DE2230068A1

DE2230068A1 - Perforiereinrichtung fuer bohrloecher

Info

Publication number: DE2230068A1
Application number: DE2230068A
Authority: DE
Inventors: James E Shore
Original assignee: Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1972-06-20
Publication date: 1973-01-11
Also published as: CA954446A; US3717207A; AU4369372A; IT956699B; AR201905A1; FR2143253B1; FR2143253A1; BR7203995D0; GB1393303A

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung

der Societe de Prospection Electrique Schlumberger (a Corporation of the Republic of France), 42 rue de Saint Dominique, Paris 7e, Prance

betreffend

üperforiereinrichtung für Bohrlöcher"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung in einem rohrförmigen Träger eines Bohrlochperforators mit einem oder mehreren seitlichen, mit Gewindestopfen verschlossenen Öffnungen, mit einer oder mehreren Hohlladungen, welche vom Ende her in den Träger eingesetzt werden können und innerhalb des Trägers hinter einem entsprechenden, eine Öffnung verschliessenden Gewindestopfen ausgerichtet werden können, um so den Stopfen durch den .nach vorne gerichteten Strahl, der bei der Zündung der Ladung entsteht, durchbrechen zu können.

Eine der bekannten Perforiereinrichtungen, die bei Erdölbohrungen heute üblicherweise verwendet werden, besteht aus einem eingeschlossenen rohrförmigen Körper mit einer oder mehreren, zur Seite gerichteten, vorgeformten Sprengladungen (Hohlladungen), die in Längsrichtung mit Abstand innerhalb des Körpers angeordnet sind und mit elektrisch ansprechenden Zündeinrichtungen in Wirkverbindung stehen. Typischerweise

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besteht der Körper der Perforiereinrichtung, der sog. "Träger", aus einem dickwandigen Zylinder, der so ausgelegt ist, dass er den extremen Explosionskräften standhalten kann, die durch die Detonation der in ihm enthaltenen Sprengstoffe erzeugt werden, Um eine erneute Verwendung des Trägers zu ermöglichen, ist jede Hohlladung jeweils zu einer in dem Trägerkörper vorgesehenen seitlichen Öffnung hin gerichtet, die üblicherweise durch ein aeusdehnbares Verschlußstück, beispielsweise durch einen Gewindestopfen, abgedeckt und in der Öffnung fluidgedichtet angeordnet ist. Bei einer bestimmten Trägergrösse können erheblich grössere Hohlladungen verwendet werden, wenn die Ladungen von einem Ende her in den Träger eingeführt werden können, im Vergleich zu den Verhältnissen die vorliegen, wenn die Ladungen durch die seitlichen Öffnungen in der Trägerwand eingesetzt werden müssen.

Es wurden daher bereits verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, die zur Verwendung bei derartigen, vom Ende her zu beladenden Trägern vorgesehen sind und zug· Festhalten der Hohlladungen in exakter Ausrichtung mit den zugeordneten Öffnungen dienen, trotz der harten Stossbelastungen und der schwierigen Betriebsbedingungen, unter denen Perforiereinrichtungen bei den üblichen Perforationsoperationen normalerweise stehen. Beispielsweise weist eine charakteristische Befestigungseinrichtung (USA-Patentschrift 3 .246 ?o7, bei 6o) einen metallischen, mit Öffnungen versehenen Hantel oder eine stumpfe konische Hülse auf_s die über dem vorderen Ende einer Hohlladung befestigt und so eingerichtet ist, dass sie mit den zugeordneten Verschlui3stopfen in Berührung koifcffit, wodurch die Hohlladung sicher in ihrer Stellung gehalten wird, wenn der Stopfen in die Öffnung eingesetzt wird. In ähnlicher ¥eise wird bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art eine dicke Hülse aus elastischem, nachgiebigen Material verwendet, die koaxial um aas vordere Ende der Hohl!■::■ dung angeordnet ist. Dxesc Hülse kann axial zwischen den Boden des Stopfens und der Ladungshülle zusammengedrückt werden, wenn der Stopfen festgezogen wird.

