DE1571281B1

DE1571281B1 - Hohlladung zur Verwendung bei Bohrlochsprengungen

Info

Publication number: DE1571281B1
Application number: DE1966SC039049
Authority: DE
Inventors: William T Bell
Original assignee: Schlumberger Technology Corp
Current assignee: Schlumberger Technology Corp
Priority date: 1966-05-28
Filing date: 1966-05-28
Publication date: 1970-07-30
Also published as: FR1493094A; GB1100354A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlladung lichkeit eines Aluminiumgehäuses gegen äußere und zur Verwendung bei Bohrlochsprengungen, nämlich mechanische Beanspruchungen,
für das Perforieren von Erdformationen, die von Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch einem Tiefbohrloch durchteuft sind. gelöst, daß das keramische Material, aus dem das Solche Hohlladungen in Form von Hohlladungs- 5 Gehäuse besteht, einen Anteil von mehr als 86% kapseln enthalten in einem zerbrechlichen Gehäuse Aluminiumoxyd aufweist. Bei einem Keramikabgedichtet einen Sprengstoff. Das Gehäuse muß material mit mehr als 86 Gewichtsprozent Aluhohen Außendrücken und Temperaturen, wie sie in miniumoxyd wird die Zugfestigkeit des Materials Tiefbohrungen anzutreffen sind, sowie den dort ganz erheblich verbessert; wenn der Aluminiumoxydhäufig vorhandenen korrodierenden Flüssigkeiten io gehalt 99% übersteigt, so.wird zwar die Erfindungsund auch normalen Schlägen und Stößen standhalten aufgäbe immer noch gelöst, doch ist es dann und schließlich auch der Abnutzung im Bohrrohr schwierig, die Gehäuse in der gewünschten Form in während des Einfahrens in das Bohrloch wider- wirtschaftlicher Weise herzustellen. Vorzugsweise stehen. Andererseits soll die Hohlladungskapsel bei sollte daher der Aluminiumoxydgehalt des Keramikder Detonation des Sprengstoffes im wesentlichen so 15 materials bei etwa 94 bis 96 % liegen,
zertrümmert werden, daß lediglich kleine gleich- Zusammenfassend kann man sagen, daß die Hohlmäßige Trümmerteilchen in dem Bohrloch ver- ladungen gemäß der Erfindung ein Gehäuse besitzen, bleiben. Eine solche Hohlladungskapsel soll wie ge- das nicht nur die erwünschten Zerfalls- und Korsagt unter allen in einem Bohrloch anzutreffenden rosionswiderstandseigenschaften von Glasgehäusen Bedingungen flüssigkeitsdicht sein und durch eine 20 aufweist, sondern auch die Stoßfestigkeit und äußere Sprengschnur zuverlässig detonierbar sein. die problemlose Anwendbarkeit von Aluminium-Häufig hat man solche Hohlladungskapseln aus gehäusen. Gemäß der Erfindung hergestellte Gehäuse Aluminium gefertigt, die zwar einen Teil der oben haben eine Zugfestigkeit in der Größenordnung von aufgeführten Forderungen erfüllen, in anderer Hin- 1750 kg/cm² im Vergleich zu einer Zugfestigkeit von sieht jedoch unbefriedigend sind. Typische Alu- 25 ungefähr nur 105 kg/cm² bei den bekannten Glasminiumgehäuse sind zwar kräftig ausgebildet, doch gehäusen. Trotzdem aber zerfallen die Gehäuse gekann man mit einer Zertrümmerung in kleinste maß der Erfindung überraschenderweise bei Detona-Partikel nicht mit Sicherheit rechnen, so daß nach tion der Ladung ebenso leicht wie herkömmliche der Detonation durchaus größere und ungleichmäßig Glasgehäuse in kleine Teilchen gleichmäßiger Große, geformte Trümmerteile zurückbleiben können. Auch 30 Ein weiterer Vorteil der Ausbildung gemäß der ist das Aluminium, aus dem das Gehäuse gefertigt Erfindung findet sich weder bei den Glas- noch bei ist, beim Absenken in das Bohrloch Verschleiß- den Aluminiumgehäusen, wie sie bisher Verwendung erscheinungen ausgesetzt, und das Aluminium wider- fanden. Es