DE112013007251T5

DE112013007251T5 - Hohlladungseinlage mit Falz um die Öffnung

Info

Publication number: DE112013007251T5
Application number: DE112013007251.3T
Authority: DE
Inventors: Jerry Leroy Walker; Jason Paul Metzger
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2016-03-31
Also published as: GB201519592D0; GB2530674B; AR096973A1; US20160123709A1; US10161724B2; GB2530674A; WO2015009312A1

Abstract

Es wird eine Hohlladungseinlage für einen Hohlladungssatz bereitgestellt. Der Hohlladungssatz umfasst ein Gehäuse, eine Einlage und Sprengstoff, der sich zwischen dem Gehäuse und der Einlage befindet. Die Einlage umfasst einen Scheitelabschnitt, der eine Öffnung aufweist und der einen Falz um die Öffnung herum definiert. Der Sprengstoff stützt den Scheitelabschnitt ab.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Einlage für einen Perforator, der sich in einem Bohrloch befinden soll, und genauer gesagt (jedoch nicht unbedingt ausschließlich) eine Einlage, die in einem Scheitelabschnitt der Einlage einen Falz um eine Öffnung herum aufweist.
HINTERGRUND
Kohlenwasserstoffe können aus Bohrlöchern gefördert werden, die von der Oberfläche aus durch diverse fördernde und nicht fördernde Formationen hindurch gebohrt werden. Ein Bohrloch kann im Wesentlichen senkrecht sein oder kann versetzt sein. Diverse Versorgungsvorgänge können an einem Bohrloch ausgeführt werden, nachdem es anfänglich gebohrt wurde. Beispielsweise kann eine seitliche Verbindung in dem Bohrloch am Kreuzungspunkt von zwei seitlichen Bohrlöchern oder am Kreuzungspunkt eines seitlichen Bohrlochs mit dem Hauptbohrloch eingesetzt werden. Ein Rohrstrang kann in das Bohrloch eingesetzt und darin zementiert werden. Eine Einlage kann in den Rohrstrang eingehängt werden. Der Rohrstrang kann durch Zünden einer Durchschlagkanone oder eines Durchschlagwerkzeugs durchgeschlagen werden.
Die Durchschlagwerkzeuge können Sprengsätze umfassen, die zur Detonation gebracht werden, um zu zünden, um eine Verrohrung zu durchschlagen und Durchschläge oder Tunnel in einer unterirdischen Formation zu bilden, die sich in der Nähe des Bohrlochs befindet. Das Erstellen eines großen Durchschlags in der Verrohrung ist wünschenswert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Bohrlochs, das ein Durchschlagwerkzeug umfasst, das eine Einlage aufweist, die um eine Einlageöffnung herum einen Falz definiert, gemäß einem Aspekt.
2 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Durchschlagwerkzeugs gemäß einem Aspekt.
3 eine Querschnittsansicht einen Hohlladungssatz für ein Durchschlagwerkzeug gemäß einem Aspekt.
4 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Hohlladungseinlage, die von Sprengstoff abgestützt wird, gemäß einem Aspekt.
5 ein Diagramm eines Sprengstrahls aus einem Hohlladungssatz gemäß einem Aspekt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bestimme Aspekte und Merkmale betreffen eine Hohlladungseinlage für einen Bohrungsperforator. Die Einlage kann parabolisch gestaltet sein, und sie kann in der Einlage einen Radius um eine Öffnung herum aufweisen. Der Radius kann in die Einlage gefalzt sein und kann von Sprengstoff abgestützt werden. Die gefalzten und abgestützten Einlageabschnitte können eine Rückwärtsdetonationswelle verursachen, die das Einlagenmaterial verteilen kann, bis ein hohler oder ringförmiger Strahl entsteht, der ein größeres Loch durch die Verrohrung erstellen kann, um einen größeren Strömungsquerschnitt zum Eintritt von Kohlenwasserstoffen in ein Bohrloch bereitzustellen.
