DE19628288B4 - Zweifach redundantes Detonationssystem für Ölbrunnenperforatoren - Google Patents

Zweifach redundantes Detonationssystem für Ölbrunnenperforatoren Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Zünden eines Brunnenbohrungsperforators, mit:
– einem ersten Feuerkopf (16), der am Perforator (12) befestigt ist und ein erstes Explosionssignal erzeugt, wenn ein erstes Betätigungssignal an ihn gegeben wird;
– einem zweiten Feuerkopf (18), der am Perforator befestigt ist und ein zweites Explosionssignal erzeugt, wenn ein zweites Betätigungssignal an ihn gegeben wird;
– einer ersten Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem ersten Feuerkopf verbunden ist, um das erste Explosionssignal an Zündladungen im Perforator zu übertragen, wobei die erste Einrichtung eine erste Trennwand (66) umfaßt, die zwischen den geformten Ladungen und der ersten Einrichtung angeordnet ist, wobei die erste Trennwand die Übertragung von Zündvorgängen niedriger Ordnung der ersten Einrichtung an die geformten Ladungen verhindert; und
– einer zweiten Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem zweiten Feuerkopf verbunden ist, um das zweite Explosionssignal an die geformten Ladungen im Perforator zu übertragen, wobei die zweite Einrichtung eine zweite Trennwand...

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Ölbrunnen-Perforationssysteme. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung Systeme zum Übertragen von Detonationssignalen von einem Detonationszünder an geformte Ladungen in einer Brunnenperforier-Detonationsanordnung.
  • Ölbrunnen, wie sie durch Erdformationen gebohrt werden, um Öl und Gas zu entnehmen, werden typischerweise dadurch abgeschlossen, daß ein als Mantel bezeichnetes Stahlrohr in die Brunnenbohrung eingesetzt wird. Die Erdformationen werden dadurch in hydraulische Verbindung mit der Brunnenbohrung gebracht, daß als Perforationen bezeichnete Löcher im Mantel hergestellt werden. Die Perforationen werden typischerweise dadurch im Mantel ausgebildet, daß explosive, geformte Ladungen innerhalb des Gehäuses in einer Tiefe zur Detonation gebracht werden, die der Erdformation entspricht, die Öl und Gas erzeugen soll. Die geformten Ladungen sind so ausgebildet, daß sie die Energie der explosiven Detonation in einen als "Strahl" bezeichneten engen Bereich richten, wodurch ein Loch im Mantel erzeugt wird.
  • Die geformten Ladungen werden durch ein Detonationssignal gezündet, das von einem Zünder durch ein Rohr aus hohlem Metall, Tuch oder Kunststoff, das mit einem hochexplosiven Stoff gefüllt ist, übertragen wird. Der Zünder kann ein elektrischer Zündhut vom Bleiazidtyp, ein elektrisch aktivierter, explodierender Brückendraht ("EBW" = exploding bridge wire)-Zünder, ein elektrisch aktivierter, explodierender Folienzünder ("EFI" = exploding foil initiator) oder ein durch Schlag aktivierter, explosiver Zünder sein. Das mit explosivem Stoff gefüllte Rohr wird typischerweise als "Detonationsstrang" bezeichnet. Ein in der Technik bekannter Typ von Detonationsstrang wird von der Firma Ensign-Bickford Company unter dem Handelsnamen "PRIMACORD" verkauft.
  • Der durch Schlag aktivierte, explodierende Zünder wird typischerweise bei Ölbrunnen-Perforationssystemen verwendet, die als "rohrbeförderte" Systeme bekannt sind. Es ist dem Fachmann bekannt, daß rohrbeförderte Perforationssysteme dazu verwendet werden, Perforationen in Ölbrunnen vorzunehmen, ohne daß die Einführung einer elektrischen Verkabelung in die Brunnenbohrung erforderlich ist. Auch ist es dem Fachmann bekannt, daß es das Erzeugen von Perforationen ohne das Einführen einer Verkabelung in die Brunnenbohrung ermöglicht, die geformten Ladungen und demgemäß Perforationen zu erzeugen, während die Brunnenbohrung einen Innendruck aufweist, der deutlich niedriger als der Fluiddruck des Öls und des Gases innerhalb der Erdformation ist, so daß die Perfo rationen erhöhten hydraulischen Wirkungsgrad aufweisen können.
