-
Hohlladungs-Schießgerät zum Perforieren der Bohrlochverrohrung Die
Erfindung betrifft ein Hohlladungs-Schießgerät zum Perforieren (Lochen) der Bohrlochverro:hrung,
insbesondere für Zwecke der Erdölgewinnung, mit einem zylindrischen Gehäusekörper,
der eine Mehrzahl von quer zu seiner Längsachse sich erstreckenden, hinten geschlossenen
Hohlräumen aufweist, in welchen die mit einer Zündvorrichtung verbundenen Hohlladungen
angeordnet sind.
-
Derartige Schießgeräte sind bekannt. Die bekanntem Schießgeräte zum
Perforieren derBohrlochverrohrung haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig viel
Raum benötigen und einen großen Durchmesser aufweisen, so daß se nicht durch ein
übliches Einsatzrohr von etwa 5 cm lichter Weite in das Bohrloch herabgelassen werden
können.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Perforieren
(Lochen) der Bohrlochverrohrung zu schaffen, welches durch ein übliches Einsatzrohr
von etwa 5 cm lichter Weite in das Bohrloch herabgelassen werden kann. Trotz seiner
Kleinheit im Durchmesser soll das Gerät eine sichere Perforation ermöglichen; es
muß ferner imstande sein, den im Bohrloch herrschenden Drücken zu widerstehen.
-
Dies bedeutet, daß eine Mehrzahl teilweise widerspruchsvoller Forderungen
erfüllt werden muß 1. Die Durchschlagskraft soll genügend groß sein. 2. Der Außendurchmesser
des Gerätes soll klein sein.
-
3. Das Gerät soll gegen hohe Außendrücke widerstandsfähig sein.
-
4. Die Sprengladungen und deren Zündeinrichtungen müssen vor dem Zutritt
-der Bohrlochflüssigkeit geschützt sein.
-
Die Problemlösung beruht auf der Vereinigung der folgenden Maßnahmen:
1. Es werden Hohlladungen mit Strahlwirkung verwendet.
-
2. Die Hohlladungen sind so angeordnet, daß sich vor ihrer trichterförmigen
Höhlung ein freier Raum befindet, der zur Entfaltung .der Strahlwirkung erforderlich
eist.
-
3. Das Gehäuse enthält einen. zylindrischen Gehäusekörper, der die
Hohlladungen aufnimmt und imstande ist, den von außen einwirkenden Druckkräften
zu widerstehen. Er besteht aus sprödem, bei der Detonation in kleine Stücke zerfallendem
Matenial. Der Gehäusekörper weist fol:gemde Merkmale auf: a) Die Hohlladungen sind
im Abstand voneinander angeordnet, so daß zwischen ihnen ungeisehwächte Wandungsteile
entstehen, die den von außen einwirkenden Druck aufnehmen. b) Der die Sprengladung
aufnehmende Hohlraum ist nach vorn hin abgedeckt, um die von außen einwirkenden
Druckkräfte aufzunehmen.
-
c) In dieser Abdeckung befindet sich eine Bohrung; ohne das Vorhandensein
der Bohrung wäre die erforderliche Durchschlagskraft nicht gewährleistet.
-
4. Der Gehäusekörper mit den Ladungen und der Zündeinrichtung ist
von einem dünnen, dichtenden Abdeckrohr aus sprödem Material umgeben, welches die
Sprengladungen und die Zündeinrichtungen vor dem Zutritt der Bohrlochflüssigkeit
schützt. Dieser Rohrmantel ist zu dünn, um selbst äußere Druckkräfte aufzunehmen;
er stützt sich daher auf dem Gehäusekörper ab. Der Rohrmantel sorgt also lediglich
für die Dichtung, während der Gehäusekörper die über die Dichtung auf ihn einwirkenden
Druckkräfte aufnimmt.
-
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 einen Lochungsapparat von geringem Durchmesser gemäß der Erfindung,
der in ein verrohrtes Bohrloch zur Durchlochung der Bohrlochwandung unterhalb eines
Rohrstrangs von geringem Durchmesser niedergebracht worden ist, welch letzterer
in das Bohrloch bis oberhalb der zu durchlochenden Zone eingelassen worden ist,
Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer bevorzugten Ausführungsform des
Lochungsapparates gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine schaubildliche
und auseinandergezogene Darstellung in vergrößertem Maßstabs welche die Anordnung
der Teile einer Ausführungsform des Trägers oder Körpers eines Lochungsapparates
gemäß der Erfindung bilden, Fig. 4 A, 4 B und 4 C in der angegebenen Reihenfolge
endweise aneinandergefügt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt Einzelheiten
bestimmter Merkmale der bevorzugten Ausführungsform des in Fig.2 gezeigten Lochungsapparates,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig.4 C im d Fig.6 und 7 eine Seitenansicht
bzw. eine Schnittansicht nach der Linie 7-7 der Fit,. 6 °einer abgeänderten
Konstruktion bestimmter Teile des Lochungsapparates.
