DE112018001045T5 - Hohlladung mit ringförmigem Strahl - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hohlladung zur Verwendung in einem Bohrloch bereit. Die Hohlladung beinhaltet in einem Beispiel ein Gehäuseäußeres, wobei das Gehäuseäußere eine Außenfläche und eine Innenfläche, die einen Hohlraum bildet, beinhaltet, ein Gehäuseinneres, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, eine torusförmige Auskleidung, die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und eine Basis des Gehäuseinneren umgibt, und Sprengstoff, der innerhalb einer ersten Lücke zwischen der Innenfläche des Gehäuseäußeren und der torusförmigen Auskleidung und einer zweiten Lücke zwischen der torusförmigen Auskleidung und dem Gehäuseinneren angeordnet ist.

Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62,464,888 , eingereicht am 28. Februar 2017, mit dem Titel „SHAPED CHARGE WITH RING SHAPED JET“ (Hohlladung mit ringförmigem Strahl), die gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen und durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Nach dem Bohren der verschiedenen Abschnitte eines unterirdischen Bohrlochs, das eine Formation durchquert, werden einzelne Teilstücke von Metallrohren mit relativ großem Durchmesser typischerweise aneinander befestigt, um einen Futterrohrstrang zu bilden, der innerhalb des Bohrlochs positioniert wird. Dieser Futterrohrstrang erhöht die Integrität des Bohrlochs und stellt einen Weg zum Fördern von Fluiden von den produzierenden Abschnitten an die Oberfläche bereit. Der Futterrohrstrang wird herkömmlicherweise innerhalb des Bohrlochs einzementiert. Um Fluide in den Futterrohrstrang zu fördern, müssen Hydrauliköffnungen oder Perforationen durch den Futterrohrstrang, den Zement und ein kurzes Stück in die Formation hinein hergestellt werden.
  • Typischerweise werden diese Perforationen durch die Detonation einer Reihe von Hohlladungen erzeugt, die innerhalb des Futterrohrstrangs angeordnet und angrenzend an die Formation positioniert werden. Insbesondere werden eine oder mehrere Bohrlochperforatoren mit Hohlladungen geladen, die mit einer Sprengkapsel über eine Sprengschnur verbunden sind. Die Bohrlochperforatoren werden dann innerhalb eines Werkzeugstrangs verbunden, der in das gefütterte Bohrloch am Ende eines Rohrstrangs, einer Wireline, einer Slickline, eines Spiralrohrs oder eines anderen Beförderungsmittels abgesenkt wird. Sobald die Bohrlochperforatoren korrekt in dem Bohrloch positioniert sind, so dass die Hohlladungen an die zu perforierende Formation angrenzen, können die Hohlladungen zur Explosion gebracht werden, wodurch die erwünschten Hydrauliköffnungen geschaffen werden.
  • Die Leistung der Bohrung ist von dem Strömungsquerschnitt, in dem die Kohlenwasserstoffe aus der umgebenden Formation extrahiert werden können, abhängig. Größere Strömungsquerschnitte erzeugen effizientere Bohrungen, die mehr Kohlenwasserstoffe produzieren können. Somit sind Verbesserungen des Stands der Technik erforderlich, um solche größeren Strömungsquerschnitte zu erzeugen.
  • Figurenliste
  • Auf die folgenden Beschreibungen wird nun in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Bohrungssystems 100 ist, das eine Vielzahl von Bohrlochperforatoranordnungen der vorliegenden Offenbarung umfasst, die in einer unterirdischen Formation eingesetzt ist;
    • 2 eine Teilschnittansicht einer Bohrlochperforatoranordnung der vorliegenden Offenbarung ist;
    • 3 eine alternative Ausführungsform einer Hohlladung in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist;
    • 4 die Auskleidung darstellt, die die Form des Querschnittsf einer herkömmlichen konischen oder halbrunden Auskleidung annimmt; und
    • 5 ein Verfahren darstellt, durch das eine Hohlladung in Übereinstimmung mit der Offenbarung zünden könnte.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In den folgenden Zeichnungen und Beschreibungen sind ähnliche Teile typischerweise in der gesamten Beschreibung und allen Zeichnungen jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die gezeichneten Figuren sind nicht unbedingt maßstabgerecht. Bestimmte Merkmale der Offenbarung werden möglicherweise übermäßig groß oder in einer gewissen schematischen Form dargestellt und manche Details bestimmter Elemente werden möglicherweise der Klarheit und Prägnanz halber nicht dargestellt. Die vorliegende Offenbarung kann in Ausführungsformen unterschiedlicher Formen umgesetzt werden.
  • Spezifische Ausführungsformen werden im Detail beschrieben und sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei es sich versteht, dass die vorliegende Offenbarung als ein erläuterndes Beispiel der Grundsätze der Offenbarung anzusehen ist und nicht die Offenbarung auf die darin veranschaulichte und beschriebene beschränken soll. Es ist in vollem Umfang anzuerkennen, dass die verschiedenen Lehren der hier erörterten Ausführungsformen getrennt oder in jeder geeigneten Kombination eingesetzt werden können, um die erwünschten Ergebnisse zu erzielen.
  • Sofern nicht anders angegeben, soll die Verwendung der Begriffe „verbinden“, „in Eingriff nehmen“, „koppeln“, „anbringen“ oder anderer ähnlicher Begriffe, die ein Zusammenwirken zwischen Elementen beschreiben, nicht das Zusammenwirken auf ein direktes Zusammenwirken zwischen den Elementen beschränken und kann auch ein indirektes Zusammenwirken zwischen den beschriebenen Elementen einschließen.
  • Sofern nicht anders angegeben, ist die Verwendung der Begriffe „oben“, „obere“, „nach oben“, „lochaufwärts“, „stromaufwärts“ oder anderer ähnlicher Begriffe als im Allgemeinen in Richtung zur Oberfläche der Formation auszulegen; ebenso ist die Verwendung der Begriffe „unten“, „untere“, „nach unten“, „lochabwärts“ oder anderer ähnlicher Begriffe als im Allgemeinen in Richtung zum Boden, Abschlussende einer Bohrung, unabhängig von der Orientierung des Bohrlochs, auszulegen. Die Verwendung eines oder mehrerer der vorstehenden Begriffe ist nicht so auszulegen, dass sie Positionen entlang einer vollkommen vertikalen Achse bezeichnen. Sofern nicht anders angegeben, ist die Verwendung des Begriffs „unterirdische Formation“ so auszulegen, dass er sowohl Bereiche unter freiliegendem Erdboden als auch Bereiche unter dem Erdboden, der von Wasser bedeckt ist, wie etwa Meer oder Binnengewässer, umfasst.
  • Unter Bezugnahme zunächst auf 1 ist ein Bohrungssystem 100 schematisch dargestellt, das eine Vielzahl von Bohrlochperforatoranordnungen der vorliegenden Offenbarung, die in einer unterirdischen Formation (z. B. von einer Öl- und Gasbohrinsel aus) eingesetzt sind. Eine Halbtaucherplattform 112 wird über einer Unterwasseröl- und Gasformation 114, die unter dem Meeresboden 116 angeordnet ist, zentriert. Eine Unterwasserleitung 118 verläuft vom Deck 120 der Plattform 112 zum Bohrlochkopfaufbau 122, der Bohrlochschieber 124 umfasst. Die Plattform 112 weist eine Hebevorrichtung 126 und einen Bohrturm 128 zum Anheben und Absenken von Rohrsträngen wie etwa einen Arbeitsstrang 130 auf.