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•Es hat sich jedoch gezeigt, dass Einstellvorrichtungen der genannten Art die Ausbildung des PerforationsStrahles, der bei der Detonation"der Hohlladung entsteht, deutlich bednträchtigt. Da derartige Halteeinrichtungen üblicherweise unmittelbar vor dem Hoh^ladungskörper befestigt werden und unter einem steilen "inkel nach vorne spitz zulaufen müssen, um mit dem Boden des "Stepfens in Berührung zu kommen, liegen diese Halteteile im Weg des Sprengladungsmaterials, welches vom vorderen Abschnitt des Sprengkörpers aus nach innen und vorwärts getrieben wird, wenn der Hohlladungssprengkörper durch die Explosionskräfte, die auf ihn durch die Detonation der Hohlladung aufgeübt werden, zusammenbricht. Hierdurch wird die Gesamt-Wirksamkeit der Hohlladung naturgemäss wesentlich beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche es ermöglicht, die Ladungen exakt mit dem jeweiligen, ihnen zugeordneten Öffnungen auszurichten, ohne dass die Wirksamkeit der Hohlladungen beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine Halteteil zum Befestigen jeder einzelnen Ladung hinter dem entsprechen, eine der Öffnungen verschliessenden Stopfen und ausgerichtet mit diesem; und an jeder Ladung und ihrem Halteteil vorgesehene erste und zweite Flächen, welche noekenartig miteinander β in Eingriff kommen, wobei das Halteteil relativ zu der entsprechenden Ladung bei einer Drehung des Halteteiles nach vorne bewegbar ist.

Erfindungsgemäss wird also eine Vorrichtung zur Verwendung in einem rohrförmigen Träger eines Bohrlochperforators mit einer oder mehreren, mit Gewinde versehenen seitlichen Stopfen vorgeschlagen, bei der in dem Träger eine oder mehrere Hohlladungen angeordnet sind, welche vom Ende her in den Träger eingeführt werden können. Ein Halteteil ist

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zur Befestigung jeder einzelnen Ladung in -"-usrichtung hinter einem eine Öffnung abdeckenden Stopfen vorgesehen, so dass der Stopfen durch den beim Zünden der ladung erzeugten Strahl durchbrochen wird. Erfindungswesentlich ist es dabei, dass jede Hohlladung und jedes Halteteil erste und zweite Flächen aufweisen, die so miteinander in Eingriff kommen, dass das Halteteil bei einer Drehung nach vorne bewegt wird.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist:

Figur 1

eine typische Perforiervorrichtung, bei der die Erfindung verwendet wird;

Figur 2 .

ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss vorgeschlagenen verbesserten Perforiereinrichtung;

Figur 3 und 4

weitere Darstellungen, bei denen details des bevorzugten AusführungsbeispieIes, welches in Figur 2 gezeigt ist, dargestellt sind; und

Figur 5 und 6

vergrösserte Querschnittdarstellungen, welche die Anordnung der Vorrichtung von Figur 2 erkennen lassen.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe neue, verbesserte Perforiereinrichtung 1o, die an einem typischen elektrischen Kabel 12 in einem Bohrloch 11 hängt. Wie dargestellt ist, weist die Perforiereinrichtung 1o einen langgestreckten, rohrförmigen Körper oder Träger 13 auf, der mit einer Vielzahl von in Längsrichtung mit Abstand angeordneten seitlichen Öffnungen 14 versehen ist. Die Öffnungen 14 sind jeweils fluidgedichtet und durch einen Verschluss, beispielsweise, den gezeigten Gewindestopfen 15, verschlossen. Die Perforiereinrichtung 1o weist weiterhin Perforationsmittel ' auf, welche bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der _F Erfindung aus einer Vielzahl von seitlich gerichteten, vorgeformten Sprengladungen 16 bestehen, die in dem Träger : in Längsrichtung intervallweise mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind und die, wie nachfolgend noch erklärt wird,

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im Träger so befestigt sind, dass sie jeweils zu den seitlichen Öffnungen 14 hinweisen. Weiterhin umfassen die Perforationsmittel in üblicher Weise selektiv betätigbare Zünder, beispielsweise eine elektrisch auslösbare Sprengkapsel 167 > die mit einem Stück Sprengschnur 18 in Wirkverbindung steht, die im Sprengbereich jeder der vorgeformten Ladungen 16 angeordnet ist.

