DE1182567B

DE1182567B - Hohlladung

Info

Publication number: DE1182567B
Application number: DES65334A
Authority: DE
Inventors: Denis Charrin
Original assignee: Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1958-10-20
Filing date: 1959-10-05
Publication date: 1964-11-26
Also published as: GB916870A; NL242339A; NL109904C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: C 06 c

Deutsche Kl.: 78 e - 5

Nummer: 1182567

Aktenzeichen: S 65334 VI b / 78 e

Anmeldetag: 5. Oktober 1959

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Hohlladungen zur Erzeugung von Rißbildungen und Bruchwirkungen in verschiedenen Stoffen, denen in gewissen Fällen Durchlochungen vorausgegangen sein können.

Die Erfindung ist insbesondere auf Hohlladungen anwendbar, die in Bohrlöchern gebraucht werden, um in erster Linie die die Innenwand der Bohrlöcher auskleidenden Verrohrungen sowie die dahinter eingefüllte Zementschicht zu durchlochen und den Zement und die hinter ihm liegenden geologischen Schichten aufzusprengen.

Die Erfindung ist aber auch auf Hohlladungen, die als Sprengblöcke benutzt werden, anwendbar, um die Gesteinsblöcke in Steichbrüchen aufzuspalten und zu zersprengen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Wirksamkeit dieser Hohlladungen durch Steigerung ihres Brisanzeffektes zu erhöhen. Zudem soll in Fällen, in denen die Ladungen zur Perforierung dienen, wie z. B. für den Fall der Durchlochung von die Innenwand der Bohrlöcher auskleidenden Verrohrungen, das Freihalten der Durchlochungen, die sich sonst durch Rückstände jeglicher Art ganz oder teilweise zu verstopfen suchen, gewährleistet sein.

Es ist bereits bekannt, daß die Brisanzwirkung und die Pfropfenbildung von der Wahl des Auskleidungsmaterials der »Ladung« und von dem Ladungsaufbau abhängig sind.

Es ist bereits eine Hohlladung vorgeschlagen worden, die im Inneren eine Auskleidung aus Magnesium aufweist. Es handelt sich dabei um eine panzerbrechende Kriegswaffe, mit der Absicht, einen Brand oder eine Rauchentwicklung im Inneren des abgeschossenen Panzers hervorzurufen, wenn das Geschoß durch die Panzerwandung hindurchgedrungen ist. Das Magnesium dient jedoch nicht zur Steigerung der Brisanzwirkung.

Ein anderer Vorschlag hat bei Hohlladungen, die zur Perforation von Bohrlöchern dienen, das Ziel, durch besondere Ausbildung und Formgebung der Hohlladung ein Verstopfen dieser Perforationen zu verhindern. Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Brisanzwirkung von Hohlladungen durch Auskleidungen aus verschiedenen Materialien zu erhöhen, wobei unter anderem dem Titan eine besondere Bedeutung zukommt.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Brisanzwirkung der Ladung unter Vermeidung der Pfropfenbildung gegenüber den bisherigen Ausführungen derartiger Ladungen überraschenderweise erheblich steigern läßt, wenn die den Sprengstoff von dem Hohlraum der Hohlladung abtrennende Auskleidung Hohlladung

Anmelder:

Societe de Prospection fileetrique Precedes
Schlumberger, Paris

Vertreter: '

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Als Erfinder benannt:
Denis Charrin, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 20. Oktober 1958 (776 999)

einen Anteil jedes der beiden Metalle Cer und Lanthan aus der Gruppe der seltenen Erden aufweist.

