druckdifferenz erhöht sich, bis das Überdruckventil 118 öffnet und öl von der Hauptölkammer 95 in den Ölkammerteil 96 abläßt. In die Zumeßmittel 119 ist eine hinreichende Verzögerung eingebaut um dem Antriebskolben 72 und der daran befestigten Antriebs-

909818/0677

- 18 -

hülsenanordnung Zeit zur Abwärtsbewegung zu lassen, wobei die Schaltnasen 75 von den mittleren Schaltzähnen 75 zu den Schaltzähnen 7 6 bewegt werden. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, wobei die Schaltnasen 75 zwischen den Schaltzähnen 76 und 75 hin und herbewegt werden und ein Prüfprogramm für die Ölbohrung durchgeführt wird, bis die Schlitze 125 erreicht werden. Es sind genügend Schaltzähne 7 6 und 77 vorgesehen, um sicherzustellen, daß ein vollständiges Prüfprogramm durchgeführt werden kann, bevor die Schlitze 125 erreicht werden. Man sieht, daß wenn der Ringraumdruck bis über den Druck in der Gaskammer 86 erhöht worden ist, die Druckdifferenz an dem Kolben 72 die Schaltnasen 75 nach unten vorbelastet, so daß die Antriebshülse kraftschlüssig in der Stellung gehalten wird in die sie zuletzt verschoben wurde.

Wenn die Schlitze 125 erreicht sind, bewirkt eine Druckentlastung des Ringraumes zuerst, daß das Prüfventil schließt und dann das sich die Schaltnasen 75 von den unteren Schaltzähnen 76 durch die Schlitze 125 zu den oberen Schaltzähnen 78 bewegen. Durch diese Bewegung bewegt sich die Zirkulationsventil-Abdeckhülse 55 aufwärts, bis die Öffnung 42 mit der Öffnung 57 in Verbindung ist, wodurch der Zirkulationsventilabschnitt 200 geöffnet wird. In diesem Punkt ist die zu untersuchende Formation 5 eingeschlossen, und es kann eine Zirkulation von Bohrschlamm zwischen dem Ringraum 16 und dem Inneren des Prüfstranges stattfinden, um Formationsflüssigkeit durch das Innere des Prüfstranges zur Erdoberfläche zu spülen. Es sind in dem oberen Satz von Schaltzähnen 78 und dem mittleren Satz von Schaltzähnen 77 genügend Zähne vorgesehen, derart, daß die Schaltnasen 75 zwischen den oberen und mittleren Schaltzähnen sich hin- und herbewegen können in Abhängigkeit von Druckänderungen, die während des Zirkulationsvorganges auftreten könnten. Nach dem Durchspülen kann der Prüfstrang aus dem Bohrloch herausgezogen werden, indem der Packer 27 gelöst wird, oder es kann ein neues Prüfprogramm oder ein Behandlungsprogramm vorgenommen werden.

909818/0677

- 19 -

Wenn eine neue Untersuchung der Formation durchgeführt werden soll oder wenn die Formation behandelt werden soll, dann kann das Zirkulationsventil wieder geschlossen werden. Der Strömungskanal durch den Prüfstrang kann an der Erdoberfläche in der Nähe des Bohrungskopfverschlusses 13 geschlossen werden, und es können Druckerhöhungen abwechselnd auf den Ringraum gegeben werden. Diese Druckerhöhungen bewirken eine hin- und hergehende Bewegung der Schaltnasen 75 zwischen den oberen Schaltzähnen und den mittleren Schaltzähnen 77, bis die Schlitze 125 wieder erreicht sind. Nach Erreichen der Schlitze 125 können sich die Schaltnasen 75 nach unten bewegen, wobei der Zirkulationsventilabschnitt 200 geschlossen wird und die Schaltnasen 75 zwischen die mittleren Schaltzähne 77 und die unteren Schaltzähne 76 gelangen. Das Schließen des Zirkulationsventilabschnitts 200 kann an der Erdoberfläche durch Messung des Druckes des Ringraumes 16 und des Druckes im Strömungskanal des Prüfstranges beobachtet werden. Bei geschlossenem Zirkulationsventilabschnitt 200 wird eine Erhöhung des Ringraumdruckes nicht auf das Innere des Prüfstranges übertragen.