ergibt sich nämlich ein gewisser Versteht auch nicht allen in Tiefbohrlöchern anzu- dämmungs- bzw. Strahlbegrenzungsgrad, weil die treffenden korrodierenden Flüssigkeiten, so daß die 35 seitlich gerichteten Explosionskräfte momentan beHohlladung in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt wer- grenzt werden und damit sowohl die Wirksamkeit den kann oder sogar unwirksam gemacht wird. des Strahls verbessert wird als auch die Verformung In der deutschen Patentanmeldung M 19754 IVa/ des Futterrohrs seitlich der Perforation auf das ge-78 e wird eine Sprengpatrone mit einer Hohlladung ringstmögliche Maß herabgesetzt wird,
vorgeschlagen, bei der die Hohlladungskapsel ein 40 Hohlladungskapseln weisen typischerweise einen Gehäuse aus Glas aufweist. Die Verwendung kera- Anfeuerungssprengsatz auf, der in dem Gehäuse so mischer Materialien für das Gehäuse beseitigt einige angeordnet ist, daß er bei Zündung einer Zündschnur Nachteile der Aluminiumgehäuse, doch weisen auch an der Außenseite des Gehäuses zur Detonation gedie bekannten keramischen Gehäuse eine ganze bracht wird. Die Explosionskraft, die bei der DeReihe von Nachteilen auf. Sie zerfallen zwar typi- 45 tonation der Zündschnur entwickelt wird, wird durch scherweise in gleichmäßige kleinstückige Trümmer- das Gehäuse hindurch auf den Anfeuerungssprengteile und sind auch widerstandsfähig gegen die in satz übertragen. Die Dämpfung der Detonationswelle Betracht kommenden korrodierenden Flüssigkeiten, durch das Gehäuse führt zu keinen besonderen besitzen jedoch eine derart geringe mechanische Schwierigkeiten, weder bei Aluminiumgehäusen noch Festigkeit, daß sie beim Einfahren in ein Tiefbohr- 50 bei Glasgehäusen. Bei Anwendung der erfindungsloch durch das Entlangscharren an einem Metall- gemäßen Ausbildung der Hohlladung dagegen ist der futterrohr oder auch beim Anschlagen gegen einen Ubertragungsfaktor der Keramikmaterialien mit mehr harten Gegenstand leicht beschädigt werden. Bei der als 86 % Aluminiumoxyd verhältnismäßig gering, so bekannten Ausführungsform des Gehäuses aus kera- daß eine übliche Zündschnur eine Detonation mischem Material — nämlich aus Glas — wird sogar 55 höherer Größenordnung nicht in zuverlässiger Weise besonderer Wert auf die Zerbrechlichkeit gelegt, da durch ein Gehäuse aus einem solchen Material hindiese dort funktionsnotwendig ist. Dies wiederum durch erwarten läßt. Diese Schwierigkeit ist jedoch führt zu der Forderung, daß das Gehäuse selbst eine bei einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erverhältnismäßig große Wanddicke hat, die jedoch findung, bei der die Hohlladung mit einer klaueneinen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, um 60 förmigen Halterung für eine Sprengschnur an der eine Zündung des Anfeuerungssprengsatzes mit Rückseite des Hohlladungsgehäuses versehen ist, da-Sicherheit auf den Sprengsatz im Gehäuse übertragen durch beseitigt, daß die Wanddicke des Gehäuses zu können. zwischen der Sprengschnur und einem in eine Axial-Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hohlladung zur bohrung des Hohlladungssprengstoffes und in eine Verwendung bei Bohrlochsprengungen zu schaffen, 65 axiale Vertiefung der Gehäuserückwand hineindie ebenfalls aus keramischem Material besteht und ragenden Anfeuerungszündsatz nicht größer als die Vorzüge dieses Materials besitzt, jedoch nicht 0,13 cm, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,076 cm, ist. Es dessen Nachteile, sondern vielmehr die Unempfind- hat sich gezeigt, daß bei dieser Ausbildung der in

ORIGINAL INSPiCTED

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der Rückwand des Gehäuses verbrauchte Anteil der sodann wird eine hinreichende Menge eines Spreng-

Explosionsenergie gering genug ist, um eine sichere stoffes 29 in die mit der Vertiefung 26 ausgerichtete

Zündung des Anfeuerungssatzes und damit der Axialbohrung 28 gefüllt. Der Anfeuerangssatz 29

Hohlladung selbst zu gewährleisten. Im Gegensatz wird dann durch Andrücken verdichtet, und sodann

zu den herkömmlichen Aluminium- oder Glas- 5 wird die Auskleidung 17 in der kegelstumpfförmigen

gehäusen ist also hier die Dicke des Gehäuses im Aushöhlung der Hohlladungspille 15 angeordnet.

Bereich des Zündweges von Bedeutung. Wenn die Auskleidung 17 in der üblichen Weise

DieErfindungsollnachstehendunterBezugnahmeauf nach innen gedrückt ist, verhindert die erhöhte

die Zeichnung näher erläutert werden, die einen Schnitt Dichte der Hohlladungspille 15 ein Eindrücken der

durch eine Hohlladung gemäß der Erfindung zeigt. io Wandung der Axialbohrung 28, was andernfalls eine

Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevor- weitere Verdichtung des Anfeuerungssatzes 29 zur

zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht Folge hätte. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung

die Hohlladung 10 aus einem zweiteiligen Gehäuse und dieses Ladeverfahren sicherstellen, daß der An-

11 mit einem allgemein zylindrischen Behälterteil 12 feuerungssatz 29 schnell von herkömmlichen Knall-

und einem vertieften Deckelteil 13 sowie aus einer 15 Zündschnüren 23 zur Detonation gebracht wird,

allgemein zylindrisch geformten Sprengladung 14, die Nach einer Methode zum Sichern der Ladung 14

in dem Gehäuse eingeschlossen ist. in ihrem Gehäuse 11 werden die zum Behälter ge-

Die Ladung 14 wird von einer vorgeformten Pille richtete Stirnfläche 19 und der daran angrenzende

15 aus einem geeigneten hochexplosiven Material, Innenflächenteil des Deckels 13 mit einem geeigneten wie z. B. RDX, gebildet und besitzt eine axial- 20 härtbaren oder sich verfestigenden Adhäsionsmaterial symmetrische konische Aushöhlung, die nach außen überzogen, wie z. B. dem unter der Handelsbezeichhin zu dem vorderen Ende 16 erweitert ist. Eine nung Epoxylite Nr. 810 bekannten Epoxy-Harz.
hohle, entsprechend geformte, kegelstumpfförmige Wenn der Deckelteil 13 mit dem Behälterteil 12 Auskleidung 17 aus einem geeigneten Metall ist in zusammengefügt wird, fließt der innen liegende Teil der konischen Aushöhlung derart angeordnet, daß 25 des Adhäsionsmittels über die Vorderkante 16 der sie mit ihrer Basis mit der vorderen Umfangskante Hohlladung 14 und bildet einen Ringwulst 30. So-

16 der geformten Ladung 14 abschließt. bald die beiden Gehäuseteile 12 und 13 dicht zu-Die aufeinanderliegenden Stoßflächen 18 bzw. 19 sammengepreßt werden, wird ein zweiter Teil des

des Behälterteils 12 und des Deckelteils 13 sind der- Adhäsionsmaterials nach innen in den Ringraum 31 art bearbeitet, daß sich ein flüssigkeitsdichter Ab- 30 gedrückt, wo sich ein Ring 32 zwischen der Ladung Schluß ergibt, wenn diese Teile miteinander ver- 14 und dem Behälter 12 bildet, während der Rest bunden werden. An der Außenseite der rückwärtigen des Adhäsionsmaterials über die Stoßflächen 18,19 Wandung 20 des Behälterteils 12 sind zwei im gegen- verteilt wird, wobei ein Teil radial nach außen geseitigen Abstand gehaltene axiale Vorsprünge 21 vor- drückt wird und dort einen Umfangswulst an der gesehen, die zwischen sich eine Quernut 22 bilden, 35 Verbindung zwischen den Stoßflächen bildet,
die so bemessen ist, daß sie eine geeignete Knall- Beim Aushärten oder Verfestigen des Adhäsionszündschnur 23, wie z. B. »Primacord«, im engen materials werden die beiden Gehäuseteile 12 und 13 Paßsitz aufnehmen und festhalten kann. Außerdem durch die zwischen den Flächen 18 und 19 vorsind mittig an dem Behälterteil 12 an gegenüber- handene Masse abgedichtet miteinander verbunden, liegenden Seiten in gegenseitigem Abstand gehaltene 40 Gleichzeitig bildet der Ringwulst 30 ein vorderes seitliche Vorsprünge 24 vorgesehen, die zwischen Widerlager, um die geformte Ladung 14 in dem Gesich einander gegenüberliegende Umfangsnuten 25 häuse 11 in einer in Längsrichtung fixierten Lage zu frei lassen, die der Befestigung der Hohlladung 10 halten, während der Ring 32 die Hohlladung in einer an einem zur einmaligen Verwendung bestimmten seitlich fixierten Lage abstützt. Dementsprechend ist Träger (nicht dargestellt) dienen. 45 die Ladung 14 in dem Gehäuse 11 sicher gehalten,

Eine axial ausgerichtete Vertiefung 26 an der ohne daß an dem Deckelteil 12 eine damit einstückig

Innenseite der Rückwand 20 erstreckt sich gegen die ausgebildete Schulter erforderlich ist und auch ohne

Quernut 22 und ist derart begrenzt, daß lediglich ein das Erfordernis enger Abmessungstoleranzen weder

dünner, mit dem Gehäuse einstückiger Steg 27 un- an dem Behälterteil 12 noch an dem Deckelteil 13

mittelbar neben dem Grunde der Nut 22 verbleibt. 50 des Gehäuses 11 oder an der Ladung 14. Es ist je-

Eine Axialbohrung 28 erstreckt sich durch die vor- doch gefunden worden, daß die maximale Dicke des geformte Pille 15 und ist zweckmäßigerweise so an- Steges 27 angenähert 0,13 bis 0,14 cm bei Vergeordnet, daß sie mit der axialen Vertiefung 26 aus- Wendung üblicher Knallzündschnüre nicht übergerichtet ist, wenn die Pille in dem Behälterteil 12 steigen soll. Eine zuverlässige Detonation höherer angeordnet ist. In der ausgerichteten Bohrung 28 und 55 Ordnung läßt sich mittels herkömmlicher Knallzündder Vertiefung 26 wird ein geeigneter hochexplosiver schnüre bei größerer Stegdicke nicht mehr erreichen. Sprengstoff29, wie z.B. RDX, angeordnet, der als Obwohl der Konzessionsdruck ein Faktor ist, be-Anfeuerungssatz wirkt. vorzugt man, die Dicke des Steges 27 bei etwa 0,05

Bei den Vorarbeiten für die Hohlladung 10 wird bis 0,076 cm zu halten. Eine solche Stegdicke eignet die Formladungspille 15 mit einer etwas größeren 60 sich sogar für sehr hohe Bohrlochdrücke und kom-Dichte vorgeformt, als allgemein üblich. Beispiels- pliziert nicht die Herstellung der Gehäuse. Es ist weise werden solche Pillen üblicherweise zu einer außerdem gefunden worden, daß man eine zu-Dichte von annähernd 1,4 g/cm³ verdichtet, wenn verlässige Wirkungsweise erreicht, indem man die der Sprengstoff wachsimprägniertes RDX ist. Bei der axiale Bohrung 28 im wesentlichen bis zu der Spitze Vorbereitung der vorgeformten Pillen 15 wird der 65 der Auskleidung führt, was eine ausreichende AusSprengstoff jedoch von Anfang an auf eine Dichte lösungslänge für den Anfeuerungssatz 29 sicherstellt, von annähernd 1,6 g/cm³ verdichtet. Die vorgeformte Da der Ladevorgang beträchtlich dadurch verein-PiIIe 15 wird in das Behälterteil 12 eingebracht, und facht wird, daß die Axialbohrung 28 an der Spitze

der geformten Aushöhlung offen ist, wird bevorzugt, die Axialbohrung vollkommen durch die Pille 15 hindurchzuführen, wie oben beschrieben.

Demgemäß ist es ersichtlich, daß die Hohlladung nach der Erfindung ein Gehäuse besitzt, das hohen äußeren Bohrlochdrücken und -temperaturen standhält, das nicht von korrodierenden Bohrlochflüssigkeiten angegriffen wird, das stark genug ist, Stoßen und Schlagen bei seiner Handhabung zu widerstehen, das beim Entlangschleifen an Stahlfutterrohren nicht verschlissen wird und das in kleine Teilchen zerfällt und das auf Grund des verwendeten Auslöse-Entf ernungsmechanismus durch herkömmliche Knallzündschnüre in einem Bereich höherer Ordnung zuverlässig zur Detonation gebracht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlladung zur Verwendung bei Bohrlochsprengungen mit einem aus keramischem Material bestehenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material einen Anteil von mehr als 86% Aluminiumoxid aufweist.

2. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Aluminiumoxid bei vorzugsweise etwa 94 bis 96% liegt.

3. Hohlladung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer klauenförmigen Halterung für eine Sprengschnur an der Rückseite des Hohlladungsgehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Gehäuses (11) zwischen der Sprengschnur (23) und einem in eine Axialbohrung (28) des Hohlladungssprengstoffes (15) und in eine axiale Vertiefung (26) in der Gehäuserückwand (20) hineinragenden Anfeuerungszündsatz (29) nicht größer als 0,13 cm, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,076 cm ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen