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Hohlladung zur seitlichen Perforierung von Bohrlöchern Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Hohlladung zur seitlichen Perforierung von Bohrlöchern,
bestehend aus einem kegelförmigen Gehäuse mit zylindrischem Vorderteil, einer Sprengstoffüllung,
die bis in den zylindrischen Teil hineinreicht, und einer metallverkleideten im
wesentlichen kegelförmigen Ausnehmung in der Sprengstoffüllung, die mit dem Scheitelpunkt
bis in den kegelförmigen Teil der Sprengstoffüllung hineinragt.
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Bei der üblichen Bohrlochuntersuchung wird ein Trägerkörper, eine
sogenannte Kanone, bis auf die gewünschte Tiefe in das Bohrloch herabgelassen und
dann zur Erzeugung eines Perforationsstrahles gezündet. Die sich hierbei ergebenden
Perforationen erstrecken sich durch die Bohrlochverrohrung und deren Zementhinterfüllung
und reichen weiter in die Erdformationen hinein. Die so erzielten, relativ tief
reichenden Löcher oder Kanäle haben im allgemeinen ein konisches Endstück. Die Fähigkeit
einer solchen Perforation, Flüssigkeiten hineintreten oder aus der Formation heraustreten
zu lassen, wird üblicherweise in Einheiten eines Fließindexes gemessen.
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Um den Fließindex besonders bei Formationen relativ geringer Durchlässigkeit
zu erhöhen, werden häufig in Verbindung mit der Perforation hydraulische Aufbrechtechniken,
und zwar sowohl bei verrohrten als auch bei nicht verrohrten Bohrlöchern, angewandt.
Indes lassen die runden Perforationen, sofern nicht ein Mehrzahl von ihnen in dieselbe
Ebene eingebracht werden, keine kontrollierten Bruchebenen herstellen. Bei einem
Versuch, eine solche Kontrolle durchzuführen, ist die Formation in einer gegebenen
Tiefe unterschnitten worden, d. h., es wurde mit einem mechanischen Sclmeidwerkzeug
oder mittels eines Strahles von Schleif- oder Schmirgelflüssigkeit über 360° eine
Rinne ausgeschnitten. Es wurden dann mit hohen Drücken Flüssigkeiten in die ausgeschnittenen
Rinnen der Formationen eingepreßt, um sie aufzubrechen. Jede dieser Schneidtechniken
hat jedoch zahlreiche Nachteile, nämlich unter anderem den eines großen Zeitaufwandes
und einer Ungewißheit in der Tiefenkontrolle. Insbesondere wo mit Verschlußkugeln
operiert wird, ist die Erzeugung eines Schlitzes an Stelle eines runden Loches nachteilig;
daher wird für das Aufbrechen der Erdformationen der Perforationsstrahl im allgemeinen
bevorzugt.
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Demgemäß bezweckt die vorliegende Erfindung, Verfahren und Geräte,
die zum Erschließen der Bohrlöcher Sprengstoffladungen verwenden, so zu verbessern,
daß der Fließgrad aus den Endformationen erhöht wird. Erfindungsgemäß werden diese
Ziele unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile dadurch erreicht, daß die Gehäusewandungen
oder das Gehäuse der betreffenden Hohlladung jeweils im zylindrischen Teil elliptisch
verformt ist. Dadurch wird eine Perforation in die Formation eingebracht, die eine
kreisförmige Öffnung sowie einen Endteil in den Formationen besitzt, der dadurch
charakterisiert ist, daß er in einer gegebenen Ebene eine nicht runde Form aufweist.
Die Perforation wird dann durch Dichtungsmittel oberhalb und unterhalb der Formation
abgedichtet, und Flüssigkeiten werden in den abgedichteten Abschnitt der Verrohrung
mit genügendem Druck hineingepumpt, um die Formationen hinter der Verrohrung in
der gegebenen Ebene aufzubrechen.
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Die Hohlladung nach der Erfindung gestattet, wie gesagt, die Erzeugung
einer Perforation, die einen im allgemeinen zylindrischen vorderen Abschnitt und
einen keilförmig gestalteten Endabschnitt besitzt. Der keilförmige Endabschnitt
kann so ausgerichtet werden, daß er in eine vorher bestimmte Ebene fällt. Bei der
Ausrichtung des keilförmigen Endstückes in eine horizontale Ebene beispielsweise
wird die Einführung von aufbrechenden Flüssigkeiten unter Druck die Erdformationen
hauptsächlich längs der Horizontalebene aufbrechen lassen, und zwar mit einem niedrigeren
Druckaufwand, als er bei der üblichen Perforation erforderlich sein würde. Wenn
das keilförmige Endstück in einer senkrechten Ebene
liegt, werden
die Erdformationen in erster Linie in der senkrechten Ebene aufgebrochen werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch, einen gleichmäßigen
Perforationsstrahl um eine gegebene Achse herum zu erzeugen, um auf diese Weise
eine Perforation mit einem zylindrischen Abschnitt entstehen zu lassen und hernach
.einen nicht gleichmäßigen Perforationsstrahl längs der gleichen Achse zu erzeugen,
der jedoch zu einer gegebenen Ebene symmetrisch ist, mm eine in die Formationen
hineinreichende Öffnung längs der gegebenen Ebene zu gewinnen.
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Erfindungsgemäß kann ferner zusätzlich auch der vordere Teil der Sprengstoffüllung
und/oder der vordere Teil der Auskleidung einen elliptischen Querschnitt besitzen.
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Wie weiter gefunden wurde, können an der Gehäuseaußenseite im vorderen
Teil, etwa in Höhe des vorderen Teiles der Ausnehmung, diametral gegenüberliegend
zwei zusätzliche Sprengladungen angebracht sein, die gegenüber der Hauptladung verzögert
zündbar sind.
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Die einzelnen Elemente der Hohlladung, die den Führungsteil des Perforationsstrahles
bilden, können relativ zur Längsachse zentrisch angeordnet sein, um einen gleichmäßigen
Führungsstrahl zu erzeugen. Die einzelnen Elemente der Hohlladung, die -den Endteil
des Perforationsstrahles ausmachen, können ungleichmäßig um die Längsachse verteilt
angeordnet sein, jedoch symmetrisch zu einer gegebenen Ebene, wodurch sich ein ungleichmäßiger
rückwärtiger Strahlteil ergibt, der zu der gegebenen Ebene symmetrisch verläuft.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert:
F i g. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil von Erdformationen, die Verrohrung und
die Zementhinterfüllung sowie eine erfindungsgemäß durchgeführte Perforation; F
i g. 2 zeigt einen waagerechten Querschnitt längs der Schnittlinie 2-2 der F i g.
1.; F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt einer nach dem Stand der Technik ausgestalteten
Hohlladung; F i g. 4 A bis 4 C zeigen eine erfindungsgemäß ausgestaltete Hohlladung
in Seitendarstellungen, teilweise im Schnitt und in der Endansicht; F i g. 5 A bis
5 C zeigen eine .andere Ausführungsform der Erfindung in Seitendarstellungen, teilweise
im Schnitt und in Endansicht; F i g. 6 A bis 6 C zeigen eine weitere Ausführungsform
der Erfindung in Seitendarstellungen, teilweise im Schnitt und in Endansicht; F
i g. 7 A bis 7 C zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Seitendarstellungen,
teilweise im Schnitt und in Endansicht; F i g. 8 zeigt einen Längsschnitt durch
einen Teil von Erdformationen,, die von einem Bohrloch durchteuft sind, und veranschaulicht
das Gerät für .die praktische Durchführung der Erfindung; F i g. 9 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Teil von Erdformationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind, und
veranschaulicht ein anderes Gerät zur praktischen Durchführung der Erfindung; F
i g. 10 zeigt einen Querschnitt längs der Schnittlinie 10-9.0 der F ig. 9; F i g.
11 zeigt eine der F i g. 9 ähnliche Darstellung und veranschaulicht ein anderes
Gerät zur Anwendung der Erfindung. Die F i g. 1 und 2 z&igm einen senkrechten
und einen waagerechten Schnitt durch Erdformationen 20, eine Verrohrung 21, .einen
Zementmantel 22 und ein Bohrloch 23. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung
wird zunächst eine erfindungsgemäß durchgeführte typische Perforation 24 erläutert.
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Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, durchdringt die Perforation
24 die Verrohrung 21, den Zementmantel 22 und einen Teil der Erdformation 20. Die
Perforation 24 weist eine ringförmige Öffnung 27 in der Verrohrung und einen vorderen
zylindrischen Eingangsteil 28 auf, die sich längs der Längsachse 26 erstrecken.
Der zylindrische Abschnitt 28 reicht durch die Zementschicht 22 hindurch und verläuft
über die Strecke a. An den zylindrischen Abschnitt 28 schließt sich ein Endteil
25 an, der durch eine Keilform charakterisiert ist. Der Endteil 25 erstreckt
sich von .dem zylindrischen Abschnitt 28 über eine Strecke .b in die Formationen
hinein. Die Keilforen des Endteiles 25 ist durch den fächerf rmigen Verlauf der
Perforationswände in einer waagerechten Ebene (F i g. 2) und durch den kurvenförmigen
Einzug der Perforationswände zur Mittelachse 26 hin in senkrechter Ebene charakterisiert.
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Für jeden Fachmann auf diesem Gebiet ist es einleuchtend, daß .die
beschriebene keilförmige Formgebung aus vielerlei Gründen sehr erwünscht ist. So
z. B. wirkt sich die kreisfär@nge Eingangsöffnung 27 in der Verrahrung 21 weniger
nachteilig auf die Spannungsbeanspruchung der Verrohrung aus als andersflächige
Öffnungen, wie z. B. Schlitze. Eine kreisförmige Öffnung verringert auch die Strömungsverluste
der durchströmenden Flüssigkeit. Darüber hinaus verringert der keilförmige Abschluß
der Perforation 24 ganz wesentlich :die Drücke, die .erforderlich sind, um die Formationen
aufzubrechen. Schließlich kann dis .Richtung .des keilförmigen Auslaufs 25 im voraus
gewählt werden, um die bevorzugte Richtung einer Bruchebene in der Formation vorauszubestimmen.
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Ein Gerät zur Erzeugung einer. solchen Perforation ist in F i g. 8
gezeigt und kann beispielsweise eine üblich geformte Ladung 30 in einem Trägerkörper
31 einer sogenannten »Kanone« sein, der in eine Verrührung.21 eingebracht ist. In
einer =gewünschten Tiefe L wird die Ladung 30 in .bekannter Weise von der Erdoberfläche
aus gezündet, um eine im wesentlichen zylindrische Perforation 32 mit :einem korsisch
spitz zulaufenden Auslauf zu erzeugen. Hiernach wird eine übliche Hohlladung 33
von linearem Typ, die einen nicht zylindrischen, jedoch zu einer gegebenen Ebene
symmetrischen Strahl erzeugt, auf die zylindrische ;Perforation 32 -ausgerichtet
und gezündet. Die Hohlladung 33 ist so angeordnet, daß ihr Perforierungsstrahl durch
die Perforation 32 hindurchgeht und ein keilförmiges Endstück 25 in der Perforation
- und zwar in einer ausgewählten Ebene - entstehen läßt. Bei einem linearen Typ
einer Hohlladung wird natürlich die Sprengstoffenergie im wesentlichen auf eine
,gegebene Ebene begrenzt und sollte durch die zylindrische Perforation hindurchgehen,
ohne die Eingangskontur der ursprünglichen Perforation zu zerstören.
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Um die Hohlladung 33 auf die Höhe L zu bringen, kann das Gerät 31
in eine Reibfederanordnung 34 montiert .sein, die mit einem Stift 35 .in einen Längsschlitz
36 in dem Trägerkörper 31 eingreift. Die
Federanordnung 34 hält
das .ganze Gerät in -einer ausgewählten Lage n der Verrohrung 21, während
der Trägerkörper .31 zwischen den Endanschlägen des Schlitzes 36 bewegt werden kann,
.indem einmal die Ladung 30 auf die Höhe L und das andere Mal die Ladung 33 -auf
die Höhe L .gebracht wird. übliche selektive Abfeuerungssysteme werden dazu benutzt,
um die Hohlladungen unabhängig voneinander zu zünden.
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In Verbindung mit dieser Art .des Aufbrechens vier Erdformationen
wird auf die F i -g. 9 _bis 11 Bezug genommen, die -ein in üblicher Weise durch
Erdformationen gebohrtes Bohrloch 23 zeigen. Nach dem Bohrvorgang ist -in das Bohrloch
23 die Verrohrung 21 abgesenkt, und eine Zementhinterfüllung 22 ist
in den Ringraum zwischen der Verrohrung und dem Bohrloch hineingepumpt worden. Um
:die Erdformationen, nachdem der .Zement sich verfestigt hat, aufzubrechen, ist
-mittels eines Seils 38 in bekannter Weise ein Perforationswerkzeug 37 in die Verrohrung
auf eine ausgewählte Tiefe hinabgesenkt worden. Das Perforationswerkzeug 37 kann
.ein solches sein, wie ,es vorher im ;Zusammenhang mit F i g. 8 beschrieben ist,
.oder auch seine andere Ausbildung.aufweisen, wie sie später nach erläutert wird.
In jedem Fall werden .eine -oder mehrere Perforationen in, der Verrohrung der Zementhinterfüllung
und den Erdformationen in einer gegebenen Ebene erzeugt. -Der Ladungsträger 37 -,erschließt
eine zylindrische Eingangsöffnung 27 in der Verrohrung und eine sich in die Erdformationen
erstreckende Öffnung 25, und zwar :längs ..einer :gegebenen Ebene hinter der Verrohrung.
Nach ,diesem Verfahrensschritt, wie .er in F i g. 11 gezeigt ist, wird die Verrohrung
21 durch Packer 39 und -40,a oberhalb und unterhalb der Perforationsebene abgedichtet
und Aufbrechflüssigkeit aus einer üblichen Apparatur E an der Erdoberfläche durch
=ein Rohr 41 a in den abgedichteten Abschnitt .der Verrohrung zwischen den Packern
gepumpt, um das Aufbrechen der Erdformationen längs der durch die Öffnung 25 hinter
der Verrohrung gegebenen Ebene zu bewirken..
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Bevor die vorerwähnte Apparatur 37 in ihren Einzelheiten erläutert
wird, sei ein kurzer überblick über eine gemäß dem Stand der Technik ausgestaltete
Hohlladung gegeben, um die Merkmale der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen.
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Bei einer üblich ausgestalteten Hohlladung, wie sie in Bohrlochperforationsgeräten
verwandt wird, ist das Gehäuse 40, wie es aus F ig. 3 hervorgeht, ein Hohlteil,
der sich längs einer Achse 41 erstreckt, die mit der Achse des Perforationsstrahles
zusammenfällt. Das Gehäuse 40 ist im allgemeinen ein zentrischer Körper mit einer
zentralen Achse 41 und weist einen zylindrischen Innenwandteil 42 und .einen anschließenden,
konisch verlaufenden Innenwandteil 43 auf. Der konische Innenwandteil 43 erstreckt
sich von dem zylindrischen Innenwandteil 42 bis zu einer Abschlußwand 44 am rückwärtigen
Ende 45. Ein Zündmittel für die Ladung, wie z. B. eine Zündschnur 46, befindet sich
in einer Rille in dem rückwärtigen Teil 45 eingebettet, um eine übliche Sprengstoffladung
47 in dem Gehäuse 40 zu zünden. Die Sprengstoffladung 47 ist in das Innere des Gehäuses
40 eingepaßt und besitzt eine vordere Ausnehmung 48, die im allgemeinen konisch
gestaltet ist.