Die Verwendung eines Hohlladungssatzes mit einer Hohlladungseinlage gemäß bestimmten Aspekten, um eine Verrohrung durchzuschlagen, kann die Geschwindigkeit reduzieren, mit der Kohlenwasserstoffe in das Bohrloch eindringen, und kann dabei helfen, Versandungsprobleme zu kontrollieren, wenn Kohlenwasserstoffe aus unbefestigten Formationen gefördert werden.
Diese erläuternden Aspekte und Beispiele werden angegeben, um den Leser mit dem allgemeinen Thema vertraut zu machen, das hier behandelt wird, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der offenbarten Konzepte einzuschränken. Die folgenden Abschnitte beschreiben diverse zusätzliche Merkmale und Beispiele mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen die gleichen Zahlen die gleichen Elemente angeben und Richtungsbeschreibungen verwendet werden, um die erläuternden Aspekte zu beschreiben, jedoch ebenso wie die erläuternden Aspekte nicht dazu verwendet werden sollten, die vorliegende Offenbarung einzuschränken.
1 bildet ein Beispiel eines Bohrlochversorgungssystems 10 ab, das eine Hohlladungseinlage umfasst, die einen gefalzten und abgestützten Abschnitt aufweist. Das System 10 umfasst ein Versorgungsgestell 16, das sich über einem Bohrloch 12 und um dieses herum erstreckt, das in eine unterirdische Formation 14 zum Abbauen von Kohlenwasserstoffen, zum Lagern von Kohlenwasserstoffen, zum Entsorgen von Kohlendioxid oder dergleichen eindringt. Das Bohrloch 12 kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Bohrtechnik in die unterirdische Formation 14 gebohrt werden. Obwohl es in 1 gezeigt wird, wie es sich senkrecht von der Oberfläche aus erstreckt, kann das Bohrloch 12 bei anderen Beispielen über mindestens einige Abschnitte des Bohrlochs 12 abgelenkt, waagerecht oder gekrümmt sein. Das Bohrloch 12 kann verrohrt sein, kann unverschalt sein, kann Rohrleitungen enthalten und kann ein Loch im Boden umfassen, das diverse Formen oder Geometrien aufweist.
Das Versorgungsgestell 16 kann ein Bohrgestell, ein Komplettierungsgestell, ein Aufwältigungsgestell, ein Versorgungsgestell oder eine andere Maststruktur oder eine Kombination davon sein. Das Versorgungsgestell 16 kann einen Arbeitsstrang 18 in dem Bohrloch 12 abstützen, doch bei anderen Beispielen kann eine andere Struktur den Arbeitsstrang 18 abstützen. Beispielsweise kann ein Injektorkopf eines Rohrwendelaufbaus den Arbeitsstrang 18 abstützen. Bei einigen Aspekten kann das Versorgungsgestell 16 einen Bohrturm mit einer Arbeitsbühne umfassen, durch die sich der Arbeitsstrang 18 von dem Versorgungsgestell 16 aus nach unten in das Bohrloch 12 erstreckt. Das Versorgungsgestell 16 kann von Pfeilern abgestützt werden, die sich bei einigen Umsetzungen bis auf einen Meeresboden nach unten erstrecken. Alternativ kann das Versorgungsgestell 16 von Säulen abgestützt werden, die auf Schiffskörpern oder Pontons (oder beiden) stehen, die unter der Wasseroberfläche ballastiert sind, was man als halbversenkbare Plattform oder Ausrüstung bezeichnen kann. An einem küstennahen Standort kann sich eine Verrohrung von dem Versorgungsgestell 16 aus erstrecken, um Meerwasser auszuschließen und Bohrfluidrückläufe einzugrenzen. Andere mechanische Vorrichtungen, die nicht gezeigt werden, können das Einschieben und Entnehmen des Arbeitsstrangs 18 in bzw. aus dem Bohrloch 12 steuern. Beispiele dieser anderen mechanischen Vorrichtungen umfassen ein Hebewerk, das mit einem Hebegerät gekoppelt ist, eine Schlickleitungseinheit oder eine Drahtleitungseinheit, die ein Haspelgerät umfasst, ein anderes Versorgungsfahrzeug und eine Rohrwendeleinheit.
Der Arbeitsstrang 18 kann eine Zuführung 30, ein Durchschlagwerkzeug 32 und andere Werkzeuge oder Unterbaugruppen (nicht gezeigt) umfassen, die sich über oder unter dem Durchschlagwerkzeug 32 befinden. Die Zuführung 30 kann eines von einer Schlickleitung, einem Rohrwendel, einem Strang von gegliederten Rohren, einer Drahtleitung und anderen Zuführungen für das Durchschlagwerkzeug 32 umfassen. Das Durchschlagwerkzeug 32 kann eine oder mehrere Sprengsätze umfassen, die ausgelöst werden können, um zu explodieren, um (gegebenenfalls) eine Verrohrung durchzuschlagen, eine Wand des Bohrlochs 12 durchzuschlagen und Durchschläge oder Tunnel in die Formation 14 hinein zu bilden. Das Durchschlagen kann das Abbauen von Kohlenwasserstoffen aus der Formation 14 zur Förderung an die Oberfläche, das Lagern von Kohlenwasserstoffen, die man in die Formation 14 fließen lässt, oder das Entsorgen von Kohlendioxid in der Formation 14 begünstigen.
2 bildet ein eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Durchschlagwerkzeugs 32 ab, das eine Hohlladungseinlage mit einem gefalzten und abgestützten Abschnitt umfasst. Das Durchschlagwerkzeug 32 umfasst einen oder mehrere explosionsfähige Hohlladungssätze 50. Das Durchschlagwerkzeug 32 kann einen Werkzeugkörper (nicht gezeigt) umfassen, der die Hohlladungssätze 50 enthält und sie gegenüber der Untertageumgebung vor dem Durchschlagen schützt und abdichtet. Eine Oberfläche des Werkzeugkörpers kann in der Nähe der Hohlladungssätze 50 gebohrt oder angesenkt oder beides sein, um die Durchschlagfähigkeit des Werkzeugkörpers durch eine Detonation der Hohlladungssätze 50 zu begünstigen. Der Werkzeugkörper kann aus diversen Metallmaterialien bestehen. Der Werkzeugkörper kann aus einer oder mehreren Arten von Stahl bestehen, wozu Edelstahl, Chromstahl und andere Stähle gehören. Alternativ kann der Werkzeugkörper aus anderen nicht stahlartigen Metallen oder Metalllegierungen bestehen.
Die Hohlladungssätze 50 können in einer ersten Ebene rechtwinklig zur Achse des Werkzeugkörpers angeordnet sein, und zusätzliche Ebenen oder Reihen von zusätzlichen Hohlladungssätzen 50 können über und unter der ersten Ebene positioniert sein. Bei einem Beispiel können sich vier Hohlladungssätze 50 in der gleichen Ebene rechtwinklig zur Achse des Werkzeugkörpers und um 90 Grad beabstandet befinden. Bei einem anderen Beispiel können sich drei Hohlladungssätze 50 in der gleichen Ebene rechtwinklig zur Achse des Werkzeugkörpers und um 120 Grad beabstandet befinden. Bei anderen Beispielen können sich jedoch mehrere Hohlladungssätze in der gleichen Ebene rechtwinklig zur Achse des Werkzeugkörpers befinden. Die Richtung der Hohlladungssätze 50 kann zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene um 45 Grad versetzt sein, um eine dichtere Anordnung der Hohlladungssätze 50 innerhalb des Werkzeugkörpers zu begünstigen. Die Richtung der Hohlladungssätze 50 kann zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene um 60 Grad versetzt sein, um eine dichtere Anordnung der Hohlladungssätze 50 innerhalb des Werkzeugkörpers zu begünstigen.
