DE112014006644T5

DE112014006644T5 - Verfahren zum Steuern von Energie im Inneren einer Perforationskanone unter Verwendung einer endothermen Reaktion

Info

Publication number: DE112014006644T5
Application number: DE112014006644.3T
Authority: DE
Inventors: Justine M. Davidson
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: US20170037712A1; US10337300B2; DE112014006644B4; WO2015171150A1

Abstract

Eine Bohrlochperforationskanone enthält ein Kanonengehäuse, eine Vielzahl von Ladungen, ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine endotherme chemische Reaktion zu generieren, um die potenzielle Energie (in Form von Temperatur oder Druck) des Kanonengehäuses zu senken. Die Perforationskanone kann ferner ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel enthalten, wobei das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt in einer Kammer des Kanonengehäuses angeordnet ist. Das Steuergerät kann kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt sein und betrieben werden, um ein Signal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt zu generieren, der später als der erste Zeitpunkt ist. Die Freisetzungskapsel kann betrieben werden, um das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Signals in die Kammer freizusetzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb von Perforationskanonen zum Einsatz bei der Bildung von Kohlenwasserstoff produzierenden Bohrlöchern.
Erörterung der verwandten Technik
In der Frühphase des Ausbaus eines Bohrlochs wird ein Bohrstrang in eine Kohlenwasserstoff produzierende Formation eingeführt, um Material zu entfernen, um eine Bohrung zu bilden. Nach Fertigstellung der Bohrung kann ein Futterrohr in der Bohrung installiert werden, um Fluide aus der Formation zur Oberfläche zu fördern, wo sie zur Produktion gesammelt werden. Das Futterrohr kann durch Verbinden einer Reihe von Metall- oder Zementrohren oder Rohrsegmenten gebildet werden, die in der Bohrung installiert sind. Das Futterrohr verstärkt die Bohrung, verhindert einen Einsturz und bildet einen Fluiddurchflussweg zum Fördern der Fluide an die Oberfläche. Sobald das Futterrohr in der Bohrung einzementiert ist, können Öffnungen in Teilen des Futterrohrs gebildet werden, die an die Kohlenwasserstoff produzierende Formation angrenzen, um zu ermöglichen, dass Fluide aus der Formation in das Futterrohr und nach oben zur Oberfläche des Bohrlochs fließen.
Die vorgenannten Öffnungen können auch als „Perforationen“ bezeichnet werden und können gebildet werden, indem eine Perforationskanone in den zu perforierenden Teil des Futterrohrs eingeführt wird. Die Perforationskanone kann eine Reihe an explosiven Hohlladungen enthalten, die detoniert werden, um eine Explosion in das Futterrohr und die Formation zu generieren und eine Vielzahl von Öffnungen im Futterrohr und Tunnel in der Formation zu bilden. Die Öffnungen im Futterrohr und die Tunnel in der Formation ermöglichen, dass Fluid von der Formation in das Futterrohr und nach oben zur Oberfläche fließt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Illustrative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die hier unter Bezugnahme aufgenommen werden, und wobei:
1 eine schematische Seitenansicht eines Werkzeugstrangs mit einer Perforationskanone ist, der in ein Bohrloch hineinragt;
2 eine schematische Seitenansicht in teilweisem Querschnitt einer Perforationskanone mit einem Gehäuse ist, das eine Vielzahl von reaktiven Ladungen enthält;
2A eine Detailansicht einer reaktiven Ladung von 2 ist, in der die reaktive Ladung ein Material oder verdichtetes Fluid enthält, das mit einer Beschichtung, die auf die Innenseite des Perforationskanonengehäuses aufgetragen ist, reaktiv ist;
3 eine Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer reaktiven Ladung ist, in der die reaktive Ladung ein explosives Material und ein Pulver enthält, das mit einer Beschichtung, die auf die Innenseite des Perforationskanonengehäuses aufgetragen ist, reaktiv ist.
Die illustrierten Figuren sind nur beispielhaft und sollen keine Beschränkung im Hinblick auf die Umgebung, Architektur, das Design oder den Prozess, in der bzw. dem verschiedene Ausführungsformen implementiert werden können, behaupten oder implizieren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, um Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass logische strukturelle, mechanische, elektrische und chemische Veränderungen möglich sind, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Um Details zu vermeiden, die nicht notwendig sind, um Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen, kann die Beschreibung gewisse Informationen weglassen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen und der Umfang der illustrativen Ausführungsformen wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Wie oben angemerkt, um die Produktion von Fluiden aus einer Bohrung zu ermöglichen, werden Ladungen von einer Perforationskanone detoniert, um Öffnungen im Futterrohr und der Formation bereitzustellen, durch die Fluid in das Futterrohr fließen kann. Solche Öffnungen können hier als „Perforationen“ bezeichnet werden. Diese Perforationen können durch Detonieren einer Vielzahl von Ladungen erzeugt werden, die sich in einer oder mehreren Perforationskanonen befinden, die im Futterrohr in der Kohlenwasserstoff produzierenden Formation eingesetzt sind.
In einer Ausführungsform enthalten die Perforationskanonen ein fluidisch abgedichtetes, eingeschlossenes Perforationskanonengehäuse, das eine Kopplung enthält, um zu ermöglichen, dass die Perforationskanone im Futterrohr durch eine Wireline oder ein Steigrohr oder ein ähnliches Beförderungsmittel eingesetzt wird. Jede Perforationskanone enthält eine Vielzahl von Ladungen, die innerhalb des Perforationskanonengehäuses auf einem Ladungshalter eingesetzt sind, der die Ladungen trägt und die Ladungen so orientiert, dass eine Explosion durch einen gewünschten Teil des Perforationskanonengehäuses und in die Formation gelenkt wird, wenn die Ladungen ausgelöst werden. Die Ladungen können Hohlladungen sein, die das explosive Material der Ladung in einer konischen Konfiguration einschränken, um die Explosion entlang eines gewünschten Pfads in die Formation zu lenken. Üblicherweise enthält jede Perforationskanone auch eine Steuerschnur oder Zündschnur, die an jede Ladung gekoppelt ist und die Ladungen auslöst. Die Steuerschnur überträgt ein mechanisches, elektrisches oder hydraulisches Steuersignal, das die Ladungen im Fall einer Detonation auslöst.
Bei Detonation produziert eine detonierte Ladung eine Strahl-ähnliche Explosion, die das Perforationskanonengehäuse und die Wand des Futterrohrs durchdringt, bevor sie einen Tunnel in der Formation bildet. Im Interesse des Maximierens des Ausmaßes der Explosion an der Formation kann ein Widerstand gegen die Explosion, der vom Perforationskanonengehäuse bereitgestellt wird, durch Bilden von Schalen im Perforationskanonengehäuse neben der Ladung reduziert werden. Wie hier bezeichnet, ist eine Schale ein Teil des Perforationskanonengehäuses, der eine relativ zur nominalen Dicke des Perforationskanonengehäuses reduzierte Wanddicke aufweist. Die Schalen können in der Außenseite oder Innenseite einer Wand gebildet werden, die das Kanonengehäuse bildet.
Die Perforationskanone kann im Einsatz relativ hohen externen Temperaturen und hohen Drücken in der Bohrung ausgesetzt sein, was das Perforationskanonengehäuse thermischen und druckinduzierten Belastungen aussetzt. Solche Belastungen können sich aus einem Ungleichgewicht zwischen der Temperatur im Kanonengehäuse und der Temperatur im Bohrloch an der Tiefe, an der der Perforationskanone eingesetzt wird (ein Temperaturungleichgewicht), einem Ungleichgewicht zwischen dem Druck im Kanonengehäuse und dem Druck im Bohrloch an der Tiefe, an der der Perforationskanone eingesetzt wird (ein Temperaturungleichgewicht) oder aus Kräften ergeben, die aus der Detonation der Ladungen resultieren. Solche Belastungen können in mechanischen Materialspannungen resultieren, die Rissbildung oder übermäßige Deformation des Perforationskanonengehäuses verursachen, wenn eine Ladung detoniert wird, einschließlich Verbeulung, Zerbrechen, Zersplitterung, Ausbreitung von Rissen, katastrophales Auseinanderbrechen oder Aufspalten des Perforationskanonengehäuses.
Ein solches Zerbrechen oder eine solche übermäßige Deformation kann darin resultieren, dass das Perforationskanonengehäuse in der Bohrung steckenbleibt oder vom Werkzeugstrang getrennt wird, was wiederum verursachen kann, dass der Betreiber Bruchstücke des Perforationskanonengehäuses aus dem Futterrohr fischt, bevor die Produktion begonnen werden kann. Dieser Prozess kann die Produktion verzögern und in erhöhten Kosten für den Bohrlochbetreiber resultieren.
Zusätzlich zu einem erhöhten Zerbrechungsrisiko bei der Detonation können hohe Bohrlochtemperaturen eine Erwärmung in der Perforationskanone und ihrer Ladungen herbeiführen, die zusätzlich zu bereits bestehenden Temperaturungleichgewichten zu einer verminderten Leistung der Ladung beitragen kann, wenn die Perforationskanone detoniert wird.
Systeme und Verfahren zum Verbessern der Leistung und Beständigkeit einer Perforationskanone durch Senken des Energieniveaus im Kanonengehäuse vor der Detonation und/oder nach der Detonation werden unten offenbart. Das Senken des Energieniveaus kann durch Reduzieren der Temperatur von Gas innerhalb des Kanonengehäuses, durch Senken des Drucks im Gehäuse oder eine Kombination davon erreicht werden.
Nach einer illustrativen Ausführungsform enthält eine Perforationskanone ein Kanonengehäuse und eine Vielzahl von Ladungen. Die Perforationskanone enthält ferner ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine endotherme chemische Reaktion zu generieren, um Wärme zu absorbieren und die Temperatur oder den Druck im Körper der Perforationskanone zu reduzieren. Die Perforationskanone kann auch ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel enthalten. Das erste reaktive Material kann in der Freisetzungskapsel angeordnet sein, und das zweite reaktive Material kann vor Freisetzung des reaktiven Materials in einer Kammer des Kanonengehäuses angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist das Steuergerät kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt und kann betrieben werden, um ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu generieren, um zu bewirken, dass die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material in die Kammer freisetzt, wo es endotherm mit dem zweiten reaktiven Material reagiert.
In einer Ausführungsform kann die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material nach der Detonation der Ladungen freisetzen. In einer anderen Ausführungsform kann die Freisetzungskapsel jedoch das erste reaktive Material vor der Detonation der Ladungen freisetzen. Die Perforationskanone kann auch einen Sensor enthalten, der an das Steuergerät gekoppelt ist, und das Steuergerät kann betrieben werden, um das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, das vom Sensor erkannt wird. Das Auslöseereignis kann eine Detonation der Ladungen, ein Empfang eines Spannungsimpulses oder ein anderes Signal von einer Oberflächensteuerung über eine Steuerleitung, das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel oder das Erreichen eines Schwellendrucks durch den hydrostatischen Druck nahe dem Sensor sein. Dementsprechend kann der Sensor ein Beschleunigungsmesser, ein Bordsteuergerät, das an einen Sende-Empfänger gekoppelt ist, ein Temperatursensor oder ein Thermometer, ein Drucksensor oder ein beliebiger anderer geeigneter Sensor sein.