Wie weiter gefunden wurde, kann die Auskleidung vollständig aus einer unter der Bezeichnung »Mischmetall« bekannten, Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym sowie Yttererden, Eisen und Silicium enthaltenden Legierung bestehen. Zu diesem »Mischmetall« ist auszuführen, daß die sogenannten Ceritmetalle sich nur nach sehr kostspieligen Verfahren rein gewinnen lassen, so daß sie bis heute keinerlei technische Verwendung finden konnten. Indessen hat, wie unter anderem aus Ulimann, »die Enzyklopädie der technischen Chemie«, 2. Auflage, 1931,Bd. 3, S. 165, hervorgeht, eine Legierung dieser Metalle, in der auch andere seltene Erdmetalle enthalten sind, unter dem Namen Cermischmetall, technisches Cermetall oder Rohcer seit 20 Jahren in der Technik Bedeutung erlangt, und zwar in der Zündwarenindustrie.

Das Cermischmetall, welches durchschnittlich 45 bis 50% Cer, 39 bis 46^fl/o Lanthan, Neodym, Praseodym, 2 bis 4°/o Ytteametalle und andere Ceritmetalle sowie 7Vo Eisen, Selicium und andere Beimengungen enthält, ist in physikalischer und chemischer Beziehung dem Cer sehr ähnlich. Physikalische Konstanten können naturgemäß für Mischmetall wegen seiner wechselnden Zusammensetzung nicht angegeben werden. Im metallographischen Sinne stellt Cermischmetall ein sehr kompliziertes Mehrstoffsystem dar.

409 729/127

Erfindungsgemäß enthält die Auskleidung einen Anteil Cer und Lanthan sowie gegebenenfalls wenigstens ein indifferentes Metall, z. B. Kupfer, wobei unter einem indifferenten Metall hier ein Metall ohne besonderen Brisanzeffekt verstanden sei.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung enthält die Auskleidung einen Anteil Cer und Lanthan sowie wenigstens ein Metall der Titangruppe.

Die mit der erfindungsgemäßen Hohlladung erzielte Verbesserung der Brisanzwirkung beruht auf der hohen Dichte und sprengtechnischen Aktivität der für die Auskleidung verwendeten Metalle. Sind doch die Dichten von Cer (6,2) und Lanthan (6,8) etwa 40% größer als die Dichte von Titan (4,5), wodurch erreicht wird, daß die theoretische Durchschlagkraft des erhaltenen Feuerstrahls etwa 20°/o über derjenigen liegt, die bei Verwendung von Titan erhalten wird. Hinzu kommt noch, daß die exotherme Reaktion dieser seltenen Erden überraschenderweise besonders heftig verläuft.

Die Versuche haben gezeigt, daß die in Sandstein durch die Sekundärreaktionen der Auskleidungen mit »Mischmetall« gebildeten Durchlochungen ähnlich diejenigen sind, welche man durch die Detona-

Risse, die offen bleiben, so daß das öl bis zur Bruchstelle ausströmen kann, wodurch die Ausbeute an ausströmendem öl ganz wesentlich erhöht wird.

Auch Gesteinsblöcke können mit solchen Hohlladungen in eine Vielzahl von Stücken zerrissen werden.

Die Erfindung soll an Hand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

F i g. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Hohlladung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen Varianten der Hohlladungsausführung gemäß Fig. 1;

F i g. 7 zeigt die Anordnung einer beliebigen der dargestellten Hohlladungen in einer Vorrichtung zur Durchlochung der die Innenwand der Bohrlöcher und die dahinter befindlichen Formationen auskleidenden Verrohrung und der hinter dieser Verrohrung befindliehen Formationen;

F i g. 8 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform.

In der Fig. 1 bezeichnet 1 die Außenhülle der Hohlladung, die einen Hohlraum 2 besitzt, in dem

tion einer explosiven Ladung in einer langen, zylin- 25 sich der durch ein beliebiges Zündorgan 3 zu entzündrischen Bohrung erhalten würde, welche man vor- dende Sprengstoff befindet. Das Zündorgan ist hier her mittels einer Hohlladung mit Bimetallauskleidung beispielsweise am rückwärtigen Teil der Ladung anerzeugt hat. Hinzu kommt bei diesen Höhlungen, daß geordnet. Vor der Sprengladung befindet sich der der durch die Sekundärreaktionen des Feuerstrahls konische Hohlraum 4, der von der Sprengladung 2 erzeugte Überdruck die Bruchstücke, die sich dort 30 durch eine Auskleidung 5 getrennt ist, die gemäß der befinden können, zum Äußeren der Durchlochungen Erfindung aus Anteilen von Cer und Lanthan oder

Cer-Mischmetall, gegebenenfalls unter Zusatz von Kupfer oder einem anderen indifferenten Metall besteht, wobei unter indifferentem Metall hier wieder ein Metall ohne besonderen Brisanzeffekt verstanden sei.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 besteht die konische Auskleidung 5 aus Kupfer oder einem anderen indifferenten Metall, jedoch ist auf diese

sie noch andere Metalle, so werden sie als heterogen 40 Auskleidung auf der Seite des Hohlraums eine bezeichnet. Schicht 6 aufgebracht, die einen Anteil Cer und Lan-

Die homogenen Auskleidungen werden durch Gießen, Pressen usw. in die gewünschte Form gebracht. Ebenso können sie aber auch durch Agglomerieren von Körnchen oder Pulvern der genannten Metalle gewonnen werden, wobei die Agglomerierung z. B. durch Druck, Erhitzen, Sintern, gegebenenfalls unter Benutzung von Bindemitteln, durchgeführt werden kann.

Heterogene Auskleidungen, die also noch andere 5° ordnet ist.
Metalle enthalten, können derart ausgebildet sein, Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 findet

daß beide Metalle großflächig aneinandergebracht sich die gleiche Anordnung wie bei F i g. 2 verwirkwerden, so können z. B. auf eine Auskleidungsbasis licht, nur erstreckt sich hier der Belag nicht über die aus Kupfer die Metalle gemäß der Erfindung auf- ganze Fläche der Auskleidung 5, sondern ist auf gebracht werden. Die heterogene Auskleidung kann 55 einen kegelstumpfförmigen Kranz 7 beschränkt,
jedoch auch in Form von agglomerierten Körnchen In der F i g. 5 ist ein entsprechender Kranz T

in der gewünschten Metallzusammensetzung ver- hinter der Auskleidung 5 angeordnet,
wirklicht werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 ist der

Wie schon zuvor ausgeführt wurde, ist die vor- Kranz durch einen Ring 13 ersetzt, der in der Nähe liegende Erfindung im besonderen auf Hohlladungen ⁶° des Außenrandes der Auskleidung angeordnet ist.
anwendbar, wie sie zur Perforierung der die Seiten- Alle zuvor beschriebenen Hohlladungen können

wand von Bohrlöchern auskleidenden Verrohrungen unmittelbar als Sprengblöcke oder auch zur Durchsowie der dahinter befindlichen Zementschicht ge- lochung der die Innenwand von Bohrlöchern ausbraucht werden. Diese Perforierung wird in der Höhe kleidenden Verrohrung verwendet werden. Die der erdölführenden Schichten durchgeführt, um diese 65 F i g. 7 zeigt eine Vorrichtung, die zu solchen Durchaufzuschließen, lochungszwecken einzusetzen ist. Dabei ist mit 8 ein Mit den Hohlladungen gemäß der Erfindung erzielt langgestreckter Hohlzylinder bezeichnet, in dessen man in der Zementschicht und den Schichten breite Innerem eine bestimmte Anzahl von Hohlladungen

hin fördert und damit zusätzlich vermeidet, daß der Eingang der Durchlochung durch die Splitter verstopft wird, die von der Zündung der Ladung herrühren.

Die Auskleidungen gemäß der Erfindung, die die vorerwähnten Metalle enthalten, können allein aus diesen Metallen bestehen. In diesem Fall werden sie im nachfolgenden als homogen bezeichnet, enthalten

than, sowie gegebenenfalls ein Metall der Titangruppe enthält, wobei diese Schicht eine Stärke in der Größenordnung von 1 mm etwa besitzt.