  • Der durch Schlag aktivierte Zünder in einem rohrbeförderten System kann dadurch aktiviert werden, daß ein "Stab" von der Erdoberfläche aus durch die Brunnenbohrung hindurch auf den Zünder fällt. Eine andere Version eines durch Schlag aktivierten Zünders, die als "druckbetätigter" Zünder bezeichnet wird, enthält einen Kolben, der durch Scherstifte innerhalb eines Gehäuses zurückgehalten wird. Das Gehäuse ist auf einer Seite gegen den Brunnenbohrungsdruck abgedichtet, und die Rückseite des Kolbens liegt über das offene Ende des Gehäuses gegenüber dem in der Brunnenbohrung existierenden Druck frei. Von der Erdoberfläche aus kann Fluiddruck auf die Brunnenbohrung ausgeübt werden. Der Druck wird an die Rückseite des Kolbens übertragen, bis der auf den Kolben einwirkende Hydraulikdruck die Scherkraft der Stifte überschreitet. Wenn die Scherstifte zerstört werden, wird der Kolben freigegeben, so daß er zum Zünder laufen und auf diesen schlagen kann, wodurch die Explosion auf ähnliche Weise wie bei einem Zünder mit Fallstab ausgelöst werden kann.
  • Bei den in der Technik bekannten Zündern tritt gelegentlich ein Fehlschlag beim Zünden der geformten Ladungen auf, da der hochexplosive Stoff im Zünder und/oder im Detonationsstrang verbrennt anstatt explodiert. Dieser Typ eines Fehlers wird als Fehler "niedriger Ordnung" bezeichnet. Eine besondere Schwierigkeit bei rohrbeförderten Systemen, bei denen ein Fehler niedriger Ordnung auftritt, ist die, daß ein Verstärkungsexplosionsstoff, der das Detonationssignal vom Detonationsstrang auf die Oberseite des die geformten Ladungen enthaltenden Kanonenträgers überträgt, durch den mit niedriger Ordnung brennenden Detonationsstrang beschädigt werden kann. Wenn der Verstärkungsexplosionsstoff durch einen Fehler niedriger Ordnung beschädigt wird, muß typi scherweise der gesamte Kanonenträger aus der Brunnenbohrung zurückgewonnen, auseinandergebaut und wieder eingesetzt werden, was schwierig und teuer sein kann.
  • Rohrbeförderte Perforationssysteme, wie sie in der Technik bekannt sind, enthalten typischerweise einen zweiten Zünder, so daß dann, wenn der erste Zünder und der ihm zugehörige Detonationsstrang die geformten Ladungen nicht ordnungsgemäß zur Detonation bringen, der Fehler dadurch überwunden werden kann, daß der zweite Zünder aktiviert wird. Derartige Systeme werden als redundante Feuerkopfsysteme bezeichnet. Ein Nachteil der in der Technik bekannten redundanten Feuerkopfsysteme besteht darin, daß ein Fehler niedriger Ordnung des ersten Zünders den Verstärkungsexplosionsstoff beschädigen kann, so daß selbst dann, wenn der zweite Zünder ordnungsgemäß detoniert, das Detonationssignal nicht zu den geformten Ladungen übertragen wird.