Das erste reaktive Material kann ein Fluid wie ein Gas oder eine Flüssigkeit sein und kann unter Druck stehen oder in der Freisetzungskapsel verdichtet sein, sodass es versprüht oder anderweitig verteilt werden kann, um mit dem zweiten reaktiven Material zu reagieren. Das erste reaktive Material kann auch ein Pulver sein, das zum Beispiel durch ein explosives Material verteilt wird. Gleichermaßen kann das zweite reaktive Material ein Fluid, ein Pulver oder eine Beschichtung sein, das bzw. die auf die Innenseite der Kammer der Perforationskanone aufgetragen ist oder aus einer Freisetzungskapsel freigesetzt wird. Die Freisetzungskapsel kann eine Druckkammer und eine Düse oder eine offene oder Opferkammer sein, die ein sekundäres explosives Material enthält und konfiguriert ist, bei Detonation des sekundären explosiven Materials oder einem Auslöseereignis zu zersplittern oder zu zerfallen.
Das erste reaktive Material und das zweite reaktive Material können aus einer beliebigen geeigneten Kombination gebildet werden, die eine endotherme Reaktion einer gewünschten Größe erzeugt. Das erste reaktive Material und das zweite reaktive Material können zum Beispiel eine beliebige der folgenden Paarungen sein: (1) Wasser und Ammoniumchlorid, (2) Wasser und Kaliumchlorid, (3) Wasser und Ammoniumnitrat, (4) Essigsäure und Natriumcarbonat, (5) Wasser und Kohlendioxid (als das erste reaktive Material) und Chlorophyll (als das zweite), (6) trockenes Ammoniumchlorid und Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle und (7) Thionylchlorid und Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat.
Nun auf die Figuren Bezug nehmend, zeigt 1 eine schematische Ansicht einer Bohrung 100, in der sich ein Bohrloch 104 von der Oberfläche 108 durch eine geologische Formation 112 erstreckt, von der erwartet wird, dass sie Kohlenwasserstoffe produziert. Ein Perforationsstrang 115, der eine oder mehrere Perforationskanonen 138 enthält, wurde im Bohrloch 104 durch eine Wireline 103 eingesetzt und ist an ein Steuersystem 119 an der abgedichteten Bohrungsmündung 102 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt wird der Perforationsstrang 115 mithilfe einer Winde 117, die den Perforationsstrang 115 innerhalb des Bohrlochs 104 hebt und senkt, in ein Futterrohr 121 gesenkt, das in die Formation 112 zementiert wurde. Während 1 eine landgestützte Bohranlage 106 zeigt, von der aus der Perforationsstrang 115 eingesetzt wird, wird angemerkt, dass der Perforationsstrang 115 gleichermaßen von einer schwimmenden Plattform im Fall einer Untermeeresbohrung oder von einem anderen Typ von Beförderungsmittel eingesetzt werden kann. Gleichermaßen, während 1 eine vertikale Bohrung zeigt, wird angemerkt, dass der Perforationsstrang gleichermaßen in anderen Bohrkonfigurationen eingesetzt werden kann, einschließlich in mehrseitigen Bohrungen, horizontalen Bohrungen, geneigten Bohrungen und abgelenkten Bohrungen.
2 zeigt eine Perforationskanone 200, die der in 1 gezeigten Perforationskanone 138 entspricht. Die Perforationskanone 200 enthält ein Perforationskanonengehäuse 252, das ein zylindrisch geformtes Gehäuse mit einer Wand 272 mit einer nominalen Dicke sein kann. Das Perforationskanonengehäuse kann aus einer Stahllegierung oder einem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein. In einer Ausführungsform ist das Kanonengehäuse aus einem hochfesten Material wie Stahl der Güteklasse A, legiertem Stahl, Edelstahl oder einer Chrom- oder Superchrom-Edelstahlegierung (13CrM und 13CrS) konstruiert. Der Stahl kann thermomechanisch verarbeitet werden, um eine ausgewählte Festigkeitsstufe aufzuweisen.
In einer Ausführungsform enthält das Perforationskanonengehäuse 252 eine Vielzahl von Schalen 254, die als Vertiefungen oder Flächen mit reduzierter Dicke des Perforationskanonengehäuses 252 verstanden werden können. Die Perforationskanone 200 enthält Ladungen 256, die im Wesentlichen radial mit den Schalen 254 ausgerichtet sind, um eine von den Ladungen 256 ausgehende Explosion bei Detonation durch die Schalen 254 zu lenken. Jede Ladung 256 wird als eine kegelstumpfförmige Form aufweisend gezeigt und enthält ein äußeres Gehäuse 258, eine Auskleidung 260 und eine darin angeordnete explosive Zusammensetzung. Wenn die Perforationskanone 200 ausgelöst wird, bilden die Auskleidungen 260 der Ladungen 256 Strahlen, die die Schalen 254 durchlaufen und Perforationen oder Tunnel bilden, die sich nach außen durch die Perforationskanone, das Futterrohr und eine gewünschte Tiefe in die angrenzende Formation erstrecken.
Zusätzlich zu oder anstatt einer oder mehrerer der Ladungen 256 enthält die Perforationskanone 200 auch einen oder mehrere Behälter, die ein reaktives Material enthalten. In der Ausführungsform von 2 sind die Behälter durch Freisetzungskapseln 276 repräsentiert. Die Freisetzungskapseln 276 enthalten ein reaktives Material, das mit einem zweiten reaktiven Material reaktiv ist, und können betrieben werden, um dieses reaktive Material abgeben, um eine endotherme Reaktion zu erzeugen, wie ausführlicher unten beschrieben. In einer Ausführungsform sind die Freisetzungskapseln 276 hinsichtlich der Menge den Ladungen 256 ähnlich. Es wird jedoch angemerkt, dass die Freisetzungskapseln und die Menge des darin gelagerten reaktiven Materials ausgewählt werden können, um eine gewünschte Temperatur- oder Druckänderung innerhalb des Kanonengehäuses zu liefern. Als solche kann eine Vielfalt von Größen und Mengen von Freisetzungskapseln 276 verwendet werden, um die gewünschte Menge von reaktivem Material nach Bedarf zu liefern, um den gewünschten Temperatur- oder Druckabfall bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann die Freisetzungskapsel gleichmäßig in Abständen über das gesamte Perforationskanonengehäuse 252 angeordnet sein, um einen relativ einheitlichen gewünschten Temperatur- oder Druckabfall im gesamten Perforationskanonengehäuse 252 bereitzustellen.
Die Perforationskanone 200 enthält auch eine Ladungsträgerstruktur 262, die die Ladungen 256 und Freisetzungskapseln 276 an den gewünschten Orten im Perforationskanonengehäuse 252 festhält. Die Ladungsträgerstruktur 262 enthält eine Innenhülse 266 und eine Außenhülse 264, die die Ladungen 256 umschließen. In einer Ausführungsform trägt die Außenhülse 264 die äußeren offenen Enden der Ladungen 256, und die Innenhülse 266 trägt die gegenüberliegenden konischen Enden der Ladungen 256, die auch als die Auslöseenden bezeichnet werden können. Eine Steuerleitung 270, die eine zum Beispiel aus Primacord gebildete Detonator-Steuerleitung sein kann, ist in der Innenhülse 266 angeordnet und kann betrieben werden, um die Ladungen 256 auszulösen, um eine Detonation zu bewirken. In einer Ausführungsform erstrecken sich die Auslöseenden der Ladungen 256 zur Mitte der Perforationskanone, um die Steuerleitung 270 zu kreuzen und mit dieser über eine Öffnung in der Innenhülse 266 in Verbindung zu sein.
Die Freisetzungskapseln 276 können konfiguriert sein, ein reaktives Material freizusetzen, damit es mit einem zweiten reaktiven Material in einem zwischen der Ladungsträgerstruktur 262 und dem äußeren Gehäuse 258 in der Ladungsträgerstruktur oder in beiden Flächen gebildeten Ringraum wechselwirkt. In einer Ausführungsform, in der die Freisetzungskapsel 276 das reaktive Material freisetzt, damit es mit dem zweiten reaktiven Material in der Ladungsträgerstruktur wechselwirkt, können die Freisetzungskapseln 276 so bemessen sein, dass sie die reaktiven Materialien in einem Abstand von der Wand der Ladungsträgerstruktur 262 freisetzen, der dem reaktiven Material erlaubt, sich in der Ladungsträgerstruktur 262 auszubreiten. In einer solchen Ausführungsform kann das zweite reaktive Material auf die Innenfläche der Ladungsträgerstruktur 262 aufgeschlämmt oder aufgetragen sein oder gleichermaßen von Freisetzungskapseln 276 freigesetzt werden, die nur das zweite reaktive Material beinhalten. In einer Ausführungsform, in der die Freisetzungskapsel 276 das reaktive Material freisetzt, um mit dem zweiten reaktiven Material im Ring zwischen der Trägerstruktur 262 zu wechselwirken, können die Freisetzungskapseln 276 bemessen sein, um die reaktiven Materialien durch eine Öffnung in der Ladungsträgerstruktur 262 freizusetzen, und können deshalb eine Länge aufweisen, die dem Abstand zwischen der Innenhülse 266 und der Außenhülse 264 entspricht. In einer solchen Ausführungsform kann die Außenhülse 264 mit Öffnungen oder Durchlässen gebildet sein, die mit den Stellen der Freisetzungskapseln 276 übereinstimmen, und das zweite reaktive Material, wenn es nicht von den Freisetzungskapseln 276 freigesetzt wird, kann im Ringraum aufgeschlämmt oder als eine Beschichtung auf mindestens entweder der Außenseite der Ladungsträgerstrukturen 262 oder der Innenfläche des Kanonengehäuses 252 aufgetragen sein.
Die Ladungen 256 können so in einer Spirale angeordnet sein, dass jede Ladung 256 eine einzigartige Höhe relativ zum Ende der Perforationskanone 200 aufweist, oder in einer beliebigen anderen geeigneten Konfiguration, um die gewünschten Perforationen zu generieren, und die Freisetzungskapseln 276 können an leeren Stellen im Kanonengehäuse 252 zwischen den Ladungen 256 in Abständen angeordnet sein. Die Ladungen 256 können zum Beispiel so in einer Gruppe oder in Bändern angeordnet sein, dass mehrere Perforationen im gleichen longitudinalen Abstand vom Ende der Perforationskanone gebildet werden können, und die Freisetzungskapseln 276 können in ausgewählten Intervallen zwischen den Ladungen 256 platziert sein.
Die Perforationskanone 200 kann so konfiguriert sein, dass die Ladungen 256 eine nach der anderen, gleichzeitig oder als Teilmengen detonieren, die gleichzeitig detonieren. Die Freisetzungskapseln 276 können konfiguriert sein, das reaktive Material zu einem Zeitpunkt freizusetzen, der früher ist als der Zeitpunkt der Detonation der Ladungen 256, diesem entspricht oder später als dieser ist. Um die Freisetzung des reaktiven Materials vor der Detonation zu ermöglichen, kann die Steuerleitung 270 eine zweite Steuerleitung enthalten, die an die Freisetzungskapseln 276 gekoppelt ist und betrieben werden kann, um ein Steuersignal zu übermitteln, das bewirkt, dass die Freisetzungskapseln 276 das reaktive Material freisetzen, indem sie zum Beispiel ein Ventil öffnen oder ein explosives Material aktivieren, um das reaktive Material aus der Freisetzungskapsel 276 zu treiben. Gleichermaßen können die Freisetzungskapseln 276 in einer Ausführungsform, in der die Freisetzungskapseln 276 konfiguriert sind, das reaktive Material zum gleichen Zeitpunkt wie die Detonation der Ladungen 252 freizusetzen, unter Verwendung des gleichen Steuersignals ausgelöst werden, das bewirkt, dass die Ladungen 252 detonieren. Um die Freisetzung des reaktiven Materials nach der Detonation zu ermöglichen, kann die Steuerleitung eine zweite Steuerleitung 270 enthalten, die an die Freisetzungskapseln 276 gekoppelt ist und der Detonation der Ladungen standhalten kann, oder die Freisetzungskapseln können konfiguriert sein, das reaktive Material nach einer vorausgewählten Zeitverzögerung nach der Detonation nach Empfangen eines Steuersignals oder als Reaktion auf ein Erkennen einer Detonation freizusetzen. In einer Ausführungsform, in der die Freisetzungsstrukturen 276 das reaktive Material bei oder nach Erkennen einer Detonation freisetzen, können die Freisetzungsstrukturen 276 einen Mikrochip oder Mikrocontroller enthalten, der an einen Sensor wie einen Beschleunigungsmesser oder ein Thermometer gekoppelt ist, der einen Zustand erkennt, der auf eine Detonation hinweist (z. B. einen Schlag oder eine Temperaturerhöhung), und ein Steuersignal generiert, das bewirkt, dass die Freisetzungskapseln das reaktive Material freisetzen.
In einer anderen Ausführungsform können die Freisetzungskapseln 276 durch einen einzigen Freisetzungssammelbehälter und eine oder mehrere Düsen ersetzt werden. Jede der Düsen kann an den oder in der Nähe der Stellen der Freisetzungsstrukturen 276 platziert werden, wie in 2 gezeigt, und jede Düse kann an den Freisetzungssammelbehälter durch einen Schlauch oder eine andere Kopplung gekoppelt sein, um der Düse eine Freisetzung des reaktiven Materials in Fluidform bereitzustellen. Der Betrieb einer Konfiguration, die einen Freisetzungssammelbehälter und Düsen enthält, kann anderweitig ungefähr analog zum Betrieb einer Konfiguration sein, die eine Vielzahl von Freisetzungskapseln 276 enthält.
2A zeigt eine Detailansicht einer Freisetzungskapsel 276, die für die in 2A gezeigten Freisetzungskapseln 276 repräsentativ ist. Wie gezeigt ist die Freisetzungskapsel 276 in einem Hohlraum 251 des Kanonengehäuses 252 platziert, eine Düse 281 der Freisetzungskapsel 276 ist in einem vorausgewählten Abstand von einer Innenfläche des Kanonengehäuses 252 positioniert. Ein reaktives Material 282 ist in der Freisetzungskapsel 276 enthalten, die auch eine reaktive Ladung 280 enthalten kann. Das reaktive Material 282 kann ein Fluid sein, wie ein verdichtetes Fluid oder Gas oder ein Festkörper, wie eine Substanz in Pulverform oder andere Feststoffteilchen. In einer Ausführungsform, in der das reaktive Material 282 ein Fluid ist, kann die reaktive Ladung 280 eine unter Druck stehende Kammer sein, die sich unter einem relativ zum Hohlraum 251 des Kanonengehäuses 252 erhöhten Druck befindet, um die Verteilung des reaktiven Materials 282 in den Hohlraum 251 des Kanonengehäuses 252 zu ermöglichen. Wie oben angemerkt kann die reaktive Ladung 280 an die Innenhülse 266 des Kanonengehäuses 252 gekoppelt sein und kann dadurch für Aktivierungszwecke an eine Steuerleitung gekoppelt sein.
In einer Ausführungsform ist die reaktive Ladung 280 konfiguriert, das reaktive Material 282 als Reaktion auf ein Aktivierungssignal so in den Hohlraum 251 zu verteilen, dass das reaktive Material 282 mit einer zweiten reaktiven Verbindung 286 reagieren kann. In 2A wird die zweite reaktive Verbindung 286 als auf der Innenfläche des Kanonengehäuses 252 aufgetragene Beschichtung gezeigt. Die zweite reaktive Verbindung 286 kann aber auch oder stattdessen als ein Fluid enthalten sein, wie als ein Gas, das den Hohlraum 251 belegt oder als eine Beschichtung auf einer Innenfläche an der Ladungsträgerstruktur 262. In einer anderen Ausführungsform kann die zweite reaktive Verbindung 286 in einem zweiten Satz Freisetzungskapseln 276 gelagert werden, die anderweitig zu den Freisetzungskapseln 276 analog sind, die das reaktive Material 282 enthalten. In einer solchen Ausführungsform können die Freisetzungskapseln 276 konfiguriert sein, ein reaktives Material 282 und eine zweite reaktive Verbindung 286 ungefähr zum gleichen Zeitpunkt freizusetzen, damit sie miteinander in einer endothermen Reaktion reagieren. Ferner, wie oben in Bezug auf die in 2 gezeigten Freisetzungskapseln 276 angemerkt, kann die zweite reaktive Verbindung 286 auch von einem Freisetzungssammelbehälter verteilt werden, der an eine oder mehrere Düsen gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform können das reaktive Material 282 und die zweite reaktive Verbindung 286 ausgewählt werden, um eine endotherme chemische Reaktion zu generieren, wenn sie miteinander in Kontakt kommen. In einer anderen Ausführungsform kann das reaktive Material 282 durch ein verdichtetes, verdichtbares Material ersetzt werden, dass bei Freisetzung in den Hohlraum 251 expandiert, was in einem Temperaturabfall resultieren kann.
In einer Ausführungsform, in der das reaktive Material 282 und die zweite reaktive Verbindung 286 in einer endothermen Reaktion reagieren, können das reaktive Material 282 und die zweite reaktive Verbindung 286 zwei beliebige Materialien sein, die miteinander reagieren, um den gewünschten Temperatur- oder Druckabfall zu generieren. In einer Ausführungsform kann das reaktive Material 282 zum Beispiel Wasser sein, und die zweite reaktive Verbindung 286 kann Ammoniumchlorid sein. Andere beispielhafte Paarungen können Wasser und Kaliumchlorid enthalten; Wasser und Ammoniumnitrat; Essigsäure und Natriumcarbonat; Wasser mit Kohlendioxid und Chlorophyll; trockenes Ammoniumchlorid und Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle; und Thionylchlorid und Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat.