Nach Schließen des Zirkulationsventilabschnittes 200 kann ein neues Prüfprogramm der Formation 5 eingeleitet werden oder, wenn in den Prüfstrang vollständig öffnende Prüfgeräte eingebaut sind, kann ein Prüf- oder Behandlungsgerät durch den vollständig geöffneten Strömungskanal· des Prüfstranges in das Bohrloch abgesenkt werden. Außerdem können bohrungsbehandelnde Chemikalien oder Materialien durch den vollständig offenen Strang in die Formation injiziert werden, indem die Chemikalien oder Materialien von der Erdoberfläche durch den Prüfstrang gepumpt werden. In diesem Falle kann das druckbetätigte Isolationsventil nach US-PS 3 964 544 in Verbindung mit dem Prüfventil 25 verwendet werden, um sicherzustellen, daß die erhöhten Drücke auf das Innere des Prüfstranges gegeben werden können, ohne das Isolationsventil des Prüfventils 25 wieder zu öffnen. Die Verwendung eines solchen druckbetätigten Isolations-

909818/0677

- 20 -

ventils vermeidet auch die Notwendigkeit, ein Isolationsventil vor der Einleitung des beschriebenen Prüfvorganges mechanisch zu schließen, wie in der US-PS 3 964 544 beschrieben ist.

Außer der beschriebenen Funktion des Öffnens und Schließens eines Zirkulationsventilabschnittes 22 kann der Antriebsanordnungsabschnitt 202 des vorliegenden Geräts auch verwendet werden, um andere Arten von Prüfgeräten in einen Ringraum, beispielsweise ein Prüfventil, zu betätigen. Eine solche Anwendung würde die Notwendigkeit eines mechanisch betätigten Isolationsventils, z.B. nach US-PS 3 856 085, vermeiden und zu einem Gerät führen, bei welchem die wirksame Kraft einer Gaskammer von dem Ringraumdruck unterstützt würde, wenn das Gerät in das Bohrloch abgesenkt wird, so daß keine übermäßigen Gasdrücke an der Oberfläche erforderlich wären.

- 21 -

909818/0677

Claims

Patentansprüche

1. Zirkulationsventilgerät zur Verwendung in einem Prüfstrang, der einen längs desselben verlaufenden Strömungskanal aufweist und sich in einem Bohrloch von der Erdoberfläche zu einer zu untersuchenden Formation erstreckt, enthaltend:

ein rohrförmiges Gehäuse mit einer Axialbohrung, das in den Prüfstrang einbaubar ist, wobei die Axialbohrung mit dem Strömungskanal des Prüfstranges in Verbindung steht, und das eine Zirkulationsöffnung aufweist, welche eine Druckmittelverbindung zwischen dem Bohrloch außerhalb des Gehäuses und der Axialbohrung herstellt,

Zirkulationsmittel, die gleitbeweglich in der Axialbohrung geführt und zwischen einer ersten Stellung, in welcher sie eine Druckmittelverbindung durch die Zirkulationsöffnung zu der Axialbohrung verhindern, und einer zweiten Stellung beweglich sind, in welcher die Zirkulationsöffnung geöffnet und eine Druckmittelverbindung durch die Zirkulationsöffnung zu der Axialbohrung freigegeben wird,

eine Antriebshülse, die in der Axialbohrung gleitbeweglich geführt ist, und

einen Kolben auf der Antriebshülse, der auf Druckänderungen in dem Bohrloch anspricht und durch den die Antriebshülse bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

909818/0677 -22-

ORIGINAL INSPECTED

-p-

daß zwischen der Antriebshülse (70) und dem rohrförmigen Gehäuse (203) Betätigungsmittel (83) vorgesehen sind, durch welche dem Kolben (72) eine solche Vorspannung erteilt wird, daß die Antriebshülse (70) in der letzten Stellung gehalten wird, in welche sich die Antriebshülse (71) unter dem Einfluß der Änderungen des Bohrlochdruckes bewegte, und

daß die Antriebshülse (71) mit dem Zirkulationsventil (200) über Fortschaltmittel (201) in Wirkverbindung ist, durch welche das Zirkulationsventil (200) aus seiner ersten in seine zweite Stellung nach Auftreten einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen der Antriebshülse (7O) bewegbar ist und durch welche anschließend das Zirkulationsventil (200) aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung nach Auftreten einer späteren, vorgegebenen Bewegung der Antriebshülse (70) zurückbewegbar ist.

2. Zirkulationsventilgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (72) auf einer Seite von dem Druck in dem Bohrloch außerhalb des rohrförmigen Gehäuses und auf der anderen Seite von dem Druck der Betätigungsmittel (83) beaufschlagt ist und

daß die Betätigungsmittel (83) Mittel zur Erzeugung eines Drucks auf der anderen Seite des Kolbens (72) enthalten, wobei dieser Druck einmal nicht größer ist als ein Wert, der einen vorgegebenen Betrag unter dem höchsten Druck liegt, welcher in dem Bohrloch außerhalb des rohrförmigen Gehäuses auftritt, und

nicht kleiner als ein Wert, der um einen vorgegebenen Betrag über dem niedrigsten Druck liegt, welcher in dem Bohrloch außerhalb des rohrförmigen Gehäuses auftritt.

909818/0677

- 23 -

3. Zirkulationsventilgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem rohrförmigen Gehäuse und der Antriebshülse (70) eine ölgefüllte Kammer (95) gebildet ist, eine Drucköffnung (51) in der Wandung des rohrförmigen Gehäuses eine Druckverbindung zwischen dem Bohrloch außerhalb des Gehäuses und einem ersten Ende der ölgefüllten Kammer (95) herstellt und der Druck in der ölgefüllten Kammer (95) an einem in Längsabstand von dem ersten Ende liegenden zweiten Ende auf die besagten anderen Seite des Kolbens (72) gegeben wird, und

daß die Mittel zum Erzeugen des Druckes der Betätigungsmittel folgende Bauteile enthalten:

Unterteilungsmittel (110) in der ölgefüllten Kammer (95) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der ölgefüllten Kammer, durch welche diese Kammer in einen ersten und einen zweiten Teil (97 bzw. 96) unterteilt ist,

ein erstes überdruckventil (114), welches öffnet und einen Ölstrom von dem ersten Teil zu dem zweiten Teil der ölgefüllten Kammer freigibt, wenn der Druck in dem ersten Teil den Druck in dem zweiten Teil um einen vorgegebenen Betrag überschreitet, und welches schließt und den Durchgang von Öl verhindert, wenn der Druck in dem ersten Teil der ölgefüllten Kammer unter einen Wert fällt, der um einen vorgegebenen Betrag über dem Druck in dem zweiten Teil der ölgefüllten Kammer liegt, und

ein zweites Überdruckventil (115), welches öffnet und einen Ölstrom von dem zweiten Teil zu dem ersten Teil der ölgefüllten Kammer freigibt, wenn der Druck in dem zweiten Teil den Druck in dem ersten Teil um einen vorgegebenen Betrag überschreitet, und welches schließt und den Durchgang von öl verhindert, wenn der Druck in dem zweiten

909818/0677

- 24 -

Teil der ölgefüllten Kammer unter einen Wert fällt, der um einen vorgegebenen Wert über dem Druck in dem ersten Teil der ölgefüllten Kammer liegt.

4. Zirkulationsventilgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Zumeßmittel (119,121) in Reihe mit dem ersten bzw. dem zweiten Überdruckventil (114 bzw. 115) vorgesehen sind, durch welche der Ölstrom zwischen dem ersten und zweiten Teil der ölgefüllten Kammer zugemessen wird.

5. Zirkulationsventilgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fortschaltmittel folgende Bauteile enthalten:

eine Fortschalthülse (74), welche um die Mantelfläche eines Teils der Antriebshülse (70) in Umfangsrichtung verdrehbar ist, drei Sätze von Schaltzähnen, nämlich je einen Satz (76,78) längs des inneren Umfangs an jedem Ende der Fortschalthülse (74) und einen Satz (77) längs des inneren Umfangs in der Mitte der Fortschalthülse (74), wobei an dem mittleren Satz (77) von Schaltzähnen periodisch ein Zahn fehlt, so daß ein Durchgang (125) von dem Satz (76) von Schaltζahnen an einem Ende der 'Fortschalthülse (74) zu den Schaltzähnen (78) an dem anderen Ende der Fortschalthülse (74) durch die mittleren Schaltzähne (77) hindurch gebildet wird,

eine Schaltnase (75), an der äußeren Mantelfläche der Antriebshülse (70) und zwischen den Sätzen von Schaltzähnen angeordnet ist und Flächen besitzt, welche an den Schaltzähnen angreifen und die Fortschalthülse (74) in ümfangsrichtung verdrehen, wenn die Betätigungsmittel die Schaltnase (75) zur Anlage an den Schaltzähnen vorbelasten,