-
In Fig.l ist der allgemein mit 10 bezeichnete Lochungsapparat gemäß
der Erfindung in ein Bohrloch 11 eingelassen gezeigt, das in das Erdreich gebohrt
worden ist und sich in oder durch eine ölzuführende Zone erstreckt, die mit 12 bezeichnet
ist. Wie gezeigt, ist das Bohrloch 11 durch eine Verrohrung 13 ausgekleidet, die
in das Bohrloch eingelassen und in dieser einzementiert worden ist.
-
In das Bohrloch ist ferner ein Rohr 14 von geringem Durchmesser eingelassen,
das sich von der Tagesoberfläche bis zu einer Stelle oberhalb der ölzuführenden
Zone 12 erstreckt. Wie gezeigt, ist das untere Ende 14a des Rohres 14 glockenförmig
ausgebildet und gegen den oberen Teil des Bohrloches durch eine Packung 15 abgedichtet,
die zwischen dem Rohr 14 und der Verrohrung 13 angeordnet ist. Der Lochungsapparat
10 ist im Bohrloch 11 durch ein Stahlmanteltragkabel 16 aufgehängt, das eine oder
mehrere elektrisch isolierte Leitungen enthält. Für diesen Zweck ist das Tragkabel
16 am oberen Ende des Lochungsapparates 10 befestigt, wie nachstehend näher
beschrieben, wobei das Tragkabel an der Tagesoberfläche über eine Ralle bzw. ein
Meßrad 17 gelegt ist, das von einer nicht gezeigten Kabeltrommel beliefert wird,
während die Leitungen mit einer nicht gezeigten elektrischen Stromquelle verbunden
sind, wie in der Bohrtechnik üblich. Im allgemeinen hat das Rohr 14, durch welches
der Lochungsapparat 10 hindurchgelassen werden muß, um die zu durchlochel:de Zone
zu erreichen, einen Innendurchmesser von annähernd 5 cm, so daß der maximale Außendurchmesser
.des Lochungsapparates 4 cm nicht übersteigen darf. Dieses Verhältnis der Abmessungen
zwischen dem Innendurchmesser der Bohrlochverrohrung und .dem Durchmesser des Lochungsapparates
liegt der nachfolgenden Beschreibung zugrunde.
-
Fi:g.2 zeigt einen vollständig zusammengebauten Lochungsapparat, bei
welchem der durch die Klaminer 18 bezeichnete Teil die explosiven Lochungsladungen
enthält und sich selbst verbraucht, während der mit der Klammer 19 bezeichnete Teil
wieder verwendbar ist und den Teil 18 mit dem Tragkabel 16 verbindet.
-
Der Abschnitt 19 umfaßt eine Seilhülse und Fangglocke 21, die im allgemeinen
aus Stahl besteht und innerhalb welcher der Kabelmantel verankert ist, z. B. mit
Hilfe von Lagerweißmetall od..dgl., wie bei 22 gezeigt. Eine innerhalb des Tragkabels
angeordnete elektrische Leitung 23 erstreckt sich durch die Glocke 21 zum Kontaktstück
24, von welchem ein federbelasteter Kontaktstift 25 absteht. Die Glocke 21 ist an
einem Einsatzstück 26 befestigt, das im @allgemeinen ebenfalls aus Stahl besteht
und beispielsiveise, wie bei 27 gezeigt, in die Glocke 21 eingeschraubt ist, wobei
zwischen der Glocke 21: und dem Einsatzstück 26 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung,
beispielsweise durch einen Dichtungsring 28, vorgesehen ist. Das Einsatzstück 26
ist mit einer Mittelbohrung 29 ausgebildet, durch welche sich die elektrischen Leitungen
31 und 32, welche gegeneinander und gegen das: Einsatzstück 26 isoliert sind, erstrekken.
Die Leitung 31 ist mit einer Klemme 33 verbunden, welche auf einer Scheibe 34 aus
Isoliermaterial angeordnet ist, wobei die Klemme 33 zusammen mit dem Kontaktstift
25 den Stromkreis von der Leitung 31 zur Leitung 23 des Tragkabels 16 vervollständigt.
