DE1110108B - Hohlladungs-Perforiergeraet fuer Bohrloecher - Google Patents

Hohlladungs-Perforiergeraet fuer Bohrloecher

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Publication number
DE1110108B
DE1110108B DESCH27276A DESC027276A DE1110108B DE 1110108 B DE1110108 B DE 1110108B DE SCH27276 A DESCH27276 A DE SCH27276A DE SC027276 A DESC027276 A DE SC027276A DE 1110108 B DE1110108 B DE 1110108B
Authority
DE
Germany
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housing
charges
charge
borehole
shaped charge
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Pending
Application number
DESCH27276A
Other languages
English (en)
Inventor
Marice Pierre Lebourg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schlumberger Well Surveying Corp
Original Assignee
Schlumberger Well Surveying Corp
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Publication date
Application filed by Schlumberger Well Surveying Corp filed Critical Schlumberger Well Surveying Corp
Publication of DE1110108B publication Critical patent/DE1110108B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11Perforators; Permeators
    • E21B43/116Gun or shaped-charge perforators
    • E21B43/117Shaped-charge perforators

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • HohlIadungs-Perforiergerät für Bohrlöcher Die Erfiridung bezieht sich auf ein rÜckholbares Hohlladungs-Perforiergerät für Bohrlöcher, und zwar auf ein solches Gerät, bei dem in einem rohrförinigen Gehäuse die Hohlladungen untergebracht sind.
  • Es sind für einmalige Verwendung geeignete, mit geformten Ladungen ausgestattete Perforiergeräte bekannt, die durch eine RohrleitÜng eingeführt werden und bei der Detonation der Ladungen zerfallen, so daß die Bruchstücke in dem Bohrloch zurückbleiben. Bei einer Ausführungsforin dieser Art von Perforiergeräten sind die Ladungen in besonderen, flüssigkeitsdichten und dünnwandigen Kapseln angeordnet, die auf geeignete Weise miteinander verbunden sind und eine Kette von Ladungen bilden. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Ladungen in einem flüssigkeitsdichten, zerbrechlichen, dünnwandigen Gehäuse untergebracht. Diese Ausführungsformen befriedigen in gewissem Umfang, jedoch entsteht immer eine bestimmte Menge von Rückständen der Behälter oder Gehäuse, die in dem Bohrloch zurückbleiben. Im allgemeinen haben diese Rückstände nur geringe Bedeutung; in einigen Fällen ist es jedoch wünschenswert, die anfallenden Rückstände so gering wie möglich zu halten.
  • Bei einem bekannten Vorschlag zur Verringerung der in dem Bohrloch verbleibenden Rückstände hat man die Verbindungen oder zerbrechlichen Gehäuse fortgelassen und die Hohlladungen in einem herausziehbaren Tragglied angeordnet. Die Verringerung der Rückstände fällt hierbei jedoch nicht ins Gewicht, da ihr größter Anteil bei der Zerstörung der Gehäuse der Hohlladungen selbst anfällt. Hinzu kommt, daß der Träger nach einer oder nach mehrfacher Verwendung durch die bei der Detonation der Ladungen entstehenden Explosionsdrücke bis zur Unbrauchbarkeit verformt wird. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem billigen Perforiergerät, bei dem der Anfall der in dem Bohrloch verbleibenden Rückstände so gering wie möglich gehalten wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Dicke der Gehäusewandung gegenüber den vorderen Enden der Ladungen durch Ausnehmungen der Außenseite verringert, um die Wirkung der Ladung zu erhöhen und die Entstehung eines nach außen gerichteten Grates zu begrenzen, der sich durch den durch die Detonation der Ladung erzeugten, den Wandungsteil geringerer Stärke durchdringenden Explosionsstrahl bildet.
  • Das erfindungsgemäße einfache und und billige, Gehäuse zeichnet sich dadurch aus, daß es wegen der geringfügig oder gar nicht vorstehenden Gerätes am Schußloch leicht herausziehbar ist und daß es die bei der Detonation der Ladungen entstehenden Rück- stände aufnimmt.
  • Die Außenfläche des Gehäuses kann mit einer konkaven oder mit einer einen Mantelteil eines Zylinders bildenden Ausnehmung ausgestattet sein. Die Ausgestaltung und die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Perforiergerätes ergeben sich aus den Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsforin der Erfindung darstellen.