909818/0677

- 25 -

wobei die Schaltnase (75) so bemessen ist, daß sie durch den Durchgang (125), der zwischen den mittleren Schaltzähnen gebildet ist, hindurchbewegbar ist, so daß die Schaltnase (75) periodisch von einer Stelle zwischen den mittleren Schaltzähnen (77) und den Schaltzähnen (76) an einem Ende der Fortschalthülse zu einer Stelle zwischen den mittleren Schaltzähnen (77) und den Schaltzähnen (78) am anderen Ende der Fortschalthülse (74) bewegt werden, und

daß das Zirkulationsventil (200) in einer ersten Stellung ist, wenn sich die Schaltnase (75) zwischen den mittleren Schaltzähnen (77) und einem Satz (76) von Schaltzähnen an einem Ende der Fortschalthülse (74) befindet, und in einer zweiten Stellung wenn sich die Schaltnase (75) zwischen den mittleren Schaltzähnen (77) und dem anderen Satz (78¹) von Schaltzähnen am anderen Ende der Fortschalthülse (74) befindet.

6. Verfahren zum Untersuchen einer Formation unter Verwendung eines Prüfstranges innerhalb einer Ölbohrung, der sich von der Erdoberfläche zu der zu untersuchenden Formation erstreckt und der ein Prüfventil enthält zum Öffnen und Schließen eines Strömungkanals durch den Prüfstrang in Abhängigkeit von Druckänderungen in dem Bohrloch außerhalb des Prüfstranges,

mit den Verfahrensschritten:

Absenken des Prüfstranges in das Bohrloch,

Setzen eines Packers am Ende des Prüfstranges zum Isolieren der Formation gegenüber dem Ringraum der Ölbohrung zwischen der Wandung der Ölbohrung und dem Prüfstrang,

909818/0677

- 26 -

Erhöhen des Drucks in dem Ringraum,

Öffnen des Prüfventils in dem Strömungskanal des Prüfstranges durch diese Druckerhöhung, so daß eine Druckmittelverbindung von der Formation durch den Strömungskanal des Prüfstranges zur Erdoberfläche freigegeben wird,

Entlasten des Ringraumes von der Druckerhöhung,

Schließen des Prüfventils durch die Druckentlastung zum Einschließen der Formation

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Fortschalten von Fortschaltmitteln in einem Zirkulationsventil oberhalb des Prüfventils, welche Fortschaltmittel das Zirkulationsventil bis nach einer vorgegebenen Anzahl von Schritten in geschlossenem Zustand halten,

Wiederholen der Schritte der Druckerhöhung und der Druckentlastung eine vorgegebene Anzahl von Malen zur Durchführung eines Formations-Untersuchungsprogramms,

Öffnen des Zirkulationsventils durch eine vorgegebene Druckentlastung,

Zirkulieren von Flüssigkeit durch den Ringraum, das offene Zirkulationsventil und den Strömungskanal in dem Prüfstrang zum Verdrängen von Flüssigkeit aus dem Prüfstrang zur Erdoberfläche,

Erhöhen des Druckes in dem Strömungskanal des Prüfstranges und in dem Ringraum,

909818/0677

- 27 -

Schließen des Zirkulationsventils durch diese Druckerhöhung / und

Wiederholen der Druckerhöhungs- und Druckentlastungsschritte eine vorgegebene Anzahl von Malen zur Durchführung eines anschließenden Formations-Untersuchungsprogramms.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt des Schließens des Zirkulationsventils die folgenden Schritte vorgesehen sind:

Erhöhen des Druckes im Ringraum,

öffnen des Prüfventils durch diese Druckerhöhung und

Durchführung eines Programms zur Behandlung der Ölbohrung durch den offenen Strömungskanal in dem Prüfstrang.

909818/0677