Wie am besten in Figur 2 zu erkennen ist, ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorgeformten Ladungen 16 tin typischer, vorgeformter Ladungseinsatz 19 wirkungsmässig im hohlen, vorderen Ende eines Sprengkörpers 2o angeordnet. Der Ladungseinsatz 19 erzeugt bei der Detonation einen Perforierstrahl, der, in Bezug auf die Zeichnung nach rechts gerichtet, entlang einer bestimmten Perforationsachse 21 gerichtet ist. Die vorgeformte Ladung 16 weist weiterhin einen zylindrischen Behälter auf, der bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem inneren Mantel 22 aus Metall und einer äusseren Hülle 25 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial besteht, um den Einfluss von seitlich gerichteten Explosionskräften auf die inneren v/andungen des Trägers 13 möglichst zu verringern. Die äussere Hülle 23 ist hinten in der dargestellten Weise abgesetzt, so dass ein axial ausgerichteter, nach hinten vorspringnnder Stopf 24 mit einem Schlitz oder einer Öffnung 25 gebildet wird, welche zum festhalten der Sprengschnux* 18 in Detonationsnähe des Sprengkörpers2o dient. Da die äussere Hülle 23 der inneren Ausbildung des Trägers 13 entsprechen muss, ist das vordere Ende der Hülle, bei 26 gezeigt, abgerundet, und zwar in einer senkrecht zur Zeichnungsebene liegenden Ebene.

Um die vorgeformte Ladung 16 selektiv in ihrer Stellung im Träger 13 befestigen zu können, weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung Haltemittel auf, beispielsweise ein etwa halbkugelföriniges starres Toil 27» welches eine zentrale Öffnung 28 aufweist, und oinen ringförmigen Ab-

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BAD ORIGfNM.

standhalter 29» wobei diese Seile in ihrem Zusammenwirken ao angeordnet sind, dass sie entlang der Achse 21 zwischen dem Gehäuse 23 und dem Gewindestopfen 15 (Verschluss) bewegt werden können. Weiterhin weist die Erfindung lockeneinrichtungen auf, die bei dem in Figur 2 gezeigten bevorzugten· Ausführungsbeispiel aus einer entsprechenden Anzahl von mit gleichem Abstand angeordneten, nach hinten vorspringenden Vorsprüngen oder Armen 3o an dem halbkugelförmigen Halteteil 27, sowie aus nach vorne weisenden, axial geneigten Uockenflachen 31 bestehen, die um die Innenwandung des vorderen Endes der Hülle 23 angeordnet sind.

Wenn daher die Arme 3o des Halteteiles 27 an den liockenflächen 31 angeordnet sind, führt eine Drehung des Halteteiles in Uhrzeigerriehtung (wie in Figur 3 gezeigt) in Bezug auf auf die vorgeformte ladung 16 und um die Achse 21 dazu, dass das Halteteil sich entlang der Achse 21 und relativ zur Hülle 23 nach vorne bewegt, von einer hinteren Anfangsstellung in eine vordere Stellung. Der Betrag der vorwärts- oder axial-Bewegung des Halteteiles 27 rektiv zur Ladung wird naturgemäss durch den längs- oder Axialabstand zwischen hinteren Flächen 32 und vorderen Flächen 33 an den.entgegengesetzten Enden der Hockenflachen 31 bestimmt. Wie bei 24 gezeigt, sind Schultern vorzugsweise an den vorderen ^x'lächen 33 angeordnet, um eine weitere Drehung des Halteteiles 27 in Uhrzeigerriehtung zu verhindern, sobald die Arme 3o an den Vorderflächen 33 zur Anlage gekommen sind.

Wie sich aus den Figuren 2 bis 4 ergibt, wird das Halteteil in das vordere Ende der Hülle 23 zurückgezogen, sobald die Arme 3o an den hinteren Flächen 32 in Eingriff gekommen sind. -Jurch eine geeignete Dimensionierung der verschiedenen Elemente der erfindungsgemässen Vorrichtung bezüglich des Trägers 13 ist das vordere Ende des Halteteiles wenigstens im wesentlichen innerhalb des vorderen Hüllenendes angeordnet. Andererseits wird das Halteteil bei einer in Uhrzeiger-

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richtung erfolgenden Drehung bezüglich der vorgeformten Ladung 16 entlang der Achse 21 zu einer zweiten oder vorderen Stellung nach vorne bewegt, wo die Vorderfläche des Halteteiles wenigstens leicht oