178236. lajstromszámú szabadalom • Szelepszekrekzet rétegvizsgálóberendezéshez
3 178236 4 A rudazat és a lyukfal, illetve a béléscső közötti gyűrűs térben levő fúróiszap nyomásváltoztatásával működtetett szelepszerkezeteket ismertetnek a 2 145 474 számú NSZK és a 3 664 415 számú amerikai szabadalmi leírások. Ezeknél a pakker segítségével a vizsgálandó formációtól elválasztott fúróiszapot szivattyú segítségével nyomás alá helyezik. A fúróiszap mindenkori nyomása egy, a mérőberendezésbe beépített energiatároló elem ellenében működik, mely például a 2 145 474 számú NSZK szabadalmi leírásból ismert megoldásnál egy meghatározott térfogatú, inert gáz. Az inert gáz nyomását a vizsgálandó kőzetformáció tartományában várható hőmérséklet figyelembevételével a fúróiszapnak az adott mélységben uralkodó hidrosztatikus nyomásához illesztik úgy, hogy a szelepszerkezetet az energiatároló elem e nyomáson még zárt állapotban tartsa. Amennyiben a hidrosztatikai nyomás előre megállapított értékét a helyi nyomás túllépi, egy adott, első nyomáshatárnál a szelepszerkezet csatornája megnyílik. A 2 145 474 számú NSZK szabadalmi leírásból ismert megoldásnál a szelepszerkezetnek egy alsó és egy felső házban elrendezett tolózára van. A tolózár egyben folyadékminta tárolására alkalmas szedőkamraként van kiképezve és egy, a kerülete mentén elrendezett gyűrűs dugattyúval van felszerelve. A gyűrűs dugattyú egy gyűrűs hengertérben van megvezetve, melyet ez két térrészre oszt fel. Az első gyűrűs térrész tartalmazza az inert gázt, míg a második térrész a rudazat és a béléscső közötti gyűrűs térrel van kapcsolatban. Ily módon, amikor a gyűrűs térben uralkodó fúróiszapnyomás az inert gáz nyomását túllépi, a gyűrűs dugattyú a tolózárat működteti. A nyomás első előírt értékénél a tolózár egy első záróhelyzetbe kerül, melynél a formációból kilépő közeg a házak alsó és felső részén, valamint szedőkamrán keresztül szabadon áramolhat. A fúróiszap nyomását emelve vagy csökkentve a szelepszerkezetet tetszés szerint lehet megnyitni vagy lezárni. Amennyiben mintát kell venni, akkor a fúróiszap nyomását egy második, még magasabb értékre kell növelni, melynél a tolózárat egy olyan helyzetbe viszik és ott úgy rögzítik, hogy a közeg átömlését megszüntessék és a szedőkamrába bejutott folyadékot biztosítsák. Ezt követően a rudazatot a fúrólyukból kiemelik, majd a szelepszerkezetet a bezárt mintával kiépítik. A szelepszerkezetet ezután a mintával laboratóriumba szállítják. A 2 145 474 számú NSZK szabadalmi leírásból ismert megoldásnál elengedhetetlen követelmény az, hogy az energiatároló elem gáztöltetének nyomását a lehető legpontosabban kell a mérőhelyen várható nyomás- és hőmérsékletviszonyokhoz illeszteni. Ehhez viszont az inert gáz nyomásának átszámítása és pontos beállítása szükséges a szelepszerkezet lesüllyesztését megelőzően. A szükséges gáznyomás kiszámításakor vagy a gáznyomás mérésekor elkövetett hibák viszont azt eredményezhetik, hogy a szelepszerkezet nem dolgozik kifogástalanul. Emiatt azonban a szelepszerkezetet és a rudazatot újra ki kell emelni és az utánszabályzást követően ismét le kell engedni a fúrólyukba. Minthogy az esetek többségében a vizsgálandó kőzetformáció tartományában uralkodó hőmérsékletet nem ismerik, az energiatároló elem nyomásának meghatározása pontatlan. Ha a vizsgálandó kőzetformáció nagyobb mélységben fekszik, akkor az energiatároló-elemben tárolt gázt extrém nagy nyomáson kell tartani azért, hogy a gáznyomás a fúróiszap hidrosztatikus nyomását meghaladhassa és a szelepszerkezet zárt állásban tarthassa. Ezért az inert gáz nyomását több 100 bar értékre kell beállítani, a vezérlőelemet pedig megfelelő mechanikai szilárdságra kell méretezni és igen komoly, a tömítéssel kapcsolatos problémákat is meg kell oldani. E hátrányok elkerülése céljából dolgozták ki a 3 858 649 számú amerikai szabadalmi leírás, illetve a 2 408 891 számú NSZK közrebocsátási irat szerinti megoldásokat, melyeknél az energiatároló elemmel a rudazat lesüllyesztését követően a gyűrűs térben levő folyadéknyomástól függő előterhelést lehet közölni. Ezt a 2 408 891 számú NSZK közrebocsátási irat szerint úgy érik el, hogy az energiatároló elem gáztároló terét mozgatható falazat határolja, melyre szelepszerkezet nyitásakor a gyűrűs tér folyadéknyomásátó! függő nyomás hat. így a külszínen a gáztároló teret viszonylag alacsony és adott esetben atmoszferikus nyomáson lehet lezárni. Minél mélyebbre süllyesztik a szelepszerkezetet a fúrólyukba, annál jobban összesajtolódik az inert gáz az elmozdítható falazat segítségével és nyomása mindig azonos vagy közel azonos lesz a fúrólyukban levő fúróiszap hidrosztatikus nyomásával. Amint a szelepszerkezet a vizsgálandó kőzetformációt eléri, a szóbanforgó szelep, az ún. elválasztószelep megszünteti a külső térrel fennálló kapcsolatot, így az inert gáz nyomása azonos marad a fúróiszap hidrosztatikus nyomásával. Ezen gáznyomás viszont automatikusan beáll az adott mélységben uralkodó hőmérséklettől függetlenül. Amikor viszont a szelepszerkezet zárását követően a fúróiszap nyomását megnövelik, akkor ez a nyomás túllépi az előre beállított nyomást és a rudazat hosszcsatornáját megnyitja. Ehhez azonban nincs szükség extrém nagy nyomásnövekedésre. A 2 408 891 számú NSZK közrebácsátási irat szerinti ismert megoldásnál az elválasztó szelep vezérlése oly módon történik, hogy a szelepszerkezetnek egy csőszerűén kiképzett felső része és két ütköző között teleszkópszerűen megnevezett, csőszerűén kiképzett alsó részen van, melyek rudazat alsó és felső részével össze vannak kötve. Az elválasztó szelep a felső részben és az alsó részben kiképzett egy-egy nyílásként van kiképezve, melyek az alsó résznek és a felső résznek ütközésig széthúzott szélső helyzetében egymást fedik és a gyűrűs térbe vezető átömlést szabaddá teszik. Leeresztés közben a szelepszerkezet a rudazat önsúlya következtében széthúzott, az elválasztó szelep pedig nyitott. Amikor viszont a szelepszerkezet leér a vizsgálandó formáció mélységébe, a pakker felfekszik a béléscsőre és felveszi a rudazat súlyát, a rudazat felső részének súlya a szelepszerkezetre támaszkodik és a szelepszerkezet alsó részét és felső részét összecsúsztatja. Ezzel viszont az elválasztó szelep furatai egymáshoz viszonyítva elcsúsznak és az elválasztó szelep zárt állásba kerül. Az ismert szelepszerkezet hátrányos tulajdonsága az, hogy egy teleszkópszerű házat kell kiképezni az elválasztó szelep zárásához. Külön intézkedések kellenek viszont a pakker behelyezésére és süllyesztéskor, ill. kiemeléskor a rudazat fúrólyukban történő kitámasztására. A találmány feladata egyszerű felépítésű, biztonságosan működtethető szelepszerkezet kidolgozása. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