Wie in 3 gezeigt kann die reaktive Verbindung 382 in einer Ausführungsform, in der die reaktive Verbindung einen Festkörper, ein Pulver oder ein partikelförmiges Material enthält, in eine reaktive Ladung 380 platziert werden, die eine Freisetzungskapsel mit offener Vorderseite 386 enthält und mit einem explosiven Material 381 bepackt ist, das aktiviert werden kann, um die reaktive Verbindung 382 in den Hohlraum 351 zu treiben. Das explosive Material kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Aktivierungsmechanismus aktiviert werden, einschließlich eines Detonators, der wie vorher besprochen über die Innenhülse 366 an eine Steuerleitung gekoppelt ist.
Durch Anwenden der vorangehenden Offenbarung werden eine Perforationskanone, eine Perforationskanonenbaugruppe und damit verbundene Verfahren offenbart, die implementiert werden können, um einen Abfall im Energieniveau eines Perforationskanonengehäuses vor einem Detonationsereignis, während eines solchen oder nach einem solchen zu bewirken.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Perforationskanone ein Kanonengehäuse, eine Vielzahl von Ladungen, ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren. Die Perforationskanone kann ferner ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel enthalten, wobei das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt in einer Kammer oder einem Hohlraum des Kanonengehäuses angeordnet ist. Das Steuergerät kann kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt sein und betrieben werden, um ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt zu generieren, der später als der erste Zeitpunkt ist. Die Freisetzungskapsel kann betrieben werden, um das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freizusetzen.
Die Zeiteinteilung des Steuersignals kann angepasst werden, um zu bewirken, dass die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material nach der Detonation von zumindest einer der Ladungen, vor der Detonation aller der Vielzahl der Ladungen oder ungefähr gleichzeitig mit den Ladungen freisetzt.
In einer Ausführungsform wird das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis generiert, wie auf eine Detonation der Ladungen, einen Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät und das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel.
Nach einer anderen Ausführungsform enthält ein Bohrlochperforationssystem eine Oberflächensteuerung, eine Perforationskanone und eine Steuerleitung, die die Oberflächensteuerung an die Perforationskanone koppelt. Die Perforationskanone enthält ein Kanonengehäuse, eine Vielzahl von Ladungen, ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine endotherme chemische Reaktion zu generieren.
In einer Ausführungsform enthält das Bohrlochperforationssystem auch ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel, und das erste reaktive Material ist in der Freisetzungskapsel angeordnet, und das zweite reaktive Material ist zu einem ersten Zeitpunkt im Kanonengehäuse angeordnet. Die Oberflächensteuerung ist kommunikativ an das Steuergerät gekoppelt, das kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt ist und betrieben werden kann, um ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt zu generieren, der später als der erste Zeitpunkt ist. Die Freisetzungskapsel kann betrieben werden, um das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freizusetzen. Das Steuersignal kann zeitlich festgelegt werden, um zu bewirken, dass das erste reaktive Material zu einem zweiten Zeitpunkt freigesetzt wird, der nach der Detonation von zumindest einer der Ladungen, ungefähr gleichzeitig mit der Detonation der Ladungen oder vor der Detonation aller der Vielzahl der Ladungen eintritt. Zusätzlich kann das Steuergerät betrieben werden, um das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, das eine Detonation der Ladungen, ein Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät oder einer Erhöhung der Temperatur der Freisetzungskapsel bis zu einer Schwellentemperatur oder darüber hinaus sein kann. Das erste reaktive Material und das zweite reaktive Material können beliebige der Kombinationen der oben beschriebenen Materialien sein.
Nach einer anderen illustrativen Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Kühlen einer Perforationskanone ein Einbringen eines ersten reaktiven Materials in ein Kanonengehäuse und ein Einbringen eines zweiten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse, wobei das zweite reaktive Material mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren. Im Verfahren kann der Schritt des Einbringens des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel enthalten. Gleichermaßen kann das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verwenden eines Steuergeräts enthalten, um ein Steuersignal zu generieren, das bewirkt, dass die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material aus einer Freisetzungskapsel in das Kanonengehäuse freisetzt.
Das Verfahren kann ferner ein Detonieren einer Ladung der Perforationskanone enthalten, und ein Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse kann ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel nach Detonieren der Ladung enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ferner ein Detonieren einer Ladung der Perforationskanone enthalten, und der Schritt des Einbringens des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse kann ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel vor Detonieren der Ladung enthalten.
In einer Ausführungsform kann das Steuergerät betrieben werden, um das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, was eine Detonation der Ladungen, ein Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät, ein Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel, das Erreichen eines Schwellendrucks durch den Druck in der Nähe der Freisetzungskapsel oder eine Kombination des Vorstehenden sein kann.
Wie oben angemerkt können das erste reaktive Material und das zweite reaktive Material ein Fluid, ein Pulver oder andere Feststoffteilchen sein. In einer Ausführungsform enthält das zweite reaktive Material eine Beschichtung, die auf einer Innenfläche des Kanonengehäuses aufgetragen ist. Die Freisetzungskapsel kann aus einer unter Druck stehenden Kammer und einer Düse gebildet sein. In einer Ausführungsform enthält die Freisetzungskapsel ein explosives Material. Wie in Bezug auf die oben beschriebenen Systeme und Verfahren angemerkt, werden das erste reaktive Material und das zweite reaktive Material im Allgemeinen als reaktiv miteinander angesehen und produzieren eine energieabsorbierende oder endotherme Reaktion, und beliebige der oben aufgeführten Paarungen von reaktiven Materialien und zweiten reaktiven Materialien können verwendet werden.