  • In der Technik ist es bekannt, eine Beschädigung des Verstärkungsexplosionsstoffs dadurch zu verhindern, daß eine Sperre zwischen dem Verstärkungsexplosionsstoff und dem Detonationsstrang angeordnet wird. Die Sperre kann durch eine geformte Ladung durchdrungen werden, die am Ende des Detonationsstrangs angeordnet ist und die die Sperre nur dann explosiv durchdringen kann, wenn eine ordnungsgemäße Zündung "hoher Ordnung" des Detonationsstrangs vorliegt. Ein derartiges Sperrensystem ist z. B. im für McClure et al erteilten US-Patent Nr. 4,650,009 beschrieben. Dieses System soll jedoch entweder auf einen einzelnen Zünder mit Detonationsstrang oder auf die Übertragung eines Detonationssignals entlang eines einzelnen Explosionspfads über seriell verbundene Kanonenabschnitte angewandt werden. Dieses System ist nicht zur Verwendung bei redundanten Feuerkopfsystemen geeignet, da es nur eine einzelne geformte Ladung enthält. Ein Fehler niedriger Ordnung des ersten Zünders könnte die ge formte Ladung beschädigen, so daß selbst eine ordnungsgemäße Detonation hoher Ordnung des zweiten Zünders keine Detonation der geformten Ladung hervorrufen könnte, was eine normale Detonation der Kanonenanordnung verhindern würde.
  • In diesen Zusammenhang sei auf die Druckschrift GB 2225628 A hingewiesen, in der eine Vorrichtung zum Zünden eines Brunnenbohrungsperforators gezeigt ist. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass die Zündladungen unterschiedliche vertikale Positionen aufweisen, was impliziert, dass die oberen Enden des hoch explosiven Detonationsstrangs (der obere Teile der geformten Ladungen) ebenfalls unterschiedliche vertikale Positionen aufweisen. Der geometrische Verlauf des Detonationsstrangs hat damit eine im Wesentlichen "J"-förmige Form, deren vertikale Ausdehnung relativ groß ist. Damit ist auch die vertikale Ausdehnung der gesamten Vorrichtung relativ groß, was ein hohes Gewicht der Vorrichtung nach sich zieht. Ein hohes Gewicht der Vorrichtung kann jedoch schnell zu einer Beanspruchung des Drahtseils führen, an den derartige Vorrichtungen üblicherweise in Bohrungen abgelassen werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Feuerkopf-Perforationssystem zu schaffen, das geformte Ladungen selbst dann zur Detonation bringen kann, nachdem ein Fehler niedriger Ordnung des ersten explosiven Zünders und/oder des Detonationsstrangs vorlag.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zünden eines Brunnenbohrungsperforators anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik verkleinerte Abmessungen, geringertes Gewicht und eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zünden eines Brunnenbohrungsperforators weist auf:
    • – einen ersten Feuerkopf, der am Perforator befestigt ist und ein erstes Explosionssignal erzeugt, wenn ein erstes Betätigungssignal an ihn gegeben wird;
    • – einen zweiten Feuerkopf, der am Perforator befestigt ist und ein zweites Explosionssignal erzeugt, wenn ein zweites Betätigungssignal an ihn gegeben wird;
    • – eine erste Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem ersten Feuerkopf verbunden ist, um das erste Explosionssignal an Zündladungen im Perforator zu übertragen, wobei die erste Einrichtung eine erste Trennwand umfaßt, die zwischen den geformten Ladungen und der ersten Einrichtung angeordnet ist, wobei die erste Trennwand die Übertragung von Zündvorgängen niedriger Ordnung der ersten Einrichtung an die geformten Ladungen verhindert; und
    • – eine zweite Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem zweiten Feuerkopf verbunden ist, um das zweite Explosionssignal an die geformten Ladungen im Perforator zu übertragen, wobei die zweite Einrichtung eine zweite Trennwand umfaßt, die zwischen die geformten Ladungen und die zweite Einrichtung eingefügt ist und die Übertragung einer Zündung niedriger Ordnung der zweiten Einrichtung an die geformten Ladungen verhindert,
    wobei die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung voneinander isoliert sind, indem die erste Einrichtung, die einen ersten Detonationsstrang und eine erste Zündladung zum Durchdringen der ersten Trennwand bei Detonation der ersten Zündladung aufweist, innerhalb eines ersten Kanals vorgesehen ist, und indem die zweite Einrichtung, die einen zweiten Detonationsstrang und eine zweite Zündladung zum Durchdringen der zweiten Trennwand bei Detonation der zweiten Zündladung aufweist, innerhalb eines zweiten Kanals vorgesehen ist, so daß die erste Zündladung und die zweite Zündladung nebeneinander angeordnet sind, und daß, wenn der erste Detonationsstrang einem Fehler niedriger Ordnung unterliegt, keine Beschädigung des zweiten Detonationsstrangs bewirkt wird oder umgekehrt.
  • 1 zeigt einen rohrbeförderten Brunnenbohrungsperforator, der in einer Brunnenbohrung angeordnet ist;
  • 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung detaillierter.
  • Gemäß 1 durchdringt eine in die Erde gebohrte Brunnenbohrung 2 eine Öl und Gas enthaltende Formation 22. Die Brunnenbohrung 2 wird typischerweise dadurch fertig gestellt, daß ein als Mantel 4 bezeichnetes Stahlrohr zumindest durch die Formation 22 hindurch koaxial in die Brunnenbohrung 2 eingesetzt wird. Der Mantel 4 kann dadurch nach außen hin hydraulisch abgedichtet werden, daß Zement, wie allgemein mit 6 gekennzeichnet, in den ringförmigen Raum zwischen der Brunnenbohrung 2 und dem Mantel 4 gepumpt wird.
  • Die Pumpenbohrung 2 enthält eine "Rohrkette" 8, die koaxial in den Mantel 4 eingesetzt ist. Wie es dem Fachmann erkenn bar ist, besteht der Zweck der Rohrkette 8 darin, die Geschwindigkeit von in der Formation gebildeten Fluiden zu erhöhen, so daß dichtere Flüssigkeiten wie Wasser, die in der Formation 22 gebildet werden können, zusammen mit Öl und Gas zur Erdoberfläche befördert werden können. Die Außenseite der Rohrkette 8 ist typischerweise über eine ringförmige, als Packung bezeichnete Dichtung, die allgemein mit 10 gekennzeichnet ist, gegen das Innere des Mantels 4 abgedichtet. Die Rohrkette 8 und der Mantel 4 enden an der Erdoberfläche in einem Brunnenkopf 24. Wie es dem Fachmann bekannt ist, enthält der Brunnen 24 typischerweise Ventile 24A, 24B, um die Fluidströmung aus der Rohrkette 8 und aus dem ringförmigen Raum zwischen ihr und dem Mantel 4 zu kontrollieren.
  • Die Packung 10 kann eine Herstellausrüstung umfassen, die an ihrem unteren Ende angebracht ist. Bei der Erfindung kann zur Herstellausrüstung ein rohrbeförderter Perforator gehören, der allgemein mit 12 gekennzeichnet ist. Wie es dem Fachmann bekannt ist, umfaßt der Perforator 12 ein abgedichtetes Detonationsgehäuse 20, das geformte Explosionsladungen (die der Deutlichkeit der Veranschaulichung halber nicht gesondert dargestellt sind) und ein Detonationsstrang (nicht dargestellt) enthält, um von einem "Feuerkopf" ein Detonationssignal an jede der geformten Ladungen zu leiten, wie dies weiter erläutert wird.
  • Der Perforator 12 enthält typischerweise einen ersten Feuerkopf 16. Dieser erste Feuerkopf 16 erzeugt dann ein Explosionssignal, wenn ein "Stab" (nicht dargestellt) vom Systembediener von der Erdoberfläche durch die Rohrkette 8 geworfen wird, bis der Stab einen Zündauslöser (nicht gesondert dargestellt) kontaktiert, der einen Teil des ersten Feuerkopfs 16 bildet. Alternativ kann der erste Feuerkopf 16 einen druckbetätigten Auslöser (nicht dargestellt) enthal ten, der den ersten Feuerkopf 16 dazu veranlaßt, das Detonationssignal zu erzeugen, wenn von der Erdoberfläche aus ein einen bestimmten Wert überschreitender Druck auf den Feuerkopf 16 ausgeübt wird. Sowohl der "Fallstab" – als auch der druckbetätigte Auslöser sind in der Technik bekannt.