Die Leitung 32 ist z. B. an der Klemme 35 geerdet. Der bisher beschriebene Teil
des Apparates kann aus dem Bohrloch mittels des Kabels 16, nachdem die Durchlochungsladungen
im Teil 18 zur Detonation gebracht worden sind und der Teil 18 vom Abschnitt 19,
wie nachstehend näher beschrieben, getrennt worden ist, herausgezogen werden.
-
Der in Fig. 2 mit der Klammer 18 bezeichnete Teil weist, wie gezeigt,
einen allgemein mit 36 bezeichneten länglichen zylindrischen Körper oder Träger
auf, der zweckmäßig aus einer Anzahl zylindrischer Abschnitte 37 hergestellt ist,
von denen jeder aus einem massiven spröden Material, wie Glas, Preßmasse, Keramik
od. dgl., besteht. Um den Zusammenbau der Teile 37 zu erleichtern, sind sie vorzugsweise
mit geeigneten Eingriffselementen ausgebildet, so daß sie zur Bildung-,des länglichen
Körpers oder Trägers axial miteinander in Ausfluchtung gebracht werden können. Beispielsweise
können die Abschnitte 37 an einem Ende mit einem überstehenden Ansatz 38 versehen
sein und ari ihrem anderen Ende mit einer entsprechenden Ausnehmung 39, wie sich
am besten in Fig. 3 und 4 ergibt.
-
Der Körper 36 ist in Abständen in seiner Längsrichtung mit einer Vielzahl
von Aussparungen 41 ausgebildet, die sich in seiner Querrichtung erstrecken. Jede
der Aussparungen 41 erstreckt sich über einen wesentlichen Teil des Körpers 36 und
endet mit einem Teil 42 von verringertem Querschnitt. Wie gezeigt, verläuft die
Achse jeder der Aussparungen 41 senkrecht zur Längsachse des Körpers oder Trägers
36, wobei es jedoch nur erforderlich ist, d@aß die Aussparungen 41, quer oder annähernd
quer zum Körper verlaufen und die Achse des Apparats mit einem beliebigen Winkel
von etwa 45 bis 90° schneiden können.
-
Innerhalb der Aussparungen sind explosive Durchlochungslad-ungen,
die allgemein mit 43 bezeichnet sind, in der Weise angeordnet, daß ihre Lochungsenden
zu den offenen oder breiteren Emden der Aussparung gerichtet sind. Wie gezeigt und
für die Zwecke -der Erfindung bevorzugt, sind die Durchlochungsladungen 43 geformte
Körper 44 von hochexplosivem Sprengstoff, die mit Eintiefungen 45 versehen sind,
die mit nichtexplosivem Material 46 ausgekleidet sind, welches aus Glas oder Preßstoff
und vorzugsweise aus einem Metall, wie Kupfer, Aluminium, Blei oder Stahl, bestehen
kann. Diese geformten ausgekleideten und mit einer Eintiefung ausgebildeten Sprengstoffladungen
und ihre Verwendung in Vorrichtungen für das Durchlochen von Bohrlochwänden mit
Hilfe .des sogenannten Strahleffektes oder Munroe-Effektes sind bekannt und werden
daher hier nicht näher beschrieben.
-
Bei der in Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform,
der Erfindung dient jeder der Abschnitte 37 zur Aufnahme einer der Durchlochungsladungen
43, wobei jeder Abschnitt 37 nur eine Länge
zu haben braucht, die
für !die Aufnahme eines geeigneten Gehäuses für d-ie Ladung 43 erfo'rde'rlich ist.
Zur Bildung des Körpers oder Ladungsträgers 36 kann jede beliebige Zahl von Abschnitten
3#7 zusammengebaut werden, wobei eine maximale Zahl von Durchlochungen bei einem
Mindestmaß an Gesamtlänge -des Lochungswerkzeugs erzielt werden kann.
-
In der Oberfläche des Körpers oder Trägers 36 ist über seine gesamte
Länge eine Nut 47 ausgebildet, 'die jede der Aussparungen 41 an ihren 'den Lochungsenden
der Ladungen 43 entgegengesetzt liegenden Teilen 42 schneidet oder nahezu schneidet.
Wie gezeigt, schneidet die Nut 47 bzw. steht sie -in offener Verbindung mit den
Aussparungen 41, jedoch kann eine dünne Wand aus dem Material des Körpers 36, wenn
gewünscht, zwischen den Aussparungen 41 und der Nut 47 belassen werden. Die Nut
47 dient zur Aufnahme einer Detonationsschnur 48, durch welche die Ladungen 43 unter
Zwischenschaltung einer kleinen Zündladung 49 aus Explosivstoff zwischen den Explosivstoffkörpern
44 und der Detonationsschnur 48 zur Detonation gebracht werden können.
-
Um die Lochungen in winkeligem Abstand voneinander zu erzielen, sind
einander benachbarte Aussparungen 41 im Winkel zueinander angeordnet, so daß die-
Nut 47, die 'die Enden 42 der Aussparungen 47 schneidet, in bekannter Weise eine
Schraubenlinie in der Oberfläche des Körpers oder Trägers beschreibt. Wie in Fig.
2, 3 und 4 gezeigt, beträgt der, Winkelabstand der Aussparungen 41 90°, und jeder
der Abschnitte 37 ist mit einem Segment der Spiralnut 47 in seiner Oberfläche und
über seine ganze Länge versehen. Wenn daher eine Vielzahl von Abschnitten endweise
'durch Zusammenfügen der Ansätze 38 mit den Ausnehmungen 39 zusammengefügt werden,
können die Segmente der Nut 47 zur Bildung einer ununterbrochenen Spirale miteinander
ausgefluchtet werden, wobei die Öffnungen der Aussparungen 41 in einem Winkelabstand
von 90° zueinander zu liegen kommen. Die zusammengefügten Abschnitte 37 werden aneinander
durch geeignete Mittel befestigt, beispielsweise 'durch versenkbare Schrauben 51,
wie gezeigt, oder durch eingetriebene Stifte, Bajonettverschlüsse, Gewinde u. dgl.
Wenn eine große Anzahl Lochungen gleichzeitig vorgenommen werden soll, kann es wünschenswert
sein, zwei oder mehrere Gruppen zusammengefügter Abschnitte 37 in einem einzigen
Lochungsapparat 10 zu verbinden. Ferner kann es unter bestimmten Verhältnissen wünschenswert
sein, Lochungen oberhalb und unterhalb eines engelochten Abschnitts der Bohrlochwandung
vorzunehmen. Für diesen Zweck ist eine Verbindungseinheit 52 (Fig. 2 und 413) vorgesehen.
Die Verbindungseinheit 52 ist ein ho'h'ler Körper aus Aluminium, Messing oder einem
anderen geeigneten Material von ausreichender Wandstärke, so daß erden auftretenden
Drücken Widerstand leisten kann. Ein Ende 'der Verbindungseinheit 52 ist, wie bei
53 gezeigt, zur Aufnahme der Ansätze 3& der Abschnitte 3,7 ausgebildet, während
das entgegengesetzte Ende, wie bei 54 gezeigt, für den Eingriff mit 'der Ausnehmung
39 abgesetzt ist. Die maximale Außenabmessung der Einheit 52 ist nicht größer, als
diejenige ,dies vollständigen Lochungsapp,arats 10.
-
Der Lochungsapparat 10 endet mit einem Verschlußstopfen 55, der aus
einem geeigneten Material, gewöhnlich Metall, wie Aluminium, Messing oder Stahl,
bestehen kann. Der Abschlußstopfen kann massiv sein, ist jedoch vorzugsweise hohl
und an einem Ende, wie in Fig. 2 und 4C gezeigt, geschlossen, wobei seine Wanddicke
nicht stärker gehalten ist, als unter den auftretenden Drücken erforderlich.- Das
offene Ende 56 des Abschlußstopfens 55 ist für den Eingriff mit den Ausnehmungen
39 der Abschnitte 37 mit einem verringerten Durchmesser ausgebildet.
-
Die zusammengebauten Teile,des sich verbrauchenden Teils 18 des Lochungsapparates
sind am Einsatzstück 26 durch einen Metallring 57 befestigt, der in einem abgesetzten
Teil 58 des Einsatzstücks 26 und auf einem Verbindungsstück 59 sitzt. Das Verbindungsstück
59 besteht aus dem gleichen spröden Material wie die Körperabschnitte 37 und ist
mit einem Ansatz 6'1 und einer Ausnehmung 6'2 versehen, die den Ansätzen 38 und
den Ausnehmungen 39 entsprechen. Der Ring 57 ist am Einsatzstück 26 und iam Verbindungsstück
59, das seinerseits an einem der Körperabschnitte 37 in der gleichen Weise, wie
die Abschnitte 37 aneinander befestigt sind, z. B. durch versenkbare Schrauben 51,
befestigt.
-
In der Oberfläche des Verbindungsstücks 59 sind eine besondere Umfangsnut
63 sowie eine Längsnut 64 (Fig. 4A) vorgesehen, die beide für 'die Aufnahme der
Detonationsschnur 48 bestimmt sind. Die Ausnehmung 62 dient für den Eingriff mit
dem Ansatz 38 des obersten Körpenabschnittes, während der Ansatz 61 in den Ring
57 eingreift.
