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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen einen Liner für einen Perforator zum Anordnen in einem Bohrloch und insbesondere (wenn auch nicht notwendigerweise ausschließlich) auf einen Liner, der aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellt ist.
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Hintergrund
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Kohlenwasserstoffe können aus Bohrlöchern produziert werden, die von der Oberfläche durch eine Vielzahl von produzierenden und nicht produzierenden Formationen gebohrt werden. Ein Bohrloch kann im Wesentlichen vertikal verlaufen oder versetzt sein. Nach der anfänglichen Bohrung eines Bohrlochs kann daran eine Vielzahl von Wartungsarbeiten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann im Bohrloch an der Schnittstelle von zwei lateralen Bohrlöchern oder an der Schnittstelle von einem lateralen Bohrloch und dem Hauptbohrloch eine laterale Verbindungsstelle hergestellt werden. Im Bohrloch kann eine Rohrtour hergestellt und zementiert werden. In die Rohrtour kann ein Liner eingehängt werden. Die Rohrtour kann durch Einsatz einer Perforationspistole oder eines Perforationswerkzeugs perforiert werden.
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Perforationswerkzeuge können explosive Ladungen umfassen, die zur Zündung detoniert werden, um ein Rohr zu perforieren und Perforationen oder Tunnel in eine unterirdische Formation, die sich in der Nähe des Bohrlochs befindet, zu erzeugen. Die Erzeugung einer großen Perforation in einem Rohr ohne wesentlichen Schutt ist gewünscht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht eines Bohrlochs, das ein Perforationswerkzeug mit einem Liner aus verschiedenen Materialien nach einem Aspekt umfasst.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Perforationswerkzeugs nach einem Aspekt.
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3 ist eine Querschnittsansicht einer Hohlladungsbaugruppe für ein Perforationswerkzeug nach einem Aspekt.
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Hohlladungs-Liners nach einem Aspekt.
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5 ist ein Diagramm eines Explosionsstrahls eines Hohlladungs-Liners nach einem Aspekt.
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Detaillierte Beschreibung
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Bestimmte Aspekte und Eigenschaften beziehen sich auf einen Hohlladungs-Liner für einen Bohrlochperforator. Der Liner kann parabelförmig sein und kann ein Einzel-Liner aus unterschiedlichen Materialien sein. Der Liner kann einen Spitzenabschnitt, der aus einem ersten Material hergestellt ist, und einen Randabschnitt, der aus einem zweiten Material hergestellt ist, umfassen. Der Spitzenabschnitt, der aus dem ersten Material hergestellt wird, kann eine gewünschte Leistung bei der Bildung eines Strahls zur Erzeugung einer großen Perforation bereitstellen.
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Der Randabschnitt, der aus dem zweiten Material hergestellt ist, kann zu weniger Schutt nach der Perforation führen. In einigen Aspekten umfasst das erste Material Kupfer und das zweite Element umfasst Messing.
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Das erste Material, aus dem der Spitzenabschnitt des Liners hergestellt ist, kann andere Materialien als und zusätzliche Materialien zu Kupfer umfassen. Beispiele für geeignete Materialien für das erste Material umfassen Uran, Blei, Stahl, Gold und Silber. Jedes Material mit einer Dichte größer als 7,5 Gramm pro Kubikzentimeter kann zur Einbeziehung in das erste Material geeignet sein.
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Das zweite Material, aus dem der Randabschnitt des Liners hergestellt ist, kann andere Materialien als und zusätzliche Materialien zu Messing umfassen. Beispiele für geeignete Materialien für das zweite Material umfassen Aluminium, Zink und Blei. Jedes Material, das aufgrund einer Kraft in kleine Fragmente zerbrechen kann, kann zur Einbeziehung in das zweite Material geeignet sein.
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In einigen Aspekten sind der Spitzenabschnitt und der Randabschnitt des Liners nicht miteinander verbunden. Der Spitzenabschnitt und der Randabschnitt können sich jedoch berühren und zum Beispiel durch Überschneidung innerhalb einer Hohlladungsbaugruppe miteinander gekoppelt sein. In anderen Aspekten sind der Spitzenabschnitt und der Randabschnitt miteinander verbunden, zum Beispiel durch Zusammenlöten unter Verwendung eines geeigneten Lötmaterials (z. B. Silber).