Eine Rahmenstruktur (nicht gezeigt) kann in dem Werkzeugkörper enthalten sein, der die Hohlladungssätze 50 in Ebenen, die in einer bevorzugten Richtung orientiert sind, und mit geeigneten Winkelbeziehungen zwischen den Reihen zurückhält. Bei einigen Aspekten ist eine Detonationszündschnur mit jedem der Hohlladungssätze 50 gekoppelt, um die Hohlladungssätze 50 zur Detonation zu bringen. Wenn das Durchschlagwerkzeug 32 mehrere Ebenen oder Reihen von Hohlladungssätzen 50 umfasst, kann die Detonationszündschnur auf der Mittelachse des Werkzeugkörpers angeordnet sein. Die Detonationszündschnur kann mit einer Detonationsvorrichtung gekoppelt sein, die durch ein elektrisches Signal oder einen mechanischen Impuls oder durch ein anderes Auslösesignal ausgelöst wird. Wenn der Detonator aktiviert wird, kann sich eine Detonation über die Detonationszündschnur bis zu jedem der Hohlladungssätze 50 verbreiten, um jeden der Hohlladungssätze 50 im Wesentlichen gleichzeitig zur Detonation zu bringen.
3 bildet im Querschnitt ein Beispiel eines Hohlladungssatzes 50 gemäß einem Aspekt ab. Der Hohlladungssatz 50 umfasst ein Gehäuse 52, eine Einlage 54 und Sprengstoff 56, der sich zwischen der Einlage 54 und dem Gehäuse 52 befindet. Die Einlage 54 kann von dem Gehäuse 52 getrennt aber daran angebracht sein. Beispielsweise kann die Einlage 54 an dem Gehäuse 52 durch eine Klebstoffperle oder eine andere mechanische Vorrichtung angebracht sein.
Die Einlage 54 kann einen Scheitelabschnitt 55 und einen Randabschnitt 57 umfassen. Der Randabschnitt 57 kann mit dem Gehäuse 52 gekoppelt sein. Der Scheitelabschnitt 55 kann einen Radius umfassen, der eine Öffnung 58 in der Einlage 54 definiert. Die Größe der Öffnung 58 kann beispielsweise von 0,0001 Zoll bis 1 Zoll variieren. Ein Scheitelabschnitt der Einlage 54 um die Öffnung 58 herum definiert einen Falz 60. Beispielsweise kann ein Teil des Scheitelabschnitts derart ausgebildet sein, dass er nach oben gedreht ist, um den Falz 60 zu definieren. Bei einigen Aspekten ist der Falz 60 gekrümmt.
Der Sprengstoff 56 stützt die Einlage 54 einschließlich des Falzes 60 ab. Der Sprengstoff 56 stützt die Einlage 54 ab, indem er an einer Seite der Einlage 54 anliegt. Bei einigen Aspekten stützt der Sprengstoff 56 den Falz 60 ab, indem er bis zur Öffnung 58 in der Einlage 54 vorhanden ist. Die Einlage 54 kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen. Beispiele von geeigneten Materialien, aus denen die Einlage 54 hergestellt werden kann, umfassen Messing, Kupfer, Stahl, Aluminium, Zink, Blei und Uran (oder Kombinationen von diesen und anderen geeigneten Materialien).
4 bildet im Querschnitt einen Teil der Einlage 54 und des Sprengstoffs 56 ab. Der Sprengstoff 56 stützt die Einlage 54 bis zur Öffnung 58 ab. Der Falz 60 definiert einen gekrümmten Abschnitt 62 zwischen einem Öffnungsseitenabschnitt 64 der Einlage 54 und einem Gehäuseseitenabschnitt 66 der Einlage 54. Der Öffnungsseitenabschnitt 64 liegt näher an der Öffnung 58 als der Gehäuseseitenabschnitt 66. Der Öffnungsseitenabschnitt 64 kann vollständig von dem Sprengstoff 56 abgestützt werden. Der Öffnungsseitenabschnitt 64 kann sich in der gleichen Ebene wie der Gehäuseseitenabschnitt 66 befinden, und der gekrümmte Abschnitt 62 kann sich in einer anderen Ebene als der Öffnungsseitenabschnitt 64 und der Gehäuseseitenabschnitt 66 befinden. Beispielsweise kann sich der gekrümmte Abschnitt 62 unter dem Öffnungsseitenabschnitt 64 und dem Gehäuseseitenabschnitt 66 befinden. Der Öffnungsseitenabschnitt 64 kann sich von dem gekrümmten Abschnitt 62 aus in einer Richtung erstrecken, die im Allgemeinen in Richtung auf den Randabschnitt oder ansonsten in Richtung auf die Ebene, auf der sich der Randabschnitt befindet, geht.
Bei anderen Aspekten definiert der Falz 60 keine Krümmung. Beispielsweise kann der Falz 60 einen 90-Grad-Winkel zwischen dem Öffnungsseitenabschnitt 64 und dem Gehäuseseitenabschnitt 66 definieren, wobei ein mittlerer Abschnitt zwischen dem Öffnungsseitenabschnitt 64 und dem Gehäuseseitenabschnitt 66 definiert wird. Der mittlere Abschnitt kann sich auf einer anderen Ebene als der Öffnungsseitenabschnitt 64 und der Gehäuseseitenabschnitt 66 befinden.
5 bildet ein Beispiel eines Detonationsstrahls des Hohlladungssatzes 50 ab. Wenn die Hohlladung in dem Hohlladungssatz 50 zur Detonation gebracht wird, beispielsweise durch die Verbreitung einer Detonation von der Detonationszündschnur bis zur Hohlladung, kann die Energie der Detonation entlang einer Detonationsfokusachse 68 konzentriert oder fokussiert werden und einen Detonationsstrahl 70 bilden, der durch die gestrichelte Linie angegeben wird. Ein Abschnitt der Hohlladungseinlage 54 kann ein Projektil 72 bilden, das durch die Energie der Detonation beschleunigt wird und den vorderen Rand des Detonationsstrahls 70 bildet, wenn er in das Gehäuse eindringt. Ein anderer Abschnitt der Hohlladungseinlage 54 kann ein Geschoss 74 bilden, das sich langsamer bewegt und hinter dem Projektil 72 zurückbleibt. Unter Verwendung einer Hohlladungseinlage 54, die einen Abschnitt um eine Öffnung herum aufweist, der gefalzt ist und von Sprengstoff abgestützt wird, kann dazu beitragen, das Projektil 72 zu verbreiten und die Kraft von dem Projektil 72 derart zu konzentrieren, dass eine größere Durchschlagöffnung in einer Verrohrung entsteht.
Die vorstehende Beschreibung bestimmter Aspekte, einschließlich der abgebildeten Aspekte, wurde nur zur Erläuterung und Beschreibung vorgelegt und ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung auf die offenbarten genauen Formen einzuschränken. Zahlreiche Änderungen, Anpassungen und Verwendungen derselben werden für den Fachmann ersichtlich sein, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen.

Claims

Hohlladungssatz, umfassend: ein Gehäuse; eine Einlage, die einen Scheitelabschnitt umfasst, der eine Öffnung und einen Teil der Einlage um die Öffnung herum, der einen Falz definiert, aufweist; und Sprengstoff zwischen dem Gehäuse und dem Scheitelabschnitt, der den Scheitelabschnitt abstützt.
Hohlladungssatz nach Anspruch 1, wobei der Scheitelabschnitt Folgendes umfasst: einen Gehäuseseitenabschnitt; einen Öffnungsseitenabschnitt, der näher an der Öffnung als der Gehäuseseitenabschnitt liegt; und einen mittleren Abschnitt zwischen dem Öffnungsseitenabschnitt und dem Gehäuseseitenabschnitt, wobei sich der mittlere Abschnitt in einer anderen Ebene als der Gehäuseseitenabschnitt und der Öffnungsseitenabschnitt befindet.
Hohlladungssatz nach Anspruch 2, wobei der mittlere Abschnitt ein gekrümmter Abschnitt ist.
Hohlladungssatz nach Anspruch 2, wobei ein Teil des Sprengstoffs neben der Öffnung näher an einem Randabschnitt der Einlage, der mit dem Gehäuse verbunden ist, als der mittlere Abschnitt liegt.