  • Ein Bohrloch 132 verläuft durch die verschiedenen Erdschichten, einschließlich der Formation 114. In der Ausführungsform der 1 ist ein Futterrohr 134 im Bohrloch 132 mit Zement 136 zementiert. Der Arbeitsstrang 130 umfasst verschiedene Werkzeuge wie etwa eine Vielzahl von Bohrlochperforatoranordnungen der vorliegenden Offenbarung. Wenn es gewünscht ist, die Formation 114 zu perforieren, wird der Arbeitsstrang 130 durch das Futterrohr 134 abgesenkt, bis die Bohrlochperforatoren korrekt im Verhältnis zur Formation 114 positioniert sind. Danach werden die Hohlladungen innerhalb des Strangs der Bohrlochperforatoren nacheinander gezündet, entweder in einer Richtung von weiter oben im Bohrloch nach weiter unten oder von weiter unten im Bohrloch nach weiter oben. Bei der Detonation bilden die Auskleidungen der Hohlladungen Strahlen, die eine beabstandete Serie von Perforationen erzeugen, die sich nach außen durch das Futterrohr 134, den Zement 136 und in die Formation 114 erstrecken, wodurch Fluidkommunikation zwischen der Formation 114 und dem Bohrloch 132 ermöglicht wird. Die Auskleidungen sind, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Offenbarung, torusförmige Auskleidungen.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform weist das Bohrloch 132 einen anfänglichen, im Allgemeinen vertikalen Abschnitt 138 und einen tieferen, im Allgemeinen abweichenden Abschnitt 140 auf, der als horizontal dargestellt ist. Fachleute sollten jedoch beachten, dass die Bohrlochperforatoranordnungen der vorliegenden Offenbarung gleichermaßen zur Verwendung in anderen Bohrlochkonfigurationen geeignet sind, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, geneigten Bohrlöchern, Bohrlöchern mit Einschränkungen, nicht abweichenden Bohrlöchern und dergleichen.
  • In der Ausführungsform der 1 umfasst der Arbeitsstrang 130 einen wiedergewinnbaren Packer 142, der mit dem Futterrohr 134 in dem vertikalen Abschnitt 138 des Bohrlochs 132 dichtend in Eingriff gelangen kann. Am unteren Ende des Arbeitsstrangs befindet sich ein Perforatorstrang, im Allgemeinen bezeichnet mit 144. In der dargestellten Ausführungsform weist der Perforatorstrang 144 an seinem oberen oder nahen Ende einen mit Öffnungen versehenen Nippel 146 auf, unter dem sich ein Zeitbereichs zünder 148 befindet. Der Zeitbereichszünder 148 ist am oberen Ende eines Tandem-Perforatorsets 150, das einen ersten und einen zweiten Perforator 152 und 154 umfasst, angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform wird eine Vielzahl solcher Perforatorsets 150, die jeweils einen ersten Perforator 152 und einen zweiten Perforator 154 beinhalten, verwendet. Zwischen jedem Perforatorset 150 in der Ausführungsform der 1 ist ein Leerrohrabschnitt 156 angeordnet. Leerrohrabschnitte 156 können verwendet werden, um die Druckbedingungen im Bohrloch 132 direkt nach der Detonation der Hohlladungen zu steuern und zu optimieren. Während Tandem-Perforatorsets 150 mit Leerrohrabschnitten 156 dazwischen beschrieben wurden, ist von den Fachleuten zu verstehen, dass jede Anordnung von Bohrlochperforatoren in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung einschließlich sowohl mehr oder weniger Abschnitte von Leerrohren, verwendet werden kann, ohne von den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird darin nun eine Bohrlochperforatoranordnung der vorliegenden Offenbarung dargestellt, die im Allgemeinen als 200 bezeichnet wird. In einer Ausführungsform bildet die Bohrlochperforatoranordnung 200 mindestens einen Abschnitt der Perforatorsets 150, die in 1 dargestellt sind. Die Bohrlochperforatoranordnung 200 umfasst einen Trägerperforatorkörper 202, der in einer Ausführungsform aus einer zylindrischen Hülse hergestellt ist, die eine Vielzahl von Bereichen mit vermindertem Radius aufweist, die als Krater oder Einschnitte 204 dargestellt sind. Eine entsprechende aus einer Vielzahl von Hohlladungen, von denen nur elf, Hohlladungen 206-226, in 2 sichtbar sind, ist radial auf jeden dieser Einschnitte 204 ausgerichtet.
