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Hohlladung zu Perforationszwecken
Die Erfindung bezieht sich auf Hohlladungen und ist in erster Linie für solche bestimmt, die in Vorrichtungen zur Perforation metallischer Wände, insbesondere in Vorrichtungen zur Perforation der die Innenwand von Bohrlöchern auskleidenden Verrohrungen sowie der dahinter befindlichen Zementschicht, gebraucht werden.
Bei Hohlladungen dieser Gattung, bei denen die aufzuwendende Sprengstoffmenge infolge der Bedin- gungeri, unter denen gearbeitet werden muss, äusserst begrenzt ist, ist es erforderlich, dass die Aussenhülle der Ladung metallisch und massiv ist. Bei der Explosion der Ladung wird diese Hülle, wenn sie aus vollem Metall hergestellt ist, wie dies bisher üblich war, je nach der Art des verwendeten Metalles entweder in eine Vielzahl von Splittern unterschiedlicher Grösse zerrissen oder teilweise geschmolzen und verflüchtigt.
In beiden Fällen werden die sich ergebenden Rückstände durch den Gasstrahldruck in die durch diesen hergestellte Perforation hineingerissen und haben so die Tendenz, die gerade entstandene Perforation entweder durch Zusammenballen fester Splitter oder durch Kondensation des verflüchtigten Metalles teilweise wieder zu verstopfen. Dies hat eine sehr beachtliche Verringerung der Wirksamkeit der Perforation zur Folge, insbesondere, wenn diese dazu dienen soll, erdölführende Schichten aufzuschliessen.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen. Sie besteht im wesentlichen darin, die Hülle der Hohlladung nicht mehr aus vollem Material, sondern durch Kompression eines Metallpulvers, das gegebenenfallsanschliessend einer Sinterung unterworfen werden kann, herzustellen.
In der Tat ist festgestellt worden, dass unter diesen Bedingungen einerseits die Wirkungen der in der Hülle eingeschlossenen Ladungen erhöht werden und anderseits unter der Wirkung der Explosion der Ladung eine solche aus komprimierten Metallpulvern bestehende Hülle gänzlich zu einem Pulver etwa gleicher Korngrösse wie die des ursprünglichen Pulvers pulverisiert wird. Ein solches Pulver hat aber nicht die Ten- denz, die durch den Gasdruckstrahl erzielte Perforation wieder zu verstopfen.
Die für das Pulver gewählte Korngrösse kann in weiten Grenzen schwanken. Wenn man z. B. Eisenpulver als Ausgangsprodukt nimmt, kann diese Korngrösse 50/100 oder 100/200, d. h. der Korndurchmesser 0, 1 mm bis 0,5 mm betragen.
Die Festigkeit einer Hülle gemäss der Erfindung kann nach der Kompression durch Sinterung sichergestellt werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Figur zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch ein in das Innere eines Bohrloches hinabgesenktesGerät, das für die Perforation der die Innenwand des Bohrloches auskleidenden Verrohrung und gegebenenfalls der dahinter befindlichen Zementschicht mit Hilfe solcher Hohlladungen bestimmt ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 1 ein zylindrischer Hohlkörper bezeichnet, in dessen Innerem eine bestimmte Anzahl von Hohlladungen übereinander angeordnet ist, mit deren Hilfe die, die Innenwand des Bohrloches auskleidende Verrohrung 2 und gegebenenfalls die zwischen die Verrohrung und die Bohrlochwand eingegossene Zementschicht perforiert werden sollen. In der Zeichnung ist nur ein Teil eines solchen Gerätes in der Höhe einer der Hohlladungen dargestellt. Es kann aber das Gerät eine ganze Anzahl von Hohlladungen besitzen, die dann übereinanderliegend angeordnet sind. Mit 3 ist die Hülle der Hohlladung bezeichnet und mit 4 die Zündeinrichtung, die aus einer die einzelnen, Hohlla-
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nach vorne durch die Auskleidung 6 abgedeckt ist.
Die Hohlladung wird im ganzen seitlich durch eine Öffnung in der Vorderwand des Hohlkörpers 1 eingebracht und durch einen in die Öffnung eingeschraubten Stopfen 7 fixiert, wobei sich die Hülle 3 einerseits am vorderen Rand der Öffnung und anderseits in einer Ausnehmung 8 in der hinteren Wand des Hohlkörpers 1 abstützt. Der Stopfen 7 wird in seinem mittleren Teil von dem Gasstrahl durchdrungen.