Hohlladungssatz nach Anspruch 1, wobei sich der Teil der Einlage in Richtung auf einen Randabschnitt der Einlage, der mit dem Gehäuse verbunden ist, erstreckt.
Hohlladungssatz nach Anspruch 1, wobei sich der Sprengstoff an der Öffnung befindet.
Hohlladungssatz nach Anspruch 1, wobei der Sprengstoff den Scheitelabschnitt abstützt, indem er an einer Seite des Scheitelabschnitts anliegt.
Hohlladungssatz nach Anspruch 1, wobei sich der Hohlladungssatz in einem Durchschlagwerkzeug für Untertagevorgänge befindet.
Hohlladungseinlage für einen Untertage-Hohlladungssatz, wobei die Hohlladungseinlage Folgendes umfasst: einen Randabschnitt, der mit einem Gehäuse des Untertage-Hohlladungssatzes verbunden werden kann; einen Scheitelabschnitt, der eine Öffnung umfasst und der einen Falz um die Öffnung herum definiert; wobei der Scheitelabschnitt von dem Sprengstoff des Untertage-Hohlladungssatzes abgestützt werden kann.
Hohlladungseinlage nach Anspruch 9, wobei der Scheitelabschnitt Folgendes umfasst: einen Gehäuseseitenabschnitt; einen Öffnungsseitenabschnitt, der näher an der Öffnung als der Gehäuseseitenabschnitt liegt; und einen mittleren Abschnitt zwischen dem Öffnungsseitenabschnitt und dem Gehäuseseitenabschnitt, wobei sich der mittlere Abschnitt in einer anderen Ebene als der Gehäuseseitenabschnitt und der Öffnungsseitenabschnitt befindet.
Hohlladungseinlage nach Anspruch 10, wobei der mittlere Abschnitt ein gekrümmter Abschnitt ist.
Hohlladungseinlage nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Teil des Öffnungsseitenabschnitts in der Nähe der Öffnung näher an dem Randabschnitt als der mittlere Abschnitt liegt.
Hohlladungseinlage nach Anspruch 10, wobei sich der Öffnungsseitenabschnitt in Richtung auf den Randabschnitt erstreckt.
Hohlladungseinlage nach Anspruch 9, wobei sich der Untertage-Hohlladungssatz in einem Durchschlagwerkzeug für Untertagevorgänge befindet.
Durchschlagwerkzeug, umfassend: einen Hohlladungssatz, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse; eine Einlage, die einen Randabschnitt, der mit dem Gehäuse verbunden ist, und einen Scheitelabschnitt, der eine Öffnung aufweist und der einen Falz um die Öffnung herum definiert, aufweist; und Sprengstoff, der den Scheitelabschnitt abstützt.
Durchschlagwerkzeug nach Anspruch 15, wobei der Scheitelabschnitt Folgendes umfasst: einen Gehäuseseitenabschnitt; einen Öffnungsseitenabschnitt, der näher an der Öffnung als der Gehäuseseitenabschnitt liegt; und einen mittleren Abschnitt zwischen dem Öffnungsseitenabschnitt und dem Gehäuseseitenabschnitt, wobei sich der mittlere Abschnitt in einer anderen Ebene als der Gehäuseseitenabschnitt und der Öffnungsseitenabschnitt befindet.
Durchschlagwerkzeug nach Anspruch 16, wobei der mittlere Abschnitt ein gekrümmter Abschnitt ist.
Durchschlagwerkzeug nach Anspruch 16, wobei ein Teil des Sprengstoffs in der Nähe der Öffnung näher an dem Randabschnitt als der mittlere Abschnitt liegt.
Durchschlagwerkzeug nach Anspruch 16, wobei sich der Öffnungsseitenabschnitt in Richtung auf den Randabschnitt erstreckt.
Durchschlagwerkzeug nach Anspruch 15, wobei sich der Sprengstoff an der Öffnung befindet und den Scheitelabschnitt abstützt, indem er an einer Seite des Scheitelabschnitts anliegt.