-
Innerhalb des Ringes 57 ist ein Ende der Detonationsschnur 48 an einer
Sprengkapsel 65 üblicher Art, die elektrisch zur Entzündung gebracht werden kann,
mit s"cherer Vereinigung befestigt. Die Leitungen 'der Sprengkapsel 65 sind mit
den vorerwähnten Leitungen 31 und 3'2 verbunden.
-
Von; der Sprengkapsel 65 aus liegt 'die Detonationsschnur 48 innerhalb
der Nut 64 des Verbindungsstücks 59, und eine Windung 66 der Detonationsschnur 48
folgt der Umfangsnut 63. Vom Verbindungsstück 59,aus ist die Detonationsschnur 48
längs der Spiralnut 47 über 'die ganze Länge 'des Körpers 36 weitergeführt und endet
im Abschlußstopfen 55, innerhalb welchem 'die Detonationsschnur 48 mindestens einmal
zurückgebogen ist, wie bei 67 gezeigt. Innerhalb jeder der Einheiten 52, falls solche
verwendet werden, ist eine zusätzliche Länge 68 der Detonationsschnur oder eine
'andere geeignete kleine Menge Explosivstoff festgemacht und so angeordnet, daß
sie durch die Detonationsschnur 48, die durch das hohle Innere der Einheit 52 geführt
ist, zur Entzün'dung gebracht wird.
-
Die zusammengebauten Teile vom unteren Ende des Einsatzstücks 26 bis
zum Abschlußstopfen 55 sind von einem dünnwandigen Rohr 69, vorzugsweise aus Aluminium,
Messing oder Stahl, umgeben. Das Rohr 69 kann sich über die ganze Länge .der zusammengefügten
Teile erstrecken oder aus zwei oder mehreren Abschnitten, die voneinander durch
die Einheit 52 getrennt sind, bestehen. Die Enden des Rohrs 69 (oder dessen
gesonderte Längen) sind um Einsatzstück 26, am Abschlußstopfen 55 und an 'den Einheiten
52 befestigt, welche Teile in jedem Falle mit Teilen 26a, 55a un(d 52 a
von geringerem Durchmesser versehen sind, auf denen das Rohr 69 mit enger
Passung sitzt. Das Rohr 69 kann an den erwähnten Teilen durch beliebige geeignete
Mittel, beispielsweise durch versenkte Schrauben 71 oder durch Sicken des Rohres,
in einer entsprechenden Eintiefung oder Nut, wie bei 72 gezeigt, befestigt werden.
An jeder Stelle, ian der das Rohr 69 an anderen Teilen des Apparates befestigt ist,
ist eine flüssigkeitsdichte Abdichtung vorgesehen, die beispielsweise, wie bei
73 gezeigt, aus einem in eine Nut eingesetzten Dichtungsring bestehen
kann.
Die Aufgabe des Rohres 69 besteht darin, den zusammengefügten
Teilen zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit und eine Abdichtung gegen die Flüssigkeiten
im Bohrloch zu vermitteln. Gleichzeitig wird Idas Rohr so dünn wie möglich gehalten,
so daß es weitgehend zerkleinert wird, wenn der Apparat zur Entzündung gebracht
wird und im Bohrloch eine Mindestmenge an Resten verbleibt. Aluminium ist als Material
für das Rohr 69 bevorzugt, da dieses Metall mehr oder weniger spröde ist und bei
der Detonation der verwendeten Explosivstoffe leicht in Bruchstücke zerfällt. Außerdem
können die im Bohrloch verbleibenden Aluminiumbruchstücke leicht durch die Säuren
zerstört werden, die im allgemeinen in Bohrlöchern verwendet werden, oder wenn keine
Säure verwendet wird, wird' das Aluminium durch das sich gewöhnlich -an der Sohle
des Bohrloches ansammelnde Salzwasser angegriffen und eliminiert.
-
Da das dünnwandige Rohr 69 für sich selbst keine ausreichende Festigkeit
hat, um selbst den niedrigsten bei der Verwendung eines Lochungsapparates der beschriebenen
Art auftretenden hydrostatischen Drücken Widerstand leisten zu können, ist es wesentlich,
d'aß das Rohr 69 über einen so großen Teil seiner Oberfläche abgestützt ist wie
möglich. Dies kann dadurch geschehen, daß die Außenabmessungen aller Teile fies
durch das Rohr 69 umgebenen Apparates innerhalb enger Toleranzen gehalten werden,
so d!aß sie mit enger Passung innerhalb des Rohres 69 sitzen.