Gemäss der Erfindung ist die Hülle 3 anstatt aus massivem Metall, beispielsweise aus Eisenpulver in der Korngrösse 50/100, d. h. mit Korndurchmesservon 0, 1 mm bis 0, 5mm hergestellt, das so komprimiert ist, dass es eine Dichte von ungefähr 6, 5 aufweist. Um der Hülle die notwendige Festigkeit zu verleihen, ist sie von einer sehr dünnen Aussenhülle 9 aus Aluminium umschlossen, die beispielsweise eine Stärke von 0,3 mm besitzen kann.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern dieses soll lediglich den Grundgedanken der Erfindung veranschaulichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hohlladung zu Perforationszwecken mit einer metallischen Hülle, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (3) aus einem komprimiertenMetallpulver z. B. Eisenpulver besteht.
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Shaped charge for perforation purposes
The invention relates to shaped charges and is primarily intended for those which are used in devices for perforating metallic walls, in particular in devices for perforating the casing lining the inner wall of boreholes and the cement layer behind it.
In the case of shaped charges of this type, where the amount of explosives to be used is extremely limited due to the conditions under which work must be carried out, it is necessary that the outer shell of the charge is metallic and solid. When the charge explodes, this shell, if it is made of solid metal, as was customary up to now, is either torn into a multitude of splinters of different sizes or partially melted and volatilized, depending on the type of metal used.
In both cases, the resulting residues are torn into the perforation made by the gas jet pressure and thus have the tendency to partially clog the perforation that has just been created either by agglomeration of solid splinters or by condensation of the volatilized metal. This results in a very considerable reduction in the effectiveness of the perforation, especially if it is intended to open up petroleum-bearing layers.
The invention aims to overcome this disadvantage. It essentially consists in producing the shell of the shaped charge no longer from solid material, but by compressing a metal powder which, if necessary, can then be subjected to sintering.
In fact, it has been found that under these conditions, on the one hand, the effects of the charges enclosed in the shell are increased and, on the other hand, under the effect of the explosion of the charge, such a shell consisting of compressed metal powders completely turns into a powder of approximately the same grain size as that of the original powder is pulverized. However, such a powder does not tend to re-clog the perforation made by the gas pressure jet.
The grain size selected for the powder can vary within wide limits. If you z. B. takes iron powder as a starting product, this grain size can be 50/100 or 100/200, d. H. the grain diameter be 0.1 mm to 0.5 mm.
The strength of a casing according to the invention can be ensured after compression by sintering.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown as an example. The figure shows a partial longitudinal section through a device which is lowered into the interior of a borehole and which is intended for perforating the casing lining the inner wall of the borehole and possibly the cement layer behind it with the aid of shaped charges.
In the illustrated embodiment, 1 denotes a cylindrical hollow body, inside which a certain number of shaped charges are arranged one above the other, with the aid of which the casing 2 lining the inner wall of the borehole and, if applicable, the cement layer cast between the casing and the borehole wall are to be perforated . In the drawing, only part of such a device is shown at the level of one of the shaped charges. However, the device can have a number of shaped charges, which are then arranged one above the other. With 3 the shell of the hollow charge is designated and with 4 the ignition device, which consists of a single, hollow charge
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is covered forward by the lining 6.
The hollow charge is generally introduced laterally through an opening in the front wall of the hollow body 1 and fixed by a plug 7 screwed into the opening, the shell 3 being located on the one hand at the front edge of the opening and on the other hand in a recess 8 in the rear wall of the hollow body 1 supports. The stopper 7 is penetrated in its central part by the gas jet.
According to the invention, the sheath 3 is instead of solid metal, for example iron powder with a grain size of 50/100, i.e. H. made with grain diameters of 0.1mm to 0.5mm, compressed to have a density of about 6.5. In order to give the shell the necessary strength, it is enclosed by a very thin outer shell 9 made of aluminum, which can have a thickness of 0.3 mm, for example.
The invention is not restricted to the exemplary embodiment described and shown, but this is only intended to illustrate the basic idea of the invention.
PATENT CLAIMS:
A shaped charge for perforation purposes with a metallic shell, characterized in that the shell (3) is made from a compressed metal powder, e.g. B. consists of iron powder.