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Perforierapparat mit mechanischer Zündauslösung für Tiefbohrungen
In Tiefbohrungen, welche auf Erdöl oder Erd- gas niedergebracht werden, kommt es sehr häufig vor, dass nach Erschöpfung des tiefsten Horizontes höher gelegene Öl-oder Gashorizonte, welche verrohrt sind, durch Perforierung der Verrohrung geöffnet und ausgebeutet werden. Eine Gruppe solcher hiezu verwendeter Apparate, bestehend aus Stahlkörpern mit Bohrungen für Ladungen und Läufen und sonstigen Einrichtungen, werden in das Bohrloch an einem Tragseil eingelassen und an der gewünschten Stelle die Stahlgeschosse zum Abschuss gebracht. Diese Geschosse durchschlagen die Rohrwand, so dass der betreffende Öl-oder Gashorizont ausgebeutet werden kann.
Der hier beschriebene Perforierapparat vermeidet eine Reihe von Nachteilen, welche ähnlichen bisher bekannten Apparaten anhaften.
Die bisher bekannten mit Perkussionszündung arbeitenden Apparate feuern sämtliche vorgesehenen Schüsse im Bohrloch gleichzeitig ab, was häufig zur Folge hat, dass die Verrohrung aufplatzt. Das zur Auslösung der Zündung bisher verwendete, aus einem eisernen Hohlzylinder bestehende Fallgewicht, welches von ober Tage entlang des Tragseiles hinuntergleitet, kann bei krummen Bohrlöchern, bei welchen das Tragseil
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des Apparates eine selbsttätige Sicherung in
Tätigkeit.
Die Beschädigung des Tragseiles wird durch eine besondere Ausbildung des Fallgewichtes ver- hindert.
Die beiliegenden Zeichnungen stellen dar :
Fig. 1 den Längsschnitt der Zündauslösevorrichtung mit der Sicherungseinrichtung sowie die Betätigungsvorrichtung derselben, verbunden mit der ersten Einheit des Perforierapparates. Fig. 2 den Längsschnitt des Endteiles der ersten Einheit mit der Einrichtung zur Zündungsverzögerung sowie einen Teil der nächstfolgenden Einheit des Perforierapparates. Fig. 3 den Querschnitt I-I der Fig. 1, Fig. 4 den Querschnitt II-II der Fig. 1, Fig. 5 die schematische Darstellung des gesamten Perforierapparates, Fig. 6 die Darstellung einer Blattfeder der Betätigungsvorrichtung für die Sicherheitseinrichtung, Fig. 7 den Längsschnitt des zweiteiligen Fallgewichtes, Fig. 8 den Querschnitt III-III in Fig. 1 und Fig. 9 den Querschnitt IV-IV in Fig. 2.
In den Figuren bedeuten : 1 das Tragseil des Apparates, 2 die Schlaghülse mit der Stirnwand ', 3 eine Spiralfeder zwischen der Schlaghülse 2 und der Seilflasche 4, welche in dem Verbindungsstück 5 eingeschraubt ist ; 6 eine Bohrung in der Schlaghülse 2 für einen Sicherheitssplint 7, 8 eine Bohrung im Verbindungsstück 5, 9 das Schlagstück, lOden Mitnehmerbolzen, welcher durch eine Bohrung 11 der Schlaghülse 2 und einen Längsschlitz 12 im Verbindungsstück 9 und durch eine Bohrung 13 im Schlagstück 9 hindurchgeht ; 14 eine Gleitbüchse der Betätigungseinrichtung
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verbunden sind und auf denen die Stahlkugeln 17 aufliegen ;
18 die Blattfedern der Betätigungseinrichtung mit den seitlichen Backen 19, welche ein seitliches Abrollen der Stahlkugeln 17 verhindern ; 20 einen Schraubenbolzen, entlang welchem die in der Mitte geschlitzten Blattfedern gleiten können, 21 den Schlagbolzen der Perkussionszündung mit dem Scherstift 22 und der Stopfbüchse 23 ; 24 eine Spiralfeder, auf der die Gleitbüchse 14 aufsitzt, mit den seitlichen vertikalen Führungsschlitzen 25 und dem Führungsstift 26 für die obigen Führungsschlitze ; 27 ist ein Übergangsstück zum Perforierapparat 29 mit 11
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der Bohrung 27'für den Schlagbolzen 21 ;
28 sind
Dichtungsringe, 29 ist die erste Einheit des
Perforierapparates, 30 eine Zündkapsel, 31 ein
Zündkanal zur ersten Einheit des Perforer- apparates, 32 der erste Laderaum, 33 die innere
Laufbüchse, 34 ein Metalldichtungsring, 35 die äussere Laufbüchse, 36 das Geschoss mit einer
Weichmetallkappe.
In Fig. 2 bedeuten 37 einen Zündkanal zur letzten Einheit, 38 einen Zündkanal zur Ver- zögerungseinrichtung, 39 eine zylindrische
Bohrung für den Kolbenbolzen 40 mit Schlagstift, 41 eine Spiralfeder, welche den obigen
Kolben gegen den Zündkanal 38 presst, 42 ein
Glasplättchen, 43 eine Verschlussmuffe, welche obiges Plättchen festklemmt, 44 einen Kanal zum Druckzylinder 45, 46 einen Kolben mit Manschetten, 47 einen Zündbolzen der Verzögerungseinrichtung mit der Spiralfeder 48, welche den Kolben 46 in gehobener Lage hält, 49 einen Führungskörper für den Zündbolzen 47, 50 einen Scherstift des Zündbolzens 47, 51 eine Zündkapsel der zweiten Einheit des Perforierapparatcs.
In Fig. 5 bedeuten 53 das Fallgewicht, in Fig. 6, welche die Blattfeder 18 im vergrösserten Massstab zeigt, stellt 52 einen Längsschlitz dar, in dem der Schraubenbolzen 20 (siehe Fig. 1) gleitet. In Fig. 7 bedeuten 53'das Mantelstück des Fallgewichtes mit der Zentriereinrichtung 54 und der fallschirmartigen Garnitur 55, dem Kernstück 56 und dem Scherbolzen 57.
Die Wirkungsweise ist folgende : der nach Fig. 5 zusammengesetzte Perforierapparat wird am Bohrloch entsichert, indem der Sicherheitssplint 7 herausgezogen wird. Sodann wird der Apparat am Tragseil 1 ins Bohrloch eingebaut, wobei das zweiteilige Fallgewicht 53 am Bohrlochmund ober Tage zurückgehalten wird. Ist der Apparat an der vorgesehenen Stelle angekommen, wird das Fallgewicht ober Tage freigegeben und gleitet entlang dem Tragseil hinunter, wobei bei einem Bohrloch, welches nicht bis oben mit Flüssigkeit gefüllt ist, die fallschirmartige Einrichtung 55 die Fallgeschwindigkeit stark abbremst. Beim Auftreffen auf den Flüssigkeitsspiegel wird das Mantelstück des Fallgewichtes noch stärker abgebremst, das Kernstück 56 hingegen schert den Scherbolzen 57 ab und gleitet nun in der Flüssigkeit allein hinunter.
Bei Bohrlöchern, welche bis zu Tage mit Flüssigkeit gefüllt sind, wird lediglich das Kernstück eingebaut. Beim Hinabfallen schlägt es auf die Stirnwand 2'der Schlaghülse 2, wodurch die Spiralfeder 3 zusammengedrückt
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bindungsstückes 5 nach abwärts gleiten kann, aber auch das Schlagstück 9 mitnimmt, das auf den Schlagbolzen 21 aufschlägt, dadurch den Scherstift 22 abschert, so dass der Schlagbolzen mit seiner Spitze auf die Zündkapsel 30 aufschlägt.
Durch diese erfolgt dann die Zündung der Treibladung der ersten Einheit des Perforierapparates.
Der Explosionsdruck im letzten Laderaum dieser Einheit stösst auch durch den Zündkanal 38 den
Kolbenbolzen 40 vorwärts, wobei die Feder 41 zusammengedrückt wird. Die Spitze des
Kolbens 40 durchstösst das aus sprödem Material, z. B. aus Glas, bestehende Plättchen 42, und da- durch kann nun die Aussenflüssigkeit in den
Kanal 44 eintreten. Ihr Druck wird nun den Manschettenkolben 46 hinunterdrücken, wodurch die Feder 48 solange gespannt wird, bis der
Scherstift 50 des Zündbolzens 47 abgeschert ist und der Bolzen mit seiner Spitze die Zündkapsel 51 trifft und dadurch die Zündung der nächsten Einheit hervorruft usw.
Bleibt in einem stark gekrümmten Bohrloch das Fallgewicht an einer Stelle oberhalb des Apparates im Bohrloch hängen und wird dadurch die Zündung nicht ausgelöst, so werden beim Aufholen des Apparates sich die Blattfedern 18 in der Rohrwand verstemmen, wodurch die Gleitbüchse 14 nach abwärts gedrückt wird, dadurch wird das Einrollen der Stahlkugeln 17 in den Raum um den Schlagbolzen 21 möglich und da diese höher sind, als das über die Stopfbüchse hervorragende Ende desselben, kann das Schlagstück 9 nicht mehr auf den Schlagbolzen aufschlagen. Bei weiterem Druck auf die Federn wird die Reibung des im Mittelschlitz der Federn festgeklemmten Schraubenbolzens 20 überwunden und die Federn werden im Schlitz nach unten gleiten, so dass sie in der Endstellung im oberen Ende des Schlitzes an den Schraubenbolzen hängenbleiben.
Der nach abwärts gerichtete Teil der Federn stört nicht den Ausbau des Apparates. Auch wenn die Zündung an der vorgesehenen Stelle erfolgte, werden die Blattfedern beim Aufholen ebenso beansprucht und schliesslich am Schraubenbolzen hängend ausgebaut werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Perforierapparat mit mechanischer Zündauslösung für Tiefbohrungen, mit Einrichtung zur verzögerten Zündübertragung zwischen den einzelnen aneinandergereihten Einheiten, gekennzeichnet dadurch, dass die Zündverzögerung auf rein mechanischem Wege erreicht wird, indem der Explosionsdruck der vorhergehenden Einheit (29) einen Kolbenbolzen (40) betätigt, der den Eintritt der unter Aussendruck stehenden Bohrflüssigkeit in einen Zylinder (45) der nachfolgenden Einheit ermöglicht, wodurch der in diesem Zylinder bewegliche, als Schlagbolzen ausgebildete Zündbolzen (47) nach einer bestimmten Zeit unter Einfluss des obigen Flüssigkeitsdruckes eine Zündkapsel zündet, welche ihrerseits die Ladung der folgenden Einheit (29') zur Ex- plosion bringt.