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Das erste Material kann bei der Erzeugung von großen Perforationslöchern nützlich sein, und das zweite Material kann in relativ kleine Fragmente zerbrechen. Die Verwendung eines Hohlladungs-Liners nach bestimmten Aspekten kann zur Erzeugung eines Perforationslochs mit einer erhöhten Größe im Bohrlochrohr ohne das Einbringen einer wesentlichen Schuttmenge führen. Mit einem Perforationsloch mit einer erhöhten Größe können ein Durchflussbereich pro linearem Fuß der Perforationen hinzugefügt werden, die Geschwindigkeit, mit der Kohlenwasserstoffe in das Bohrloch eindringen, reduziert werden, und Versandungsprobleme beim Produzieren aus lockeren Formationen kontrolliert werden.
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Diese veranschaulichenden Aspekte und Beispiele werden dargelegt, um den Leser in den hier besprochenen allgemeinen Gegenstand einzuführen, und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der offenbarten Konzepte zu beschränken. Die folgenden Abschnitte beschreiben verschiedene zusätzliche Eigenschaften und Beispiele mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente anzeigen und Richtungsangaben verwendet werden, um die veranschaulichenden Aspekte zu beschreiben, wobei die veranschaulichenden Aspekte nicht dazu bestimmt sind, die vorliegende Offenbarung zu beschränken.
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1 zeigt ein Beispiel für ein Bohrloch-Wartungssystem 10, das einen Hohlladungs-Liner umfasst, der aus unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Das System 10 umfasst einen Wartungsturm 16, der über und um ein Bohrloch 12 verläuft, das in eine unterirdische Formation 14 eindringt, um Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, Kohlenwasserstoffe zu lagern, Kohlendioxid zu entsorgen oder ähnliches. Das Bohrloch 12 kann unter Verwendung jeder geeigneten Bohrtechnik in die unterirdische Formation 14 gebohrt werden. Während in 1 ein vertikaler Verlauf von der Oberfläche dargestellt ist, kann das Bohrloch 12 in anderen Beispielen über mindestens einige Abschnitte des Bohrlochs 12 abweichend, horizontal oder gebogen verlaufen. Das Bohrloch 12 kann ausgekleidet sein, ein offenes Loch sein, eine Verrohrung umfassen und kann ein Loch im Boden mit einer Vielzahl von Formen oder Geometrien umfassen.
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Der Wartungsturm 16 kann ein Bohrturm, ein Komplettierungsturm, ein Aufwältigungsturm, ein Wartungsturm oder ein sonstiges Mastbauwerk oder eine Kombination daraus sein. Der Wartungsturm 16 kann einen Arbeitsstrang 18 im Bohrloch 12 stützen, wobei in anderen Beispielen eine andere Struktur den Arbeitsstrang 18 stützen kann. Zum Beispiel kann ein Injektorkopf eines Rohrwendelaufbaus den Arbeitsstrang 18 stützen. In einigen Aspekten kann der Wartungsturm 16 einen Derrick-Kran mit einem Turmboden umfassen, durch den der Arbeitsstrang 18 vom Wartungskran 16 nach unten in das Bohrloch 12 verläuft. Pfeiler, die bei einigen Ausführungen nach unten in den Meeresboden verlaufen, können den Wartungsturm 16 stützen. Alternativ kann der Wartungsturm 16 durch Säulen gestützt werden, die auf Schwimmkörpern oder Pontons (oder beiden) aufliegen, die unter der Wasseroberfläche mit Ballast beladen sind, was als halb-tauchfähige Plattform oder halb-tauchfähiger Turm bezeichnet werden kann. An einer Offshore-Position kann eine Umhüllung vom Wartungsturm 16 ausgehen, um Meereswasser abzuhalten und Rückläufe der Bohrflüssigkeit aufzunehmen. Andere mechanische Mechanismen, die nicht dargestellt sind, können das Einlaufen und Zurückziehen des Arbeitsstrangs 18 im Bohrloch 12 steuern. Beispiele für diese weiteren mechanischen Mechanismen umfassen ein Hebewerk, das mit einer Hebevorrichtung, einer Slickline-Einheit oder einer Wireline-Einheit, einschließlich einer Windenvorrichtung, gekoppelt ist, ein anderes Wartungsfahrzeug und eine Rohrwendeleinheit.