  • Fig. 1 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Perforiergerätes; Fig. 2 ist ein Längsschnitt eines Teiles in Fig. 1. gezeigten Perforiergerätes in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch einen Teil des Gehäuses gemäß Fig. 2 nach erfolgter Detonation der Ladung.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines verrohrten Bohrloches 10, das die Erdformationen 11 und 12 durchdringt, wobei die Erdformation 12 die zu untersuchende Formation bildet. Ein Rohrstrang 14 erstreckt sich von der Erdoberfläche abwärts bis züi einem Punkt oberhalb der Formation 12, wobei der zwischen dem unteren Ende des Rohrstranges 14 und dem verrohrten Bohrloch 10 bestehende Rinraum durch eine übliche Packung 15 in geeigneter Weise abgedichtet ist. Das erfindungsgemäße Perforiergerät 16 befindet sich im Bereich der zu untersuchenden Erdformation 12 und besteht aus einem Kabelkopf 17, einem üblichen ringförmigen Gehäusezwischenstück 18, einem rohrförnügen Gehäuse 19 und aus einem Abschlußstück 20, das das Gehäuseende vollkommen abschließt. Das Gehäuse-Zwischenstück 18 und das Abschlußstück 20 sind mit dem Gehäuse 19 flüssigkeitsdicht verbunden, so daß das Gehäuse gegenüber den im Bohrloch befindlichen Flüssigkeiten abgedichtet und in seinem Inneren unter einem geeigneten Druck, beispielsweise Atmosphärendruck, steht. Das Gehäuse 19 kann aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das einen ausreichenden Widerstand gegenüber den im Bohrloch herrschenden Drücken besitzt und eine Zerstörung oder eine unerwünschte Verformung bei der Betätigung des Perforiergerätes verhindert.
  • Das Gerät 16 wird durch das Bohrloch in eine Stellung im Bereich - der zu untersuchenden Erdformation 12 abgesenkt und durch den Rohrstrang 14 mittels einer nicht dargestellten, auf der Bodenoberfläche befindlichen Winde durch ein bewehrtes elektrisches Kabel 21 aufwärts gezogen, das zwischen der Winde und dem Kabelkopf 17 angeordnet ist. Es können nicht dargestellte geeignete Mittel vorgesehen sein, um das Gerät, beispielsweise mittels geeigneter Zentriervorrichtungen, in der Mitte des Bohrloches zu halten. Es können aber auch Dezentriermittel, beispielsweise eine Feder oder eine magnetische Orientiervorrichtung, vorgesehen sein, um das Gerät in exzentrischer Lage zu halten.
  • Im Abstand voneinander sind in dem Gehäuse 19 eine Vielzahl von üblichen Hohlladungen 22 angeordnet, die zum Zwecke der Zündung mit Zündmitteln 23, beispielsweise einer Zündschnur, verbunden sind. Eine Zündkappe 24 für die Zündschnur ist über das elektrische Kabel 21 mit einem nicht dargestellten, auf der Erdoberfläche angeordneten Schalter verbunden, so daß die Zündung der Ladungen 22 elektrisch auf bekannte Weise eingeleitet werden kann.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht das Gehäuse 19 aus einem dünnwandigen Rohr, das eine Hohlladung 22 mit einer Längsachse 28 aufnimmt, die senkrecht zu der Längsachse 28a des Gehäuses liegt. In der Fig. 2 ist lediglich ein Teil des Gehäuses mit einer Ladung gezeigt; es können ähnlich angeordnete Ladungen in anderen Teilen des Gehäuses angeordnet sein, wobei die Ladungen auf der Länge des Gehäuses derart verteilt sind, daß sie in üblicher Art in eine oder mehrere Richtungen weisen.
  • Die Hohlladung 22 besitzt einen länglichen hohlen Mantel 25, der einen vorderen rohrförmigen Teil 26 und einen rückwärtigen kegelstumpfartigen, dünnwandigen Teil 27 besitzt, der sich von dem rohrförmigen Teil 26 längs der Achse 28 verjüngt. Das vordere Ende 29 des rohrförmigen Teils 26 ist gemäß Fig. 3 kurvenförmig ausgebildet, um sich der Kurvenform der inneren Wandung 33 des Gehäuses anzupassen. Am rückwärtigen Ende des Mantels 25 ist eine halbzylindrische . Ausnehmung 30 vorgesehen, die quer zur Längsachse 28 der Ladung verläuft und eine Zündschnur 23 aufnimmt. Der Mantel 25 ist mit der in der Ausnehmung 30 liegenden Zündschnur gleitend in dem Gehäuse 19 angeordnet.