  • Der erfindungsgemäße Perforator 12 enthält auch einen zweiten Feuerkopf 18. Der zweite Feuerkopf 18 enthält typischerweise einen druckbetätigten Auslöser, wie oben angegeben. Der zweite Feuerkopf 18 kann vorhanden sein, um eine Detonation des Perforators 12 dann zu gewährleisten, wenn eine Detonation des Perforators 12 mittels des ersten Feuerkopfs 16 fehlschlägt.
  • Der Perforator 12 kann auch ein Strömungshilfsteil enthalten, das allgemein mit 14 bezeichnet ist. Dieses Strömungshilfsteil 14 kann entweder durch Anwenden eines vorbestimmten Drucks auf die Rohrkette 8 oder mittels des obenangegebenen Fallstabs geöffnet werden, der zum Zünden des ersten Feuerkopfs 16 verwendet wird, wenn der letztere vom Typ ist, der durch einen Fallstab gezündet wird.
  • Wie es dem Fachmann bekannt ist, kann die Brunnenbohrung 2 durch Detonieren des Perforators 12 in hydraulische Verbindung mit der Formation 22 gebracht werden. Wenn der Perforator 12 zur Detonation gebracht wird, erzeugen die geformten Ladungen (nicht dargestellt) im Gehäuse 20 Explosionslöcher oder -perforationen durch das Gehäuse 4, den Zement 6 und zumindest einen Teil der Formation 22 hindurch. Die Detonation des Perforators wird im allgemeinen durch Betätigen des ersten Feuerkopfs 16 erzielt, wie bereits beschrieben. Wenn der erste Feuerkopf 16 nicht detoniert, kann der zweite Feuerkopf 18 dadurch gezündet werden, daß ein vorbestimmter Druck auf die Rohrkette 8 ausgeübt wird.
  • Die speziellen Vorteile der Erfindung sind unter Bezugnahme auf 2 besser ersichtlich. Der zweite Feuerkopf 12 ist in 2 detaillierter dargestellt. Dieser zweite Feuerkopf 18 enthält ein Verbinderhilfsteil 26, das eine mechanische Verbindung zum ersten Feuerkopf (in 1 als 16 dargestellt) vornimmt. Eine erste Detonationsübertragungsladung 34 ist als im Zentrum des Verbinderhilfsteils 26 angeordnet dargestellt, und sie liegt nahe der Oberseite des Hilfsteils 26. Die erste Übertragungsladung 34 kann vom in der Technik bekannten Typ sein, mit hochexplosiven Stoffen wie RDX oder HMX. Die erste Übertragungsladung 34 empfängt ein vom ersten Feuerkopf (16 in 1) erzeugtes Detonationssignal und gibt dieses an einen ersten Detonationsstrang 62. Dieser kann von in der Technik bekanntem Typ sein, wie ein mit einem hochexplosiven Stoff gefüllter, flexibler Schlauch, wie er von der Firma Ensign-Bickford unter der Handelsbezeichnung "PRIMACORD" verkauft wird.