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Der Arbeitsstrang 18 kann eine Transportvorrichtung 30, ein Perforationswerkzeug 32 und andere Werkzeuge oder Unterbaugruppen (nicht dargestellt) umfassen, die über oder unter dem Perforationswerkzeug 32 angeordnet sind. Die Transportvorrichtung 30 kann eine Slickline, einen Rohrwendel, einen Strang aus verbundenen Rohren, eine Wireline und andere Transportmittel für das Perforationswerkzeug 32 umfassen. Das Perforationswerkzeug 32 kann eine oder mehrere explosive Ladungen umfassen, die zur Explosion ausgelöst werden können, um ein Rohr (falls vorhanden) zu perforieren, die Wand eines Bohrlochs 12 zu perforieren und Perforationen oder Tunnel nach außen in die Formation 14 zu bilden. Die Perforierung kann die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus der Formation 14 zur Produktion an der Oberfläche, die Lagerung von Kohlenwasserstoffen, die in die Formation 14 fließen, oder die Entsorgung von Kohlendioxid in der Formation 14 fördern.
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2 zeigt durch eine perspektivische Ansicht ein Beispiel für ein Perforationswerkzeug 32, das einen Hohlladungs-Liner umfasst, der aus unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Das Perforationswerkzeug 32 umfasst eine oder mehrere explosive Hohlladungsbaugruppen 50. Das Perforationswerkzeug 32 kann einen Werkzeugkörper (nicht dargestellt) umfassen, der die Hohlladungsbaugruppen 50 umfasst und diese vor der Perforation gegenüber der Untertageumgebung schützt und abdichtet. Eine Oberfläche des Werkzeugkörpers kann in der Nähe der Hohlladungsbaugruppen 50 gebohrt oder abgesenkt oder beides sein, um eine einfache Perforation des Werkzeugkörpers durch Zünden der Hohlladungsbaugruppen 50 zu fördern. Der Werkzeugkörper kann aus verschiedenen Metallmaterialien konstruiert sein. Der Werkzeugkörper kann aus einer oder mehreren Arten von Stahl, einschließlich Edelstahl, Chromstahl und anderen Stählen, konstruiert sein. Alternativ kann der Werkzeugkörper aus anderen Nichtstahl-Metallen oder Metalllegierungen konstruiert sein.
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Die Hohlladungsbaugruppen 50 können in einer ersten Ebene senkrecht zur Achse des Werkzeugkörpers angeordnet sein, und zusätzliche Ebenen oder Reihen mit zusätzlichen Hohlladungsbaugruppen 50 können über und unter der ersten Ebene positioniert sein. In einem Beispiel können vier Hohlladungsbaugruppen 50 in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Werkzeugkörpers und 90 Grad auseinander angeordnet sein. In einem anderen Beispiel können drei Hohlladungsbaugruppen 50 in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Werkzeugkörpers und 120 Grad auseinander angeordnet sein. In anderen Beispielen können jedoch mehr Hohlladungsbaugruppen in der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Werkzeugkörpers angeordnet sein. Die Richtung der Hohlladungsbaugruppen 50 kann um etwa 45 Grad zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene versetzt sein, um eine dichtere Anordnung der Hohlladungsbaugruppen 50 innerhalb des Werkzeugkörpers zu fördern.
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Die Richtung der Hohlladungsbaugruppen 50 kann um etwa 60 Grad zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene versetzt sein, um eine dichtere Anordnung der Hohlladungsbaugruppen 50 innerhalb des Werkzeugkörpers zu fördern.
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Eine Rahmenstruktur (nicht dargestellt) kann im Werkzeugkörper beinhaltet sein und kann die Hohlladungsbaugruppen 50 in Ebenen halten, ausgerichtet in einer bevorzugten Richtung, und mit entsprechenden winkligen Beziehungen zwischen den Reihen. In einigen Aspekten ist eine Zündschnur mit jeder der Hohlladungsbaugruppen 50 verbunden, um die Hohlladungsbaugruppen 50 zu zünden. Wenn das Perforationswerkzeug 32 mehrere Ebenen oder Reihen mit Hohlladungsbaugruppen 50 umfasst, kann die Zündschnur an der Mittelachse des Werkzeugkörpers angeordnet sein. Die Zündschnur kann mit einer Zündvorrichtung verbunden sein, die durch ein elektrisches Signal oder einen mechanischen Impuls oder durch ein anderes Auslösesignal ausgelöst wird. Wenn der Zünder aktiviert wird, kann sich eine Zündung über das Zündkabel an jede der Hohlladungsbaugruppen 50 ausbreiten, um jede der Hohlladungsbaugruppen 50 im Wesentlichen zur gleichen Zeit zu zünden.
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3 zeigt im Querschnitt ein Beispiel für eine Hohlladungsbaugruppe 50. Die Hohlladungsbaugruppe umfasst ein Gehäuse 52, einen Liner 54 und ein explosives Material 56, das sich zwischen Liner 54 und Gehäuse 52 befindet. Der Liner 54 kann ein parabelförmiger Liner sein. In einigen Aspekten umfasst die Hohlladungsbaugruppe 50 den Einzel-Liner 54. Der Liner 54 umfasst einen Spitzenabschnitt 60 und einen Randabschnitt 62. Der Spitzenabschnitt 60 kann eine Öffnung 64 aufweisen. Die Größe der Öffnung 64 kann variieren, zum Beispiel von null Zoll (d. h. keine Öffnung) bis ein Zoll. In einigen Aspekten ist das Randabschnitt 62 mit dem Gehäuse 52 verbunden. Der Spitzenabschnitt 60 und der Randabschnitt 62 müssen sich nicht überlappen und müssen nicht miteinander verbunden sein.
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4 zeigt im Querschnitt ein Beispiel für den Liner 54. Der Spitzenabschnitt 60 und der Randabschnitt 62 können die gleiche Dicke haben, oder sie können eine unterschiedliche Dicke haben. Ein Beispiel für eine durchschnittliche Dicke eines Spitzenabschnitts 60 und eines Randabschnitts 62 ist 0,032 Zoll im Bereich von 0,017 Zoll bis 0,047 Zoll.
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Der Spitzenabschnitt 60 und der Randabschnitt 62 des Liners können aus unterschiedlichen Materialien konstruiert werden. Der Spitzenabschnitt 60 kann aus einem Material konstruiert werden, das die Erzeugung von großen Perforationslöchern ermöglicht, und der Randabschnitt 62 kann aus einem Material konstruiert werden, das zu einer Reduzierung von Schutt während oder nach der Perforation führt. Zum Beispiel kann der Spitzenabschnitt 60 aus Kupfer konstruiert werden, und der Randabschnitt 62 kann aus Messing konstruiert werden. Beispiele für andere Materialien, aus denen der Spitzenabschnitt 60 konstruiert werden kann, umfassen Uran, Blei, Stahl, Gold und Silber. Jedes Material mit einer Dichte größer als 7,5 Gramm pro Kubikzentimeter kann ein geeignetes Material sein, aus dem der Spitzenabschnitt konstruiert werden kann. Beispiele für andere Materialien, aus denen der Randabschnitt 62 konstruiert werden kann, umfassen Aluminium, Zink und Blei. Jedes Material, das aufgrund einer Explosionskraft in kleine Fragmente zerbrechen kann, kann ein geeignetes Material sein, aus dem der Randabschnitt 62 konstruiert werden kann. In einigen Aspekten werden der Spitzenabschnitt 60 und der Randabschnitt 62 aus Materialien konstruiert, die einen bestimmten Prozentsatz an Messing enthalten. Zum Beispiel kann der Spitzenabschnitt 60 etwa 10% Messing enthalten, und der Randabschnitt 62 kann etwa 80% Messing enthalten.
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5 zeigt ein Beispiel eines Zündstrahls der Hohlladungsbaugruppe 50. Wenn eine Hohlladung in der Hohlladungsbaugruppe 50 gezündet wird, zum Beispiel durch die Ausbreitung einer Zündung von der Zündschnur zur Hohlladung, kann die Energie der Zündung entlang einer Explosionsfokusachse 58 konzentriert oder fokussiert werden, so dass ein Zündstrahl 70 erzeugt wird, der durch die gepunktete Linie angezeigt wird. Ein Abschnitt (z. B. das Spitzenabschnitt 60 in 3 und 4) des Hohlladungs-Liners 54 kann ein Projektil 72 formen, das durch die Zündenergie beschleunigt wird und die Spitze des Zündstrahls 70 bildet, wenn dieser in das Rohr eindringt. Das Projektil 72 kann ein dichtes Material umfassen, das effektiver eindringen kann als ein weniger dichtes Material. Ein anderer Abschnitt (z. B. der Randabschnitt 62 in 3 und 4) des Hohlladungs-Liners 54 kann ein Geschoss 74 formen, das sich langsamer bewegt und hinter dem Projektil 72 zurückbleibt. Das Geschoss 74 kann ein Material umfassen, das einfacher auseinander bricht und die Menge an Schutt aufgrund der Perforationstätigkeit reduziert.
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Die vorstehende Beschreibung von bestimmten Aspekten, einschließlich veranschaulichender Aspekte, wurde nur zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt und ist nicht abschließend und beschränkt die Offenbarung nicht auf die genau offenbarten Formen. Zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Anwendungen davon sind Fachleuten auf dem Gebiet offenkundig, ohne dabei vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.