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Eine zusätzliche, relativ dünnwandige Metallauskleidung 49, beispielsweise
aus Kupfer, ist in die Ausnehmung 48 -der Sprengstoffladung eingepaßt., so daß die
Ladung 47 zwischen der Metallauskleidung und dem Gehäuse eingeschlossen ist. Wenn
die Ladung über die Zündschnur 46 gezündet wird, nimmt das Gehäuse 40, das beispielsweise
aus Blei .besteht, die Explosionsdrücke für eine .genügende -Zeit auf, bis sich
Drücke entwickeln, -die sich einen Perforationsstrahl längs der Achse 41 herausbilden
lassen. Die Drücke verursachen einen gleichmäßigen Zusammenfall der Auskleidung
49 in :Richtung .auf die Achse.41, wobei -die Spitze-50 -der Auskleidung in das
vordere oder :Führungsende des Strahles und die Grundfläche 51 -in -das rückwärtige
oder Scllußende des Perforationsstrahles hineingeschleudert wird, wenn sich der
Strahl in einer Vorwärtsrichtung :längs der Achse 41 entwickelt. Der Strahl wird
laufend durch =den fortschreitenden gleichmäßigen Zusammenfall der Auskleidung =geformt,
bis -die Grundfläche 5.1,.der.AuskLXdung --gänzliah@.zusammengefallen ist. Außer
-der Auskleidung 'haben die Sprengstäff ladung und das .Außengehäuse zueinander
zentrische Fermen, so =daß auch -der Pelorationsstrahl im wesentlichen zylindrisch
geformt ist -und eine im wesentlichen zylindrische Perforation in -den perforierten
Medien ergibt..
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Auf Grund der voraufgegangenen Erläuterung einer bisher üblichen Hohlladung
wird die vorliegende Erfindung klarer -verständlich -sein.
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Wendet man -sich jetzt -den F i -g. 4 A bis 4 C zu, in denen -die
-Grundbauteile einer Hohlladung Veranschaulicht sind, nämlich ein hohles Gehäuse
52, eine Sprengstoffladung 53 und %eine Auskleidung 54, so erkennt man, daß hier
die Auskleidung 54 und die Sprengstoffladung 53 zentrisch uni die Mittelachse x-x
der Ladung angeordnet sind. Zu Erläuterungszwecken sind in den Zeichnungen die kartesischen
Koordinaten x, y, z verwandt, die sich im Punkt .o schneiden. Die Achsen x und y,
x und z, y und z definieren entsprechend senkrechte Ebenen xy, xz und y-, die sich
im Punkt o treffen. Das Gehäuse 52 weist einen rückwärtigen Teil 55 konischer Gestalt
zentrisch um die Mittelachse x-2 und einen vorderen Teil 56 ungleichmäßiger Formgebung
in bezug auf die Mittelachse x-x auf. Die Teile 55 und 56 des Gehäuses treffen sich
in der Ebene yz. Der vordere Teil 56 besitzt eine elliptische Außenfläche 58 (F
i g. 4 C) und eine zylindrische Innenfläche 59. Auf diese Weise sind die Wandstärken
des Gehäuses in dem vorderen Abschnitt 56, und zwar in der Ebene xz größer als in
der senkrechten Ebene xy. Die Differenzstärken ergeben sich besonders aus der F
i g, 4 C, in der die Wandstärke in der Ebene xy verhältnismäßig dünn gegenüber derjenigen
in der Ebene xz ist. Teile der Auskleidung 54 und der Sprengstoffladung 53 sind
in dem Gehäuse so angeordnet, daß -sie in den vorderen Teil56 des Gehäuses .reichen.
Im besonderen befindet sich die Grundfläche 60 der Auskleidung ein gutes Stück entfernt
von dem Schni=ttpunkt o, welches ungefähr einem Drittel der Höhe der Auskleidung
längs der Achse x-x von ihrer Grundfläche bis zu ihrer Spitze entspricht.
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Wenn die Hohlladung gezündet wird und die Explosionswelle in das Gehäuse
56 eintritt, verhält sich die vergrößerte Wandstärke des Gehäuses in der Ebene xz
den erzeugten Explosionskräften gegenüber effektvoller -als die dünneren Wandabschnitte
in der Ebene xy, so daß sich der Zusammenfall der Auskleidung
in
der Ebene xz schneller vollzieht als derjenige in der Ebene xy. Die Differenzgeschwindigkeit
des Zusammenfalls der Auskleidung wirkt sich in dem Endteil des Perforationsstrahles
aus, der sich nicht mehr gleichmäßig, jedoch symmetrisch zu einer gegebenen Ebene
entwickelt.
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Die prinzipielle Wirkungsweise einer solchen Hohlladung ist folgende:
Wenn die Hohlladung 53 an ihrem rückwärtigen Ende durch eine nicht gezeigte Zündschnur
gezündet wird, dringt die Explosionswelle nach vorn. Der Zusammenfall der Auskleidung
54 tritt zunächst an ihrer Spitze ein, die nach auswärts vorgetrieben wird
und das Führungsende des Perforationsstrahles bildet. Wenn der Strahl aus dem Gehäuse
vorgetrieben wird, fährt die. Explosionswelle fort, die Auskleidung in den Strahl
symmetrisch zum Zusammenfall zu bringen, bis die Explosionswelle die Ebene yz erreicht,
wonach die Auskleidung nicht mehr gleichmäßig zusammenfällt, weil die Geschwindigkeit
des Zusammenfalls in den Ebenen xz und xy ungleich ist. Dies hat zur Folge, daß
der noch restliche Endteil des Strahles eine etwa ovale Form annimmt, die zu den
Ebenen xy und xz symmetrisch ist.
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Von dem so geformten Strahl durchdringt zunächst sein Führungsteil
die Verrohrung, die Zementhinterfüllung und die Formationen in dieser Reihenfolge,
wodurch ein Loch oder eine Perforation mit einer zylindrischen Öffnung und einem
zylindrischen vorderen Abschnitt erzeugt wird. Der rückwärtige Teil des Strahles
folgt durch den zylindrischen Teil und schneidet infolge seiner ovalen Form längs
einer begünstigten Ebene einen keilförmigen Endabschnitt aus den Formationen aus.
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Die voraufgegangene Beschreibung der F i g. 4 A bis 4 C bezieht sich
auf eine Hohlladung zur Erzeugung einer Perforation mit einem keilförmig gestalteten
Endteil, mittels unterschiedlicher Ausbildung der Wandstärke eines Teils des Aufnahmegehäuses
der Ladung in einer ausgewählten Weise. Die gleiche Art der Perforation kann durch
Änderung der Form der Ladung gewonnen werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 5 A bis 5 C besitzt ein hohles
Gehäuse 61 einen rückwärtigen Teil 62, der eine konische Innenwand mit x-x als Achse
aufweist, und einen vorderen Teil 63, der eine elliptische Innenwand mit
x-x als Achse aufweist. Die größere Abmessung der elliptischen Wandfläche liegt
in der Ebene xz und die kleinere Abmessung in der Ebene xy. Die Wandstärke des Gehäuses
ist durchweg die gleiche.
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Eine konische Auskleidung 66 ist in das vordere offene Ende des Gehäuses
62 eingepaßt, und ihre Grundfläche 67 ist der inneren elliptischen Fläche des vorderen
Teils 63 des Gehäuses angepaßt. Eine übliche Sprengstoffladung 68 ist zwischen
die Auskleidung 66 und die Innenwand des Gehäuses 61 eingebracht. Teile der Auskleidung
und der Sprengstoffladung sind so angeordnet, daß sie in den vorderen elliptischen
Teil 63 des Gehäuses hineinreichen. Insbesondere befindet sich die Grundfläche 67
der Auskleidung ein gutes Stück von dem Schnittpunkt o entfernt, welches etwa einem
Drittel der Höhe der Auskleidung längs der Achse x-x von ihrer Spitze bis zur Grundfläche
entspricht. Auf diese Weise sind die vorderen Teile der Sprengstoffladung 68 und
der Grundfläche 67 der Auskleidung, die über die Ebene yz hinausreichen, nicht gleichförmig
um die Achse x-x herum verteilt, indem sich mehr Sprengstoff in Richtung der Achse
z-z vorfindet als in Richtung der Achse y-y. Wenn die Hohlladung gezündet wird,
wird der Teil der Auskleidung, der von der Spitze bis zur Ebene yz reicht, das Führungsende
eines Perforationsstrahles bilden, welcher gleichmäßig um die Perforationsachse
verteilt ist und im wesentlichen eine zylindrische Gestalt besitzt. Wenn der Strahl
aus dem Gehäuse herausgetrieben wird, setzt die Sprengstoffladung den Zusammenfall
der Auskleidungsteile fort, und am Schnittpunkt der Ebene yz wird die Zusammenfallgeschwindigkeit
längs der Achsen y und z infolge der ungleichen Sprengstoffladung ungleich, wodurch
das Schlußende des Strahles eine ovale Form symmetrisch zu einer gegebenen Ebene
xz annimmt.
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Der Führungsteil des so gebildeten Strahles dringt durch die Verrohrung,
die Zementhinterfüllung und die Formationen hindurch und erzeugt so eine Perforation
mit einer zylindrischen Öffnung und einem zylindrischen vorderen Abschnitt. Das
rückwärtige Ende des Strahles durchdringt den zylindrischen Abschnitt und schneidet
auf Grund seiner ovalen Form den keilförmigen Hohlraum in der Ebene xy aus.
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In den F i g. 6 A bis 6 C ist eine abgeänderte Ausführungsform der
Erfindung gezeigt, bei der ein übliches Gehäuse 70, ähnlich dem in F i g. 3 beschriebenen,
eine gleichförmige Gestalt in bezug auf die Achse x-x besitzt. Um einen unsymmetrischen
Effekt durch den Endteil des Perforationsstrahles hervorzurufen, sind an diametral
gegenüberliegenden Seiten des vorderen Endes des Gehäuses 70 in der Achse z-z zusätzlich
Sprengladungen 72 angeordnet, um für den Endteil des Strahles eine ovale Form zu
erzeugen. Als Sprengladungen 72 sind Sprengschnüre an der vorderen Außenfläche des
Behälters 70 entlang der Achse z-z befestigt. Die Länge der Sprengschnüre 72 sowie
ihre Zusammensetzung sind so abgestimmt, daß sich die Zündzeit in der z-Achse verzögert,
bis die Hauptzündschnur 76 die Hohlladung 74 in dem Gehäuse zündet. Eine Verzögerung
kann dadurch erhalten werden, daß man die Länge der Zündschnur, wie in F i g. 6
B gezeigt, vergrößert. Die Hohlladung 74 in dem Gehäuse läßt nach Zündung durch
die Zündschnur 76 den Führungsteil eines Perforationsstrahles entstehen, der gleichmäßig
um die Perforationsachse verläuft und eine im wesentlichen zylindrische Form besitzt.
Die später einsetzende Zündung der Zündschnüre 72 nahe der Grundfläche 73 der Auskleidung
hat zur Folge, daß die Teile der Auskleidung längs der Achse z-z schneller zusamnnenfallen
als die Auskleidungsteile längs der Achse y-y, so daß sich für den Endteil des Strahles
auf Grund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten eine ovale Form ergibt.
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Der Führungsteil des so gebildeten Perforationsstrahles durchdringt
die Verrohrung, die Zementhinterfüllung und die Formationen, wobei eine zylindrische
öffnung und ein zylindrischer vorderer Abschnitt entstehen. Das rückwärtige Ende
des Strahles folgt durch den zylindrischen Abschnitt nach und schneidet infolge
seiner ovalen Form den keilförmigen Endabschnitt aus.
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Die gewünschte Perforation kann auch durch Änderung zweier Bauteile
gewonnen werden, z. B. der Form der Auskleidung und der Form der Sprengstoffladung.
Wie in den F i g. 7 A bis 7 C gezeigt ist, besitzt ein Gehäuse 80 einen rückwärtigen
Teil
81 gleichmäßiger Formgebung in bezug auf die Achse x-x bis zur Spitze 79 und einen
vorderen Teil 82 elliptischer Form. Die Grundfläche 83 der Auskleidung und Teile
der Sprengstoffladung 84 befinden s_ch in dem vorderen Teil 82 bis zu einer Entfernung
vom Schnittpunkt o, die gleich ist etwa einem Drittel der Höhe der Auskleidung von
ihrer Spitze bis zu ihrer Grundfläche. Rückwärts vom Schnittpunkt o der Achsen gesehen
ist die Auskleidung konisch geformt, während sie nach vorn hin eine elliptische
Form besitzt. Die Hohlladung 84 in dem Gehäuse besitzt einen rückwärtigen symmetrischen
Teil 85 und einen vorderen elliptischen Teil 86. Wenn die Hohlladung gezündet wird,
geht der Strahl von der Spitze der Auskleidung aus und bildet einen vorderen, im
wesentlichen zylindrischen Strahlteil. In der Ebene yz verursacht die elliptische
Form des vorderen Teils 82 der Verrohrung, der Sprengstoffladung und der Auskleidung
eine unterschiedliche Zusammenfallgeschwindigkeit der Auskleidung längs der senkrechten
Achsen y und z, wodurch sich der Endteil des Strahles oval ausbildet. Die geschaffene
Perforation besitzt so einen zylindrisch geformten vorderen Teil, an den sich ein
keilförmig gestalteter Endteil anschließt.
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Aus der voraufgegangenen Beschreibung ist ersichtlich, daß gemäß der
Erfindung eine einzige Hohlladung eine Perforation mit einem zylindrischen Eingangsteil
und einem keilförmigen Endteil entstehen läßt. Dabei ist ein Teil der Ladung so
angeordnet, daß sich ein Perforationsstrahl mit am Anfang zylindrischer Form und
zum Schluß hin ovaler Form herausbildet. In diesem Schlußteil wird die Geschwindigkeit
oder Energie in einer gegebenen Axialebene relativ zu der Energie des Strahles in
einer dazu senkrechten Axialebene erhöht, um für die Perforation die Keilform zu
gewinnen. Der Strahl bestimmter unterschiedlicher Querschnittsformen wird durch
das Zusammenwirken der Formgebungen des Gehäuses, der Ladung und der Auskleidung
geschaffen. Jedes dieser Bauteile kann unabhängig geändert werden, um die gewünschte
Querschnittsform zu erzielen. Mit anderen Worten können die drei erwähnten Bauteile
unabhängig voneinander Formänderungen erfahren, um das Ziel einer Perforation mit
einem keilförmigen Endstück zu verwirklichen.