  • Der Mantel 25 ist mittels eines Befestigungsorgans 31 in dem Gehäuse festgelegt. Das Befestigungsorgan 31 besitzt einen Ring32a, der den vorderen rohrförmigen Teil26 aufnimmt und mit ihm auf geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißung, verbunden ist. Von dem, unteren Ende des Ringes 32 a ragt ein Arm 32 b vor, der in Richtung auf den unterhalb des vorderen Endes 29 des Rohrteiles 26 befindliehen Wandungsteil des Gehäuses 19 verläuft und einen nach abwärts gerichteten Ansatz 32c besitzt, der an; der Innenwandung 33 des Gehäuses anliegt. Eine in dem unteren Ende des Ansatzes 32 c angeordnete Gewindebohrung wird auf eine Seitenöffnung 35 in der Gehäusewandung ausgerichtet, so daß ein Befestigungsglied 36, beispielsweise eine Schraube, die Kapsel 25 in fester Lage innerhalb des Gehäuses unter Anlage des Außenendes 29 an der Innenfläche 33 hält. Solange das Befestigungsglied 36 in die Gewindebohrung 34 eingreift, ist die Ladung 22 in ihrer Lage innerhalb des Gehäuses fixiert.
  • Die hohle Kapsel 25 ist im wesentlichen mit Explosivstoff 37 angefüllt und ein kleiner Zündsatz 38 zwischen der Zündschnur 23 und dem rückwärtigen Ende der Explosivladung 37 angeordnet. Als Explosivstoff kann an sich übliches Material verwendet werden. Bei gegebener Größe der Kapsel 25 kann die Menge des Sprengstoffes durch eine am Ende offene konische Einlage 40 verringert werden, die in den rückwärtigen Teil 27 der Kapsel eingepaßt ist. Selbstverständlich kann die* Größe und die Form der Einlage 40 oder der Kapsel 25 variiert werden, um an jeden beliebigen Sprengstoff angepaßt zu werden. Die Vorderseite des Sprengstoffes 37 weist einen konischen Hohlraum auf, der mit einer Metalleinlage 41, beispielsweise aus Kupfer, in üblicher Weise ausgekleidet ist.
  • Erfindunggemäß ist ein Teil des Gehäuses 19, benachbart zum vorderen Ende des ausgekleideten Hohlraums ausgeschnitten, wie es am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, um eine Aus- oder Hohlrundung zu bilden, die unmittelbar in Richtung des Durchdringungsstrahls, der bei der Explosion der Ladung des Perforiergerätes erzeugt wird, gelegen ist. Vorzugsweise wird die Hohlrundung 42 durch ein Mantelstück eines imaginären Zylinders, dessen Achse 44 senkrecht zur und in einer Ebene mit der Längsachse 28 der Ladung liegt, gebildet. Die genaue Form der Hohlrundung kann so weit variiert werden, daß der Teil der Rundung, der durchschlagen wird, eine geeignete Stärke besitzt. Die Form und Größe der Hohlrundung und die Stärke der Geliäusewandung in dem ausgesparten Teil sind so zu wählen, daß sie einer Deformierung durch die in dem Bohrloch auftretenden Drücke widerstehen. Bei genau bemessener Stärke und Form der Aussparung liegt beira Durchschlagen des Explosivstrahles der Ladung der größere Teil des hierbei entstehenden Grates innerhalb des Zylinderumfanges der äußeren Gehäusewandung.
  • Im Betrieb wird das Perforiergerät 16 durch den Rohrstrang 14 abgesenkt, bis es sich im Bereich der zu untersuchenden Erdformation befindet; darauf werden die Ladungen 22 in bekannter Weise zur Explosion gebracht. Die Detonation jeder Ladung 22 erzeugt einen Durchdringungsstrahl, der den mittleren Teil der Ausrundung 42 durchschlägt. Um die Durchschlagöffiiung 46 herum entsteht ein Grat 45, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der von dem Umfang der Öffnung nach außen gerichtet ist und mit seinem größeren Teil innerhalb der Umfangsfläche des durch die äußere Wandung 43 des Gehäuses gebildeten Zylinders liegt. Kleine über die äußere Wandung des Gehäuses vorstehende Spitzen des Grates 45 werden leicht bei Berührung mit dem Rohrstrang 14 oder Gehäuse abgebrochen, wenn das Gerät nach oben gezogen wird. Die Bruchstücke der Kapsel 25 werden in dem Gehäuse 19 aufgenommen, so daß die Rückstände mit dem Gehäuse entfernt werden.
  • Die durch die detonierten Ladungen erzeugten Explosionsdrücke sind für eine kurze Zeitdauer so groß, daß sie das Gehäuse in einem durch die Linie 3-3 der Fig. 2 gekennzeichneten Bereich auszudehnen suchen und sich Ausbeulungen ergeben, wie sie aus Fig. 4 ersichtlich sind. Da sich jedoch bei dem zum Vorderende der Ladung benachbart liegenden ausgerundeten Gehäuseteil der Grat innerhalb des Umfanges der äußeren Gehäusewandung hält, wäre die Ausbeulung der einzige Faktor, der die Rückführung des Gehäuses durch einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Rohrstrang behindern könnte. Selbstverständlich ist es notwendig, diese Gehäuseausbetilung so zu steuern, daß das Gehäuse nicht durch den Explosionsdruck aufgerissen wird.
  • Die Ausbeulung des Gehäuses kann durch die Ab- stimmung des Verhältnisses des Gewichtes - des Sprengstoffes zu dem Abstand der Ladung von der inneren Gehäusewandung beeinilußt werden; wenn beispielsweise der Rohrstrang 14 einen Innendurchmesser von etwa 6,3 cm besitzt und der Durchmesser des Gehäuses etwa 5 cm beträgt, dann muß die Ausbeulung leicht unterhalb 1,3 cm gehalten werden. In der Praxis wird aus Sicherheitsgründen die Ausbeulung des Gehäuses so gering wie möglich gehalten.
  • Zur Steuerung der Ausbeulung läßt man beispielsweise in dem Gehäuse eine Fläche A offen. Dies ist die Fläche, die sich ergibt, wenn man die Querschnittsfläche der Kapsel in der durch die Linie 3-3 gegebenen Ebene von dem Innenquerschnitt des Gehäuses abzieht. Wenn das Gewicht des Sprengstoffes für eine gegebene Querschnittsfläche A erhöht wird, erhöht sich auch die Ausbeulung. Wenn die offene Querschnittsfläche bei. einem gegebenen Gewicht des Sprengstoffes verringert wird, steigt ebenfalls die Größe der Ausbeulung. Es wurde gefunden, daß bei Verringerung der offenen Querschnittsfläche A auf den Wert Null, daß Gehäuse aufreißt.
  • Die Ausrundung im Gehäuse kann dem Teilumfang eines Zylinders mit einem Durchmesser von etwa 6,3 cm entsprechen . bei einer Stärke des Gehäuses an der dünnsten Stelle von etwa 1,5 mm. Es wurde festgestellt, daß bei einer geringsten Stärke der Gehäusewandung von 1,5 mm das Perforiergerät Bohrlochdrücken von wenigstens 10 000 Psi widerstehen kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Rückholbares Hohlladungs-Schießgerät zum Perforieren der Bohrlochverrohrung, bestehend aus einem rohrförmigen Gehäuse, in dem die Ladungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gehäuseanordnung gegenüberden vorderen Enden der Ladungen (22) durch Ausnehmungen (42) an der Außenseite (43) verringert ist.
  2. 2. Gerät nach Ansprach 1, dadurch g pkennzeichnet, daß die Ausnehmungen (42) die Form einer Aushöhlung besitzen. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushöhlung durch ein Mantelstück eines imaginären Zylinders gebildet ist, dessen Achse senkrecht zur Längsachse (28 a) des Gehäuses (19) verläuft. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Ausnehmung (42) größer ist als der Umfang der durch die Explosion der Ladung (22) gebildeten Durchschlagsöffnung des Gehäuses (19), so daß der entstehende, nach außen gerichtete Grat (45) der Durchschlagsöffnung zufolge der verringerten Stärke der Gehäusewandung innerhalb der zylindrischen Oberfläche der äußeren Gehäusewandung (43) liegt.
DESCH27276A 1959-01-30 1960-01-15 Hohlladungs-Perforiergeraet fuer Bohrloecher Pending DE1110108B (de)

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DE (1) DE1110108B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11499401B2 (en) 2021-02-04 2022-11-15 DynaEnergetics Europe GmbH Perforating gun assembly with performance optimized shaped charge load
US11795791B2 (en) 2021-02-04 2023-10-24 DynaEnergetics Europe GmbH Perforating gun assembly with performance optimized shaped charge load

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11499401B2 (en) 2021-02-04 2022-11-15 DynaEnergetics Europe GmbH Perforating gun assembly with performance optimized shaped charge load
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