  • Der erste Detonationsstrang 62 wird innerhalb eines ersten Kanals angebracht, der allgemein mit 36 bezeichnet ist. Dieser erste Kanal 36 ist durch das Verbinderhilfsteil 26 und eine Zwischenwand 55 gebohrt, die mit dem unteren Ende des Verbinderhilfsteils 26 verbunden ist. Der erste Kanal 36 trennt die Detonationskraft vom ersten Detonationsstrang 62 ab, so daß die Detonation oder die Verbrennung im Fall eines Ausfalls "niedriger Ordnung" des ersten Detonationsstrangs 62 einen zweiten Detonationsstrang 52 nicht zündet oder beschädigt, wie dies weiter erläutert wird. Der erste Detonationsstrang 62 endet an einer ersten als Zünder ausgebildeten Ladung 64, die in einem Kanal in der Trennwand 55 positioniert ist. Wenn der erste Detonationsstrang 62 nicht explosionsartig detoniert oder wenn er einen Ausfall "niedriger Ordnung" erfährt, detoniert die erste Zündladung 64 nicht explosionsartig, und die unter der ersten Zündladung 64 liegende erste Trennwand 66 bleibt intakt. Die Bedeutung, daß die erste Trennwand 66 intakt bleibt, wird weiter erläutert. Eine ordnungsgemäße Detonation des ersten Detonationsstrangs 22 ruft andererseits eine Explosionszündung der ersten, als Zünder ausgebildeten Ladung 64 hervor, wodurch dann die erste Trennwand 66 explosionsartig durchdrungen wird. Dadurch wird ein Detonationsübertragungsstrang 58 gezündet, der aus einem Stück Material ähnlich dem des ersten Detonationsstrangs 62 gebildet sein kann.
  • Der Funktionsteil des zweiten Feuerkopfs 18 umfaßt einen Kolben 44, der innerhalb eines Zylinders 44A positioniert ist. Der Zylinder 44A ist im allgemein im Zentrum des Verbinderhilfsteils 26 angeordnet. Der Kolben 44 kann durch O-Ringe 42, 43 gegen das Innere des Zylinders 44A abgedichtet sein. Eine Seite des Kolbens 44 liegt in bezug auf Druck außerhalb des Perforators (12 in 1) durch eine Öffnung 40A im oberen Teil des Zylinders 44A frei. Die Öffnung 40A verbindet die Außenseite des Perforators 12 hydraulisch über einen Kanal 40 in der Wand des Verbinderhilfsteils 26. Der Kanal 40 kann durch eine durch einen O-Ring 38 abgedeckte Abdeckhülse 28 gegen Fluide in der Brunnenbohrung (2 in 1) geschützt werden. Der Kanal 40 und die Abdeckhülse 28 bilden zusammen eine Siphonunterbrechung, die an der Erdoberfläche mit Fluiden wie Wasser oder Siliconfett gefüllt werden kann, um zu verhindern, daß Fluide in der Brunnenbohrung in den Kanal 40 eindringen, wenn der Perforator (12 in 1) in die Brunnenbohrung (2 in 1) eingesetzt wird.
  • Der Kolben 44 wird durch einen Satz Abscherstifte 46 von einer Bewegung innerhalb des Zylinders 44A gehalten. Die Abscherstifte 46 sind so konzipiert, daß sie beim Anwenden eines vorbestimmten Drucks vom Kolben 44 zerstört werden. Dadurch ist es möglich, dafür zu sorgen, daß sich der Kolben 44 bewegt, wenn ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird.
  • Die Unterseite des Kolbens 44 enthält einen Feuerstift 48. Wenn über die Öffnung 40 ausreichend Druck angelegt wird, zerstört der Kolben 44 die Scherstifte 46 und bewegt sich nach unten. Der Feuerstift 48 wird in Kontakt mit einem durch Schlag aktivierten Explosionsstoff 50 gebracht, der an der Unterseite des Verbinderhilfsteils 26 liegt, wodurch der Explosionsstoff 50 gezündet wird. Dieser Stoff kann ein beliebiger sein, wie er in der Technik bekannt ist.