  • Jede der Hohlladungen, wie etwa Hohlladung 216, beinhaltet ein Außengehäuse, wie etwa ein Gehäuseäußeres 228, ein Innengehäuse, wie etwa ein Gehäuseinneres 229 und eine Auskleidung, wie eine torusförmige Auskleidung 230. Außerdem befindet sich zwischen jedem Gehäuseäußeren 228, Gehäuseinneren 229 und jeder torusförmigen Auskleidung 230 eine Menge explosiven Materials.
  • Die Hohlladungen 206-226, in der dargestellten Ausführungsform, werden innerhalb eines Trägerperforatorkörpers 202 von einem Ladungshalter 232 gehalten, der eine äußere Ladungshalterhülse 234 und eine innere Ladungshalterhülse 236 aufweist. In dieser Konfiguration stützt das äußere Rohr 234 die Entladungsenden der Hohlladungen, während das innere Rohr 236 die Auslöseenden der Hohlladungen stützt. Innerhalb des inneren Rohrs 236 ist eine Sprengschnur 240 angeordnet, wie etwa ein Primacord, die verwendet wird, um die Hohlladungen zur Explosion zu bringen. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Auslöseenden der Hohlladungen über die mittlere Längsachse der Bohrlochperforatoranordnung 200, was es ermöglicht, dass die Sprengschnur 240 mit dem starken Sprengstoff innerhalb der Hohlladungen durch eine Öffnung verbunden werden kann, die am Scheitel der Gehäuse der Hohlladungen definiert ist.
  • In der Ausführungsform der 2 ist jede der Hohlladungen 206-226 in Längsrichtung und in Radialrichtung auf einen der Einschnitte 204 in dem Trägerperforatorkörper 202 ausgerichtet, wenn die Bohrlochperforatoranordnung 200 vollständig zusammengebaut ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die Hohlladungen in einem Spiralmuster angeordnet, so dass jede der Hohlladungen auf einer eigenen Ebene oder Höhe angeordnet ist und einzeln zur Explosion zu bringen ist, so dass nur eine Hohlladung auf einmal gezündet wird. Es versteht sich jedoch für Fachleute, dass alternative Anordnungen von Hohlladungen, einschließlich Auslegungen vom Typ Cluster, verwendet werden können, bei denen mehr als eine Hohlladung auf derselben Ebene liegen und gleichzeitig zur Explosion gebracht werden, ohne dass von den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird darin nun eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Hohlladung 300 in Übereinstimmung mit der Offenbarung dargestellt. Die Hohlladung 300, die in 3 in einer Ausführungsform dargestellt wird, ist ähnlich einer oder mehreren der Hohlladungen 206-226, die in 2 dargestellt sind. Wie in der Ausführungsform der 3 dargestellt, umfasst die Hohlladung 300 ein Gehäuseäußeres 310. Das Gehäuseäußere 310, in der gezeigten Ausführungsform, umfasst eine Außenfläche 312 und eine Innenfläche 314, die einen Hohlraum bildet. In einer Ausführungsform ist das Gehäuseäußere 310 ein einteiliges Gehäuseäußeres, das den gesamten Hohlraum bildet.
  • Die Hohlladung 300 der 3 umfasst ferner ein Gehäuseinneres 320, das innerhalb des Hohlraums (z. B. des Hohlraums, der von der Innenfläche 314 gebildet wird) angeordnet ist. Das Gehäuseinnere 320 kann ein Einzelteil umfassen, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, der von der Innenfläche 314 gebildet wird. In einer alternativen Ausführungsform können das Gehäuseäußere 310 und das Gehäuseinnere 320 ein Einzelmaterialteil bilden, wie es etwa durch Feingießen oder andere herkömmliche Verfahren hergestellt werden kann.
  • Das Gehäuseinnere 320, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Offenbarung, beinhaltet einen ersten größeren inneren Abschnitt 322 und einen zweiten kleineren äußeren Abschnitt 324. In der Ausführungsform der 3 weist jedoch der erste größere innere Abschnitt 322 eine Form (z. B. Querschnittsform) eines Polygons auf. In der Tat kann der erste innere Abschnitt 322 als ein Pentagon oder Hexagon, unter anderen Polygonen, geformt sein und innerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung bleiben. Gleichwohl kann das Gehäuseinnere 320 eine Vielfalt unterschiedlicher Formen und/oder Größen annehmen und innerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung bleiben, einschließlich unter anderem eines Gehäuseinneren 320, das einen einzigen Durchmesser umfasst, sowie eines Gehäuseinneren 320, das eine kreisförmige, gebogene oder ovale Form (z. B. Querschnittsform), unter anderem, aufweist.
  • In der Ausführungsform der 3 ist der erste größere innere Abschnitt 322 als Hexagon geformt und insbesondere als unregelmäßiges Hexagon. In der offenbarten Ausführungsform weist eine schräg nach unten verlaufende Seite des ersten inneren Abschnitts 322 einen Winkel (θ) auf. Der Winkel (θ) kann gemäß verschiedenen Aspekten der Offenbarung variieren, aber in einer Ausführungsform reicht er von etwa 15 Grad bis etwa 45 Grad. Es existieren andere Ausführungsformen, in denen der Winkel (θ) kleiner oder größer als dieser offenbarte Bereich ist.
  • Die Hohlladung 300, die in der Ausführungsform der 3 dargestellt ist, umfasst ferner eine torusförmige Auskleidung 330. In der Ausführungsform der 3 ist die torusförmige Auskleidung 330 innerhalb des Hohlraums angeordnet, der von der Innenfläche 314 gebildet wird, und umgibt eine Basis des Gehäuseinneren 320. Ferner gemäß dieser Ausführungsform erstreckt sich die torusförmige Auskleidung 330 über den zweiten kleineren äußeren Abschnitt 324 hinaus und nur zu einem Teil des ersten größeren inneren Abschnitts 322 hinauf. Dementsprechend erstreckt sich in bestimmten Ausführungsformen das Gehäuseinnere 320 im Wesentlichen weiter in den Hohlraum (z. B. 20 Prozent oder mehr) als die torusförmige Auskleidung 330.
  • Ferner gemäß der Ausführungsform der 3 ist die torusförmige Auskleidung 330 innerhalb des Hohlraums so angeordnet, dass sie eine erste Lücke 332 zwischen der Innenfläche 314 des Gehäuseäußeren 310 und der torusförmigen Auskleidung 330 und eine zweite Lücke 334 zwischen der torusförmigen Auskleidung 330 und dem Gehäuseinneren 320 erzeugt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die erste Lücke 332 und die zweite Lücke 334 im Wesentlichen ähnliche Querschnittsbreiten (w) auf.
  • Die torusförmige Auskleidung 330 kann eine Vielfalt verschiedener Formen und/oder Größen annehmen und innerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung bleiben. Um kurz zu 4 zu kommen, hier ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die torusförmige Auskleidung 330 als eine konische torusförmige Auskleidung 336 dargestellt ist. Eine konische torusförmige Auskleidung 336 in Übereinstimmung mit der Offenbarung umfasst sowohl herkömmliche konische Formen als auch modifizierte konische Formen (z. B. einschließlich einer trompetenartigen Form). 4 stellt eine weitere Ausführungsform dar, in der die torusförmige Auskleidung 330 als halbkugelförmige torusförmige Auskleidung 338 geformt ist. Andere torusförmige Auskleidungen 330 liegen innerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung.
  • Zurück zu 3 nimmt die torusförmige Auskleidung 330 die allgemeine Form einer konischen torusförmigen Auskleidung an. In der offenbarten Ausführungsform weist eine schräg nach unten verlaufende Seite der torusförmigen Auskleidung 330 einen Winkel (α) auf. Der Winkel (α) kann gemäß verschiedenen Aspekten der Offenbarung variieren, aber in einer Ausführungsform reicht er von etwa 15 Grad bis etwa 45 Grad. Es existieren andere Ausführungsformen, in denen der Winkel (α) größer oder kleiner als dieser offenbarte Bereich ist. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Offenbarung spiegelt der Winkel (θ) der schräg nach unten verlaufenden Seite des ersten größeren inneren Abschnitts 322 im Wesentlichen den Winkel (α) der schräg nach unten verlaufenden Seite der torusförmigen Auskleidung 330 wider.
  • Die Hohlladung 300, die in 3 dargestellt ist, umfasst ferner Sprengstoff 340, der in dem Hohlraum angeordnet ist. In der Ausführungsform der 3 ist der Sprengstoff 340 innerhalb der ersten Lücke 332 und der zweiten Lücke 334 angeordnet. Der Sprengstoff 340 ist in der Ausführungsform der 3 zusätzlich innerhalb eines Verstärkerkanals angeordnet, der eine obere Seite des ersten größeren inneren Abschnitts 322 umgibt.
  • In der Ausführungsform der 3 umfasst die Hohlladung 300 nur vier Teile: Gehäuseäußeres 310, Gehäuseinneres 320 (z. B. egal ob einteilige oder mehrteilige Form), torusförmige Auskleidung 330 und Sprengstoff 340. In dieser Ausführungsform wird das Gehäuseäußere 310 verwendet, um den Sprengstoff 340, die torusförmige Auskleidung 330 und das Gehäuseinnere 320 aufzunehmen. Das Gehäuseinnere 320 wird in der Ausführungsform der 3 verwendet, um die Welle der Detonation nahe einem Scheitel der Ladung zu formen, so dass die Detonationswelle die torusförmige Auskleidung 330 in einer Ringform durchläuft. Das Gehäuseinnere 320 wird auch verwendet, um den Sprengstoff 340 nahe der torusförmigen Auskleidung 330 zu formen.
  • Eine Hohlladung, wie etwa die Hohlladung 300 der 3, kann auf vielfältige unterschiedliche Arten hergestellt werden - ohne Beschränkung auf ein bestimmtes Verfahren. In einer Ausführungsform könnte ein Gehäuseäußeres bereitgestellt werden, wobei das Gehäuseäußere einen Hohlraum bildet. In dieser Ausführungsform könnte der Sprengstoff dann in den Hohlraum eingesetzt werden, gefolgt von dem Gehäuseinneren, das in den Sprengstoff innerhalb des Hohlraums gedrückt wird. Nach dem Einsetzen des Gehäuseinneren in den Hohlraum könnte dann die torusförmige Auskleidung in den Sprengstoff gedrückt werden, wobei die torusförmige Auskleidung schließlich innerhalb des Hohlraums angeordnet wird und eine Basis des Gehäuseinneren umgibt.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann eine Hohlladung, wie etwa die Hohlladung 300 der 3, hergestellt werden, indem ein Gehäuseäußeres bereitgestellt wird, bei dem bereits das Gehäuseinnere in dessen Hohlraum eingesetzt ist. In einer Ausführungsform liegen das Gehäuseäußere und das Gehäuseinnere in diesem Fertigungsstadium in Form eines einzelnen festen Stücks vor. Danach könnte der Sprengstoff in den Hohlraum eingesetzt werden und das Gehäuseinnere umgeben. Die torusförmige Auskleidung könnte dann in den Sprengstoff gedrückt werden, wobei die torusförmige Auskleidung schließlich innerhalb des Hohlraums angeordnet wird und eine Basis des Gehäuseinneren umgibt.
  • Bezugnehmend auf 5 ist hier ein Verfahren dargestellt, mit dem eine Hohlladung, wie etwa die Hohlladung 300 der 3, zünden kann. In Stadium 1 wird die Hohlladung 300 zur Explosion gebracht und die Detonationswelle beginnt, sich den Verstärkerkanal nach unten fortzusetzen. Dann setzt sich die Detonationswelle nach unten durch den inneren Abschnitt des Gehäuses in Stadium 2 fort. In diesem Stadium beginnt die Detonationswelle, die Form eines sich erweiternden Rings anzunehmen. Sobald die Detonation den Punkt 3 erreicht, beginnt sie, sich entlang der Kanten der torusförmigen Auskleidung 330 nach unten zu bewegen, was bewirkt, dass diese zusammenfällt. Wenn die torusförmige Auskleidung 330 zusammenfällt (Stadium 4), beginnt sich ein ringförmiger Strahl zu bilden. Wenn sich der Strahl ausdehnt, bildet er einen Strahl in der Form eines Zylinders (Stadium 5).