-
Jede der Aussparungen 41 weist jedoch eine verhältnismäßig große Fläche
auf, die keine Abstützung für das Rohr 69 bildet. Um dies zu vermeiden und um den
Lochungsapparat gemäß :der Erfindung widerstandsfähig gegen hohe Drücke zu machen,
sind für die Abdeckung der Aussparungen 41 besondere Versteifungsdeckel 74 vorgesehen.
Diese Versteifungsdeckel 74 haben die Form eines Zylindersegments, dessen Außendurchmesser
gleich dem Außendurchmesser des Körpers 36 (oder der Abschnitte 37) sind. Für das
Aufbringen der Deckel 74 wird der Körper 36 (bzw. der Abschnitt 37) für einen Teil
seines Umfangs um jede Aussparung 41 herum, wie bei 75 in Fig.3 gezeigt, auf eine
Tiefe ausgeschnitten, die gleich der Dicke des Deckels 74 ist.
-
Um eine Verringerung des durch die Durchlochungs-Iadungen 43 erzielbaren
Durchdringungsgrades durch die Notwendigkeit, daß die Versteifungsdeckel 74 durchschlagen
werden müssen, zu vermeiden, sind in den Deckeln 74 in Ausfluchtung mit den Durchlochungsenden
der Ladungen 43, d. h. auf den Achsen der Eintiefungen 45, Öffnungen 76 ausgebildet.
Durch die Zwischenschaltung der Deckel 74 zwischen :den Ladungen 43 und dem Rohr
69 wird notwendigerweise auch der für diese geformten Ladungen verfüghare wirksame
Abstandsraum verringert, was zu einer entsprechenden Herabsetzung der Wirksamkeit
der Lochungswirkung des Strahles führt. Um diesen Abstandsraum, der sonst verlorengehen
würde, soweit als mcglich wiederzugewinnen, sind die Öffnungen 76 in den Deckeln
74 verjüngt ausgebildet und auf der Innenseite der Deckel 74 größer in der Weise,
daß sie in Richtung nach außen in ihrer Größe abnehmen. wie bei 77 dargestellt.
Auf diese Weise wird der maximale Abstandsraum für die mit geformten Hohlräumen
versehenen Lochungsladungen 43 erzielt, ,wobei eine geringstmögliche Fläche der
Wand` :des Rohres 69 urabgestützt bleibt.
-
Im Betrieb wird der beschriebene Lochungsapparat in das Bohrloch durch
das Einsatzrohr eingelassen und in der Höhenlage der zu lochenden Zone in der üblichen
Weise gehalten. Hierauf wird eine Stromquelle, die sowohl eine Wechselstromquelle
als auch eine Gleichstromquelle sein kann, mit der Leitung 23 des Tragkabels 16
an der Tagesoberfläche verbunden, wodurch ein Stromkreis vervollständigt wird, der
über die Leitung 23, :den Kontakt 24, den Stift 25, die Klemme 33 ,. die Leitung
31, die Sprengkapsel 65, die Leitung 32 und. die Klemme 35 zur Masse verläuft. Durch
das Schließen :des Stromkreises wird die Sprengkapsel 65 -und damit die! Detonationsschnur
48 zur Entzündung gebracht, welche ihrerseits -alle Ladungen 43 praktisch geichzeitig
zur Detonation bringt. Die mit geformten Hohlräumen versehenen Ladungen 43 erzeugen
Strahlwirkungen, welche durch den Abstandsraum zwischen den Ladungen 43 und dem
Rohr 69 wirksam werden, die verrohrte Bohrlochwandung 13, (durchlochen, den Zement
außerhalb der Verrohrunb durchdringen und in das umgebende Gestein eindringen. Der
erzielte Durchdringungsgrad ist gleich oder annähernd gleich demjenigen, der bei
Verwendung der üblichen Strahllochungsapp:arate von mindestens zweifacher Größe
des Apparates gemäß der Erfindung erreichbar ist. Dieses überraschende Ergebnis
wird durch die Konstruktion gemäß der Erfindung ermöglicht, welche die Verwendung
einer verhältnismäßig großen Ladung trotz des geringen Durchmessers des Apparates
gestattet.
-
Ebenfalls gleichzeitig mit der Detonation :der Lochungsladungen 43
kommen die kleinen Mengen Explosivstoff, welche :durch,' die Windung der Detonationsschnur
66, :die Schleife 67 und die zusätzliche Schnur 68 gebildet werden, zur Detonation.
Hierdurch wird der sich verbrauchende Teil 18 des Lochungsapparates abgetrennt
und die Zerkleinerung der schwereren Teile :des Apparates, insbesondere des Abschlußstopfens
55 und der Einheiten 52, unterstützt. Die Detonation der Schnur 48, :die sich in
der tangential zur Innenwand des Rohres 69 verlaufenden Nut 47 befindet, vollendet
zusammen mit der Detonation der Lochungsladungen 43 die völlige Zerkleinerung dies
Restes :des Apparates.
-
Der wiederverwendbare Teil 19 des Apparates kann hierauf mit Hilfe
des Tragkabels 16 wieder aus dem Bohrloch hochgezogen werden.
-
Diese Wirkungsweise ergibt ein Minimum an unerwünschten Resten im
Bohrloch, und die verbliebenen Bruchstücke sind klein und praktisch unschädlich.
Es ist jedoch wichtig, daß kleine :Mengen Sprengstoff innerhalb des Rohres 69 in
der Nähe derjenigen Teile des Rohres oder anderer Teile des Apparates vorgesehen
sind, die sich nicht in unmittelbarer Nähe der Detonationsschnur 48 oder der Ladungen
4.3 befinden. Selbstverständlich können auch andere Formen von Sprengstoffen die
für diesen Zweck beschriebenen Teile der Detonationsschnur ersetzen.
-
Als Ausführungsbeispiel wurde für die Zwecke der Darstellung einer
Ausführungsform der Erfindung ein Lochungsapparat im wesentlichen nach den in Fig.
4 gezeigten Art gebaut. Der Außendurchmesser dieses Apparates betrug 4 cm, wobei
zu erwähnen ist, !däß F ig. 4 der Zeichnungen eine maß,stäbliche Zeichnung .dieses
Apparates darstellt, mit der Ausnahme, daß die Wanddicke des Aluminiumrohres 69
bei dem hergestellten Apparat nur 0,8 mm betrug. Der Apparat wurde einer Erprobung
unterzogen, wobei sich ergab, daß er ohne Beschädigung hydrostatischen Außen--drücken
von 700 kg/cm2 standhalten, kann. In den Fällen, in denen höhere Drücke vorkommen,
kann eine zusätzliche Festigkeit dadurch erreicht werden, daß das Aluminiumrohr
durch ein Messingrohr ersetzt
wird. Zum Vergleich wurde festgestellt,
daß ein hohler strahlhildender Lochungsapparat mit einem Aluminiumrohr vonl 4 cm
Außendurchmesser, jedoch von einer vierfachen Wanddicke, :d. h. 3,2 mm, nur einem
hydrostatischen Druck bis zum 280-kg/em2 standhalten kann. Hieraus ergibt sich,
daß die Verwendungsfähigkeit des Apparates gemäß der Erfindung unteraußerordentlich
hohen Drücken durch seine besondere beschriebene Konstruktion bedingt ist, insbesondere
durch die Abstützung,des dünnwandigen Rohres durch die zylindrischen Körperabschnitte,
:da, wie ohne weiteres festgestellt werden, kann, ein Aluminiumrohr von nur 0,8
mm Wanddicke ohne Abstützung bei einem Druck von nur wenigen kg/cm2 zusammengedrückt
werden würde.
-
Die vorangehend beschriebene Konstruktion ist im allgemeinen bevorzugt,
es sind jedoch Abänderungen von ihr möglich und können in manchen Fällen aus Gründen
der Sparsamkeit oder anderen Gründen wünschenswert sein. Beispielsweise können die
einteiligen Körperabschnitte 37: durch zweiteilige Abschnitte, wie in Fig. 6 und
7 gezeigt, ersetzt werden. In :diesem Falle besteht der längliche Träger oder Körper
36 aus Körperabschnitten 137, von denen jeder aus sich ergänzenden Teilen 137m und
137b besteht. Die Teile 137a und 137b sind im wesentlichen von halbzyliindrischer
Form und können entweder massiv oder von einer gewünschten den Festigkeitserfordernissen
des Apparates entsprechenden Wanddicke sein. Bei dem in F ig. 6 und 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Teile 13:7a. und 137b mit verhältnismäßig dicken Wänden
dargestellt und schließen nach dem Zusammenbau eine Mittelöffnung 13,7c ein. Die
Körperabschnitte 137 können aus einem beliebigen Material, beispielsweise aus Metallen,
wie Aluminium, Messing oder Stahl, bestehen oder aus Preßstoff, Glas, Keramik od.
dgl. hergestellt sein. Mehr oder weniger spröde Stoffe, wie Aluminium, Preßstoff,
Glas oder Keramik, sind aus 'den vorerwähnten Gründen bevorzugt.