  • Die Zündung des durch Schlag gezündeten Explosionsstoffs 50 verursacht ihrerseits ein Zünden des zweiten Detonationsstrangs 52. Der zweite Detonationsstrang 52 liegt in einem Kanal in einem Festhaltehilfsteil 53, das an der Unterseite des Verbinderhilfsteils 26 angebracht ist. Alternativ kann der durch Schlag gezündete Explosionsstoff 50 durch eine durch Schlag gezündete pyrotechnische Zeitverzögerungsanordnung (nicht dargestellt) ersetzt sein, die zwischen dem Feuerstift 48 und dem Explosionsstoff 50 liegt. Die Zeitverzögerungsanordnung (nicht dargestellt) kann ihrerseits den Explosionsstoff 50 zünden, der dann den zweiten Detonationsstrang 52 zündet. Eine zur Verwendung bei der Erfindung geeignete Zeitverzögerungsanordnung ist im z. B. für Colle et al. erteilten US-Patent Nr. 4,614,156 beschrieben. Wie es dem Fachmann bekannt ist, ermöglicht es die Zeitverzögerungsanordnung (nicht dargestellt) dem Systembetreiber, den auf die Rohrkette (8 in 1) ausgeübten Druck abzuschwächen, wie er dazu verwendet wird, den zweiten Feuerkopf 18 zu aktivieren. Nachdem die Zeitverzögerung abgelaufen ist, kann das Zünden des zweiten Detonationsstrangs 52 und des Perforators (12 in 1) bei minimalem Druck innerhalb der Brunnenbohrung 2 ablaufen.
  • Wie zuvor erläutert, ist der zweite Detonationsstrang 52 gegen den ersten Detonationsstrang 62 getrennt, so daß eine verbrennende oder explosive Detonation des ersten Detonationsstrangs 62 nicht zu einer Zündung oder Beschädigung des zweiten Detonationsstrangs 52 führt. Der zweite Detonationsstrang 52 endet in einer zweiten, als Zünder ausgebildeten Ladung 54, die in einem anderen Kanal des Trennwandgehäuses 55 liegt. Die zweite Zündladung 54 kann im wesentlichen vom selben Typ wie die erste Zündladung 64 sein. Sie liegt über einer zweiten Trennwand 56, so daß eine explosive Detonation des zweiten Detonationsstrangs 52 eine Betätigung der zweiten Zündladung 54 hervorruft. Die Betätigung der zweiten Zündladung 54 ruft ein explosives Durchdringen der zweiten Trennwand 56 hervor. Der Übertragungsstrang 58 kann U-förmig ausgebildet sein, wie es in 2 dargestellt ist, so daß sein anderes Ende der durchdringenden Explosion der zweiten Zündladung 54 ausgesetzt wird und dadurch beim Durchdringen der Trennwand 56 entweder durch die erste, 64, oder die zweite, 54, Zündladung gezündet wird.
  • Die Detonation des Übertragungsstrangs 58 bewirkt das Zünden einer zweiten Übertragungsladung 60, die an der Oberseite des Gehäuses (20 in 1) liegt, das die geformten Ladungen (nicht dargestellt) enthält, die den Mantel, (4 in 1) durchlöchern. Die zweite Übertragungsladung 60 kann im wesentlichen vom selben Typ wie die erste Übertragungsladung 34 sein.
  • Das Trennwandgehäuse 55, das Halteeinrichtungsgehäuse 53 und alle zuvor hier beschriebenen Komponenten können in einem Feuerkopfgehäuse 32 enthalten sein. Dieses Feuerkopfgehäuse 32 ist an einem Ende abgedichtet mit dem Boden des Verbinderhilfsteils 26 verbunden und am anderen Ende mit dem oberen Ende des Perforatorgehäuses 20.
  • Ein wesentlicher Vorteil, wie er durch die Erfindung geschaffen ist, ist der, daß ein Fehler niederer Ordnung des ersten Detonationsstrangs 62 den Übertragungsstrang 58 oder die zweite Übertragungsladung 60 nicht beschädigt, da der Fehler niedriger Ordnung die erste Trennwand 66 nicht durchdringt. Wie es dem Fachmann bekannt ist, gehört zu einem Fehler niedriger Ordnung typischerweise eine Verbrennungsreaktion hochexplosiver Stoffe. Eine Verbrennungsreaktion der hochexplosiven Stoffe kann irgendwelche anderen hochexplosiven Stoffe zerstören, die in Kontakt mit einer derartigen Verbrennungsreaktion treten, und zwar durch Auslösen einer Verbrennungsreaktion im hochexplosiven Stoff, der in solchen Kontakt tritt. Bei der Erfindung ist eine Trennwand vorhanden, die nur durch eine explosive Detonation der ersten, 64, oder der zweiten, 54, Zündladungen durchdrungen werden kann, so daß ein Fehler niedriger Ordnung eines Detonationssystems nicht dazu führt, daß der gesamte Perforator (12 in 1) ausfällt. Im allgemeinen ist es üblich, den Perforator 12 selbst dann durch Betätigen des zweiten Feuerkopfs 18 zur Detonation zu bringen, wenn der erste Feuerkopf (16 in 1) zu keiner Detonation des Perforators 12 führte oder wenn der erste Detonationsstrang 62 einem Fehler niedriger Ordnung unterliegt.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Zünden eines Brunnenbohrungsperforators, mit: – einem ersten Feuerkopf (16), der am Perforator (12) befestigt ist und ein erstes Explosionssignal erzeugt, wenn ein erstes Betätigungssignal an ihn gegeben wird; – einem zweiten Feuerkopf (18), der am Perforator befestigt ist und ein zweites Explosionssignal erzeugt, wenn ein zweites Betätigungssignal an ihn gegeben wird; – einer ersten Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem ersten Feuerkopf verbunden ist, um das erste Explosionssignal an Zündladungen im Perforator zu übertragen, wobei die erste Einrichtung eine erste Trennwand (66) umfaßt, die zwischen den geformten Ladungen und der ersten Einrichtung angeordnet ist, wobei die erste Trennwand die Übertragung von Zündvorgängen niedriger Ordnung der ersten Einrichtung an die geformten Ladungen verhindert; und – einer zweiten Einrichtung, die funktionsmäßig mit dem zweiten Feuerkopf verbunden ist, um das zweite Explosionssignal an die geformten Ladungen im Perforator zu übertragen, wobei die zweite Einrichtung eine zweite Trennwand (56) umfaßt, die zwischen die geformten Ladungen und die zweite Einrichtung eingefügt ist und die Übertragung einer Zündung niedriger Ordnung der zweiten Einrichtung an die geformten Ladungen verhindert, wobei die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung voneinander isoliert sind, indem die erste Einrichtung, die einen ersten Detonationsstrang (62) und eine erste Zündladung (64) zum Durchdringen der ersten Trennwand (66) bei Detonation der ersten Zündladung (64) aufweist, innerhalb eines ersten Kanals (36) vorgesehen ist, und indem die zweite Einrichtung, die einen zweiten Detonationsstrang (52) und eine zweite Zündladung (54) zum Durchdringen der zweiten Trennwand (56) bei Detonation der zweiten Zündladung (54) aufweist, innerhalb eines zweiten Kanals vorgesehen ist, so daß die erste Zündladung (64) und die zweite Zündladung (54) nebeneinander angeordnet sind, und daß, wenn der erste Detonationsstrang (62) einem Fehler niedriger Ordnung unterliegt, keine Beschädigung des zweiten Detonationsstrangs (52) bewirkt wird oder umgekehrt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feuerkopf (16) ein druckbetätigter Feuerkopf ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feuerkopf ein schlagbetätigter Feuerkopf ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Zeitverzögerungsanordnung, die zwischen den ersten Feuerkopf (16) und die erste Übertragungseinrichtung eingefügt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Feuerkopf (18) ein druckbetätigter Feuerkopf ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Zeitverzögerungsanordnung, die zwischen den zweiten Feuerkopf (18) und die zweite Übertragungseinrichtung eingefügt ist.
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