  • Herkömmliche konische und halbkugelförmige Hohlladungen, die in Öl- und Gasbohrlöchern verwendet werden, erzeugen einen massiven stabförmigen Strahl. Die vorgeschlagene Hohlladung, wie etwa die Hohlladung 300, ist so konfiguriert, dass sie einen hohlen, zylinderförmigen Strahl erzeugt, der größere Löcher produzieren kann. Im Gegensatz zu anderen Konzepten, die möglicherweise eine Außenhülle verwenden, um den Hauptsprengstoff und die Auskleidung aufzunehmen, und eine gesonderte Hülle, um die Zündsprengstoffe aufzunehmen, kann die vorliegende Offenbarung eine einzelne Außenhülle (z. B. das Gehäuseäußere) verwenden, um den Sprengstoff und die torusförmige Auskleidung aufzunehmen, und das Gehäuseinnere (z. B. ein inertes Material) verwenden, um die Detonationswelle zu formen. Dementsprechend ist kein Zündsprengstoff erforderlich, um den zylinderförmigen Strahl zu bilden.
  • Während diese Offenbarung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Abänderungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Offenbarung werden Fachleuten bei Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich werden. Es wird daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle solchen Änderungen oder Ausführungsformen umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62464888 [0001]

Claims (20)

  1. Hohlladung zur Verwendung in einem Bohrloch, umfassend: ein Gehäuseäußeres, wobei das Gehäuseäußere eine Außenfläche und eine Innenfläche, die einen Hohlraum bildet, umfasst; ein Gehäuseinneres, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist; eine torusförmige Auskleidung, die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und eine Basis des Gehäuseinneren umgibt; und Sprengstoff, der innerhalb einer ersten Lücke zwischen der Innenfläche des Gehäuseäußeren und der torusförmigen Auskleidung und einer zweiten Lücke zwischen der torusförmigen Auskleidung und dem Gehäuseinneren angeordnet ist.
  2. Hohlladung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuseäußere ein einteiliges Gehäuseäußeres ist.
  3. Hohlladung nach den Ansprüchen 1 bis 2, wobei das Gehäuseinnere einen ersten größeren inneren Abschnitt und einen zweiten kleineren äußeren Abschnitt aufweist.
  4. Hohlladung nach Anspruch 3, wobei der erste größere innere Abschnitt eine Querschnittsform eines Pentagons oder Hexagons aufweist.
  5. Hohlladung nach Anspruch 4, wobei der erste größere innere Abschnitt eine Querschnittsform eines unregelmäßigen Pentagons oder eines unregelmäßigen Hexagons aufweist.
  6. Hohlladung nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei ein Winkel (θ) einer schräg nach unten verlaufenden Seite des ersten größeren inneren Abschnitts im Wesentlichen einen Winkel (α) einer schräg nach unten verlaufenden Seite der torusförmigen Auskleidung widerspiegelt.
  7. Hohlladung nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die erste Lücke und die zweite Lücke im Wesentlichen ähnliche Querschnittsbreiten (w) aufweisen.
  8. Hohlladung nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei die torusförmige Auskleidung eine konische torusförmige Auskleidung oder eine halbkugelförmige torusförmige Auskleidung ist.