Die veranschaulichenden Systeme, Verfahren und Vorrichtungen, die hier beschrieben sind, können auch durch die folgenden Beispiele beschrieben werden:
Beispiel 1. Eine Perforationskanone, die Folgendes umfasst:
ein Kanonengehäuse;
eine Vielzahl von Ladungen;
ein erstes reaktives Material; und
ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Beispiel 2. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, die ferner Folgendes umfasst:
ein Steuergerät; und
eine Freisetzungskapsel, wobei das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt in einer Kammer des Kanonengehäuses angeordnet ist;
wobei das Steuergerät kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt ist und betrieben werden kann, um ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt zu generieren, der später als der erste Zeitpunkt ist;
wobei die Freisetzungskapsel betrieben werden kann, um das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freizusetzen.
Beispiel 3. Die Perforationskanone nach Beispiel 2, wobei der zweite Zeitpunkt nach der Detonation mindestens einer der Ladungen eintritt.
Beispiel 4. Die Perforationskanone nach Beispiel 2, wobei der zweite Zeitpunkt vor der Detonation aller der Vielzahl der Ladungen eintritt.
Beispiel 5. Die Perforationskanone nach Beispiel 2, wobei das Steuergerät betrieben werden kann, um das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Detonation der Ladungen, Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät und das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel.
Beispiel 6. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 7. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material ein Pulver umfasst.
Beispiel 8. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das zweite reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 9. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das zweite reaktive Material eine Beschichtung umfasst, die auf eine Innenfläche des Kanonengehäuses aufgetragen ist.
Beispiel 10. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei die Freisetzungskapsel eine unter Druck stehende Kammer und eine Düse umfasst.
Beispiel 11. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei die Freisetzungskapsel ein explosives Material umfasst.
Beispiel 12. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei die chemische Reaktion eine endotherme Reaktion ist.
Beispiel 13. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumchlorid umfasst.
Beispiel 14. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Kaliumchlorid umfasst.
Beispiel 15. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumnitrat umfasst.
Beispiel 16. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Essigsäure umfasst und das zweite reaktive Material Natriumcarbonat umfasst.
Beispiel 17. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Wasser und Kohlendioxid umfasst und das zweite reaktive Material Chlorophyll umfasst.
Beispiel 18. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material trockenes Ammoniumchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle umfasst.
Beispiel 19. Die Perforationskanone nach Beispiel 1, wobei das erste reaktive Material Thionylchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat umfasst.
Beispiel 20. Ein Bohrlochperforationssystem, das Folgendes umfasst:
eine Oberflächensteuerung;
eine Perforationskanone; und
eine Steuerleitung; die die Oberflächensteuerung an die Perforationskanone koppelt;
wobei die Perforationskanone ein Kanonengehäuse, eine Vielzahl von Ladungen, ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material umfasst, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Beispiel 21. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei:
die Perforationskanone ferner ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel umfasst;
das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt im Kanonengehäuse angeordnet ist;
die Oberflächensteuerung kommunikativ an das Steuergerät gekoppelt ist;
das Steuergerät kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt ist und betrieben werden kann, um ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu generieren, um die Kapsel zu einem zweiten Zeitpunkt freizusetzen, der später als der erste Zeitpunkt ist; und
die Freisetzungskapsel betrieben werden kann, das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freizusetzen.
Beispiel 22. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 21, wobei der zweite Zeitpunkt nach der Detonation mindestens einer der Ladungen eintritt.
Beispiel 23. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 21, wobei der zweite Zeitpunkt vor der Detonation aller der Vielzahl der Ladungen eintritt.
Beispiel 24. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 21, wobei das Steuergerät betrieben werden kann, um das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Detonation der Ladungen, Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät und das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel.
Beispiel 25. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 26. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material ein Pulver umfasst.
Beispiel 27. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das zweite reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 28. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das zweite reaktive Material eine Beschichtung umfasst, die auf einer Innenfläche des Kanonengehäuses aufgetragen ist.
Beispiel 29. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei die Freisetzungskapsel eine unter Druck stehende Kammer und eine Düse umfasst.
Beispiel 30. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei die Freisetzungskapsel ein explosives Material umfasst.
Beispiel 31. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei die chemische Reaktion eine endotherme Reaktion ist.
Beispiel 32. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumchlorid umfasst.
Beispiel 33. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Kaliumchlorid umfasst.
Beispiel 34. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumnitrat umfasst.
Beispiel 35. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Essigsäure umfasst und das zweite reaktive Material Natriumcarbonat umfasst.
Beispiel 36. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Wasser und Kohlendioxid umfasst und das zweite reaktive Material Chlorophyll umfasst.
Beispiel 37. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material trockenes Ammoniumchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle umfasst.
Beispiel 38. Das Bohrlochperforationssystem nach Beispiel 20, wobei das erste reaktive Material Thionylchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat umfasst.
Beispiel 39. Ein Verfahren zum Kühlen einer Perforationskanone, das Folgendes umfasst:
Einbringen eines ersten reaktiven Materials in ein Kanonengehäuse,
Einbringen eines zweiten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse, wobei das zweite reaktive Material mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Beispiel 40. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel umfasst.
Beispiel 41. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verwenden eines Steuergeräts umfasst, um ein Steuersignal zu generieren, das bewirkt, dass die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material aus einer Freisetzungskapsel freisetzt.
Beispiel 42. Das Verfahren nach Anspruch 39, das ferner ein Detonieren einer Ladung der Perforationskanone umfasst, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel nach Detonieren der Ladung umfasst.
Beispiel 43. Das Verfahren nach Anspruch 39, das ferner ein Detonieren einer Ladung der Perforationskanone umfasst, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel vor Detonieren der Ladung umfasst.
Beispiel 44. Das Verfahren nach Anspruch 41, wobei das Steuergerät betrieben werden kann, das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis zu generieren, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Detonation der Ladungen, Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät und das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel.
Beispiel 45. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 46. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material ein Pulver umfasst.