-
Die Körperabschnitte 137 sind mit entsprechenden Eingriffselementen
ausgebildet, um sie beim Zusammenbau im Träger 36 in axiale Ausfluchtung bringen
zu können. Diese Eingriffselemente können die Form von Ansätzen 138 bzw. Ausnehmungen
139 haben, wobei die Abschnitte 13:7 ,an ihrer Oberfläche eine Nut 147 für die Detonationsschnur
48 aufweisen.
-
Die zur Verwendung mit der in Fig. 6 und 7 darge= stellten Ausführungsform
der Erfindung bestimmten Lochungsladungen 43 sind wie die voranstehend beschriebenen
ausgebildet, jedoch sind,dieTeile jederLa, Jung 43 in einem verhältnismäßig dünnen
Gehäuse 141 aus beliebigem Materialeingeschlossen, wie Preßstoff oder Glas, oderaus
einem Metall, wieAluminium od. dgl. Die halbzylindrischen Teile 137a und 137b schließen
zwischen sich geeignete Ausnehmungen für die Aufnahme der Ladungsgehäuse 141 ein.
Beispielsweise dient :die Ausnehmung 142 im Teil 137a zur Aufnahme des dem Lochungsende
der Ladung 43 entgegengesetzten Endes des Ladungsgehäuses 141 und entspricht im
wesentlichen :dem verjüngten Endteil 42 der vorbeschrielyenen .Aussparungen 41.
Dieser Aussparungsteil 142 steht mit der Nut 147 in Verbindung oder nahezu in Verbindung.
Im Teil 137b ist eine Öffnung 176 vorgesehen, die sich in Ausfluchtung mit der Achse
der Aussparung 142 befindet, wobei eine Erweiterung 177 von der Öffnung 176 zur
Innenfläche des Teils 137 b führt und -die Aussparung 142 zur Aufnahme des Lochungsendes,der
im Gehäuse 141 eingeschlossenen Ladung 43 dient. Auf diese Weise erübrigt sich die
Verwendung gesonderter Versteifungsdeckel wie der in Fig. 4 und 5 gezeigten Deckel
74, wobei durch -die Wuhl des Grades der an die Öffnung 176 anschließenden Erweiterung
177 eine Materialdicke über der Ladung 43 vorgesehen werden kann, die die gewünschte
Festigkeit der zusammengebauten Teile ergibt. Gleichzeitig ergeben die Erweiterung
177 und rdie Öffnung 176 den maximalen Abstandsraum für die Ladung 43:, wobei eine
geringstmögliche Fläche des Rohres 69 unabgestützt bleibt.
-
Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind die zusammengefügten
Abschnitte 137 mit den Ladungen 43 und der Detonationsschnur 48 im Rohr 69 eingeschlossen,
das gegen die Bohrlochflüssigkeiten iabgedichtet ist. Der übrige Teil des Apparates
kann in )der vorbeschriebenen Art ausgeführt sein.
-
Wenn die beiden Teile 137 eine Mittelöffnung 137c, wie dargestellt,
einschließen, kann eine Füllung aus Dämpfungsmaterial zwischen benachbarten: Ladungsgehäusen
141 innerhalb dieser Öffnung vorgesehen sein. Für diese Füllung können beispielsweise
Papierschnitzel, Baumwolle, Vermiculite, gepuffte Getreidekörner oder ähnliche Stoffe
verwendet werden, obwohl eine solche Füllung für den Betrieb -des Apparates nicht
wesentlich ist. Der Zweck einer solchen Füllung besteht, wie an sich bekannt, darin,
die Möglichkeit sogenannter »Interferenzen« zwischen. -d'en Ladungen zu verringern.
Obwohl die Ladungen praktisch gleichzeitig zur Detonation kommen, bestehen jedoch
sehr kleine Zeitunterschiede zwischen den einzelnen Detonationen, von :denen die
erste eine Störung der Ausfluchtung der anderen Ladungen in :dem außerordentlich
kleinen, jedoch tatsächlich vorhandenen Zeitraum, bevor die nachfolgenden Detonationen
erfolgen, verursachen kann. Das Füllmaterial verlangsamt, dämpft oder absorbiert
dia Stoßwellen in der Mittelöffnung 137c und trägt daher dazu bei, diese Interferenz
zu verhindern.
-
Im vorangehenden sind die gegenwärtig als bevorzugt betrachteten Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, die jedoch innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen
erfahren kann.