Die in F i g. 3 dargestellte Ladung unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 2 einzig dadurch, daß der der Schicht 6 entsprechende Belag 6' nicht mehr auf der Seite des Hohlraums, sondern zwischen der Auskleidung 5 und der Sprengladung 2 ange-

übereinander angeordnet sind, die dem Zweck dienen, die die Innenwand des Bohrloches auskleidende Verrohrung 9 und gegebenenfalls die zwischen diese Verrohrung und die Wand eingegossene Zementschicht zu perforieren. Die Zeichnung zeigt nur einen Ausschnitt einer solchen Vorrichtung in der Höhe einer der Hohlladungen. Wohlgemerkt kann die Vorrichtung eine ganze Reihe von Hohlladungen besitzen, die übereinander angeordnet sind. Mit 1 ist, wie zuvor, die Hülle der Hohlladung bezeichnet, mit 3 das Zündorgan, das von einem Zündkabel gebildet wird, das alle Hohlladungen der Vorrichtung untereinander verbindet, mit 2 die Sprengladung und mit 5 die Auskleidung, die in dem vorderen Hohlraum vorgesehen ist. Die Hohlladung ist als ganzes seitlich durch eine Öffnung in der Vorderwand des Zylinders 8 eingebracht und wird darin durch einen Stopfen 10 gehalten, der in die Öffnung eingeschraubt ist. Die Hülle 1 stützt sich an dem vorderen Rand der Öffnung einerseits und in einer Aussparung 11 in der rückwärtigen Wand der Hülle 1 andererseits ab. Der Stopfen 10 wird dann in seinem mittleren Teil vom Strahl durchdrungen.

Gemäß der Erfindung besteht die Auskleidung 5 aus Cer und Lanthan oder Cer-Mischmetall, gegebenenfalls unter Zusatz von Kupfer oder einem Metall der Titangruppe.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 8 zeigt eine Hohlladung, die nach den Vorbildern der F i g. 1 bis 6 ausgestaltet sein kann, jedoch in an sich bekannter Weise in einer mit einem Stopfen 12 versehenen Hülle 1 untergebracht ist, wobei das Ganze ein einheitliches Element bildet, das druckbeständig ist und so wie es ist, frei in das Bohrloch hinabgesenkt werden kann, ohne daß es etwa in einem Rohr, wie dem Rohr 8 der F i g. 7, angeordnet ist. Auch hierbei ist die Sprengladung 2 durch die erfindungsgemäß zusammengesetzte Auskleidung 5 gegen den Hohlraum abgeschlossen. Eine bestimmte Anzahl dieser Elemente können in an sich bekannter Weise übereinander in das Bohrloch hinabgesenkt werden. Eine solche Ladung kann auch ohne Änderung als Sprengblock Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlladung zur Erzeugung von Rißbildung und Bruchwirkungen in verschiedenen Stoffen, denen in gewissen Fällen Durchlochungen vorausgegangen sein können, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sprengstoff von dem Hohlraum der Hohlladung abtrennende Auskleidung einen Anteil jedes der beiden Metalle Cer und Lanthan aufweist.

2. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung vollständig aus einer unter der Bezeichnung »Mischmetall« bekannten, Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym sowie Yttererden, Eisen und Silicium enthaltenden Legierung besteht.

3. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung einen Anteil Cer und Lanthan enthält sowie wenigstens ein indifferentes Metall, z. B. Kupfer.

4. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung einen Anteil Cer und Lanthan enthält sowie wenigstens ein Metall der Titangruppe.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 864 527;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 076 543,

074 475, 1 070 536, 1 055 418;
französische Patentschriften Nr. 1 127 646,

140 971.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 729/127 11.64

ι Bundesdruckerei Berlin