  9. Bohrlochperforatoranordnung zur Verwendung in einem Bohrloch, wobei die Bohrlochperforatoranordnung Folgendes umfasst: einen Trägerperforatorkörper; einen Ladungshalter, der innerhalb des Trägerperforatorkörpers angeordnet ist; und eine Vielzahl von Hohlladungen, die innerhalb des Trägerperforatorkörpers durch den Ladungshalter gestützt wird, wobei jede Hohlladung Folgendes beinhaltet: ein Gehäuseäußeres, wobei das Gehäuseäußere eine Außenfläche und eine Innenfläche, die einen Hohlraum bildet, beinhaltet; ein Gehäuseinneres, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist; eine torusförmige Auskleidung, die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und eine Basis eines Gehäuseinneren umgibt; und Sprengstoff, der innerhalb einer ersten Lücke zwischen der Innenfläche des Gehäuseäußeren und der torusförmigen Auskleidung und einer zweiten Lücke zwischen der torusförmigen Auskleidung und dem Gehäuseinneren angeordnet ist.
  10. Bohrlochperforatoranordnung nach Anspruch 9, wobei das Gehäuseäußere ein einteiliges Gehäuseäußeres ist.
  11. Bohrlochperforatoranordnung nach den Ansprüchen 9 bis 10, wobei das Gehäuseinnere einen ersten größeren inneren Abschnitt und einen zweiten kleineren äußeren Abschnitt aufweist.
  12. Bohrlochperforatoranordnung nach Anspruch 11, wobei der erste größere innere Abschnitt eine Querschnittsform eines Pentagons oder Hexagons aufweist.
  13. Bohrlochperforatoranordnung nach den Ansprüchen 9 bis 12, wobei ein Winkel (θ) einer schräg nach unten verlaufenden Seite des ersten größeren inneren Abschnitts im Wesentlichen einen Winkel (α) einer schräg nach unten verlaufenden Seite der torusförmigen Auskleidung widerspiegelt.
  14. Bohrlochperforatoranordnung nach den Ansprüchen 9 bis 13, wobei die erste Lücke und die zweite Lücke im Wesentlichen ähnliche Querschnittsbreiten (w) aufweisen.
  15. Bohrlochperforatoranordnung nach den Ansprüchen 9 bis 14, wobei die torusförmige Auskleidung eine konische torusförmige Auskleidung oder eine halbkugelförmige torusförmige Auskleidung ist.
  16. Verfahren zum Perforieren eines Bohrlochs, umfassend: Positionieren einer Bohrlochperforatoranordnung an einer gewünschten Stelle innerhalb eines Bohrlochs, wobei die Bohrlochperforatoranordnung Folgendes beinhaltet; einen Trägerperforatorkörper; einen Ladungshalter, der innerhalb des Trägerperforatorkörpers angeordnet ist; und eine Vielzahl von Hohlladungen, die innerhalb des Trägerperforatorkörpers von dem Ladungshalter gestützt wird, wobei jede Hohlladung Folgendes beinhaltet: ein Gehäuseäußeres, wobei das Gehäuseäußere eine Außenfläche und eine Innenfläche, die einen Hohlraum bildet, beinhaltet; ein Gehäuseinneres, das innerhalb des Hohlraums angeordnet ist; eine torusförmige Auskleidung, die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und eine Basis eines Gehäuseinneren umgibt; und Sprengstoff, der innerhalb einer ersten Lücke zwischen der Innenfläche des Gehäuseäußeren und der torusförmigen Auskleidung und einer zweiten Lücke zwischen der torusförmigen Auskleidung und dem Gehäuseinneren angeordnet ist; Detonierenlassen des Sprengstoffs innerhalb der Vielzahl von Hohlladungen, um eine Vielzahl von ringförmigen Strahlen zu bilden, die das Bohrloch durchbrechen und eine Vielzahl von Öffnungen darin bilden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Gehäuseäußere ein einteiliges Gehäuseäußere ist.
  18. Verfahren nach den Ansprüchen 16 bis 17, wobei das Gehäuseinnere einen ersten größeren inneren Abschnitt und einen zweiten kleineren äußeren Abschnitt aufweist
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der erste größere innere Abschnitt eine Querschnittsform eines Pentagons oder Hexagons aufweist.
  20. Verfahren nach den Ansprüchen 16 bis 19, wobei die torusförmige Auskleidung eine konische torusförmige Auskleidung oder eine halbkugelförmige torusförmige Auskleidung ist.
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