Beispiel 47. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das zweite reaktive Material ein Fluid umfasst.
Beispiel 48. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das zweite reaktive Material eine Beschichtung umfasst, die auf einer Innenfläche des Kanonengehäuses aufgetragen ist.
Beispiel 49. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Freisetzungskapsel eine unter Druck stehende Kammer und eine Düse umfasst.
Beispiel 50. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Freisetzungskapsel ein explosives Material umfasst.
Beispiel 51. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei die chemische Reaktion eine endotherme Reaktion ist.
Beispiel 52. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumchlorid umfasst.
Beispiel 53. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Kaliumchlorid umfasst.
Beispiel 54. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumnitrat umfasst.
Beispiel 55. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Essigsäure umfasst und das zweite reaktive Material Natriumcarbonat umfasst.
Beispiel 56. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Wasser und Kohlendioxid umfasst und das zweite reaktive Material Chlorophyll umfasst.
Beispiel 57. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material trockenes Ammoniumchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle umfasst.
Beispiel 58. Das Verfahren nach Anspruch 39, wobei das erste reaktive Material Thionylchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat umfasst.
Aus dem Vorhergehenden sollte offensichtlich sein, dass eine Erfindung bereitgestellt wurde, die erhebliche Vorteile aufweist. Während die Erfindung in nur einigen ihrer Formen gezeigt wird, ist sie nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern ist empfänglich für verschiedene Änderungen und Modifikationen, ohne von ihrem Geist abzuweichen.
Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ die Pluralformen ebenfalls beinhalten, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Patentschrift und/oder den Ansprüchen verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritte samt Funktionselementen in den nachfolgenden Ansprüchen sollen eine beliebige Struktur, ein beliebiges Material oder eine beliebige Handlung zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen enthalten, wie speziell beansprucht. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Illustration und Beschreibung präsentiert, soll jedoch nicht erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet ersichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und die praktische Anwendung zu erläutern und anderen Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die bestimmte beabsichtigte Verwendung geeignet sind, zu verstehen. Der Schutzumfang der Patentansprüche soll die offenbarten Ausführungsformen und alle solchen Modifikationen weitgehend abdecken.

Claims

Perforationskanone, die Folgendes umfasst: ein Kanonengehäuse; eine Vielzahl von Ladungen; ein erstes reaktives Material; und ein zweites reaktives Material, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Perforationskanone nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: eine Freisetzungskapsel, wobei das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt in einer Kammer des Kanonengehäuses angeordnet ist; wobei die Freisetzungskapsel kommunikativ an ein Steuergerät gekoppelt ist, das ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt generiert, der später als der erste Zeitpunkt ist; wobei die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freisetzt.
Perforationskanone nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät das Steuersignal als Reaktion auf ein Auslöseereignis generiert, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Detonation der Ladungen, Empfang eines Spannungsimpulses von einer Steuerleitung durch das Steuergerät und das Erreichen einer Schwellentemperatur durch die Temperatur der Freisetzungskapsel.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei die Freisetzungskapsel eine unter Druck stehende Kammer und eine Düse umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei die chemische Reaktion eine endotherme Reaktion ist.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumchlorid umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Kaliumchlorid umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Wasser umfasst und das zweite reaktive Material Ammoniumnitrat umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Essigsäure umfasst und das zweite reaktive Material Natriumcarbonat umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Wasser und Kohlendioxid umfasst und das zweite reaktive Material Chlorophyll umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material trockenes Ammoniumchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Bariumhydroxid-Octahydrat-Kristalle umfasst.
Perforationskanone nach Anspruch 1, wobei das erste reaktive Material Thionylchlorid umfasst und das zweite reaktive Material Cobalt(II)-sulfat-Heptahydrat umfasst.
Bohrlochperforationssystem, das Folgendes umfasst: eine Oberflächensteuerung; eine Perforationskanone; und eine Steuerleitung; die die Oberflächensteuerung an die Perforationskanone koppelt; wobei die Perforationskanone ein Kanonengehäuse, eine Vielzahl von Ladungen, ein erstes reaktives Material und ein zweites reaktives Material umfasst, das mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Bohrlochperforationssystem nach Anspruch 13, wobei: die Perforationskanone ferner ein Steuergerät und eine Freisetzungskapsel umfasst; das erste reaktive Material in der Freisetzungskapsel angeordnet ist und das zweite reaktive Material zu einem ersten Zeitpunkt im Kanonengehäuse angeordnet ist; die Oberflächensteuerung kommunikativ an das Steuergerät gekoppelt ist; das Steuergerät kommunikativ an die Freisetzungskapsel gekoppelt ist und ein Steuersignal an die Freisetzungskapsel zu einem zweiten Zeitpunkt generiert, der später als der erste Zeitpunkt ist; und die Freisetzungskapsel das erste reaktive Material als Reaktion auf ein Empfangen des Steuersignals in die Kammer freisetzt.
Bohrlochperforationssystem nach Anspruch 14, wobei das erste reaktive Material ein Fluid umfasst.
Bohrlochperforationssystem nach Anspruch 14, wobei das erste reaktive Material ein Pulver umfasst.
Bohrlochperforationssystem nach Anspruch 14, wobei das zweite reaktive Material eine Beschichtung umfasst, die auf einer Innenfläche des Kanonengehäuses aufgetragen ist.
Verfahren zum Kühlen einer Perforationskanone, das Folgendes umfasst: Einbringen eines ersten reaktiven Materials in ein Kanonengehäuse, Einbringen eines zweiten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse, wobei das zweite reaktive Material mit dem ersten reaktiven Material reaktiv ist, um eine chemische Reaktion zu generieren.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner ein Detonieren einer Ladung der Perforationskanone umfasst, wobei das Einbringen des ersten reaktiven Materials in das Kanonengehäuse ein Verteilen des ersten reaktiven Materials aus einer Freisetzungskapsel nach Detonieren der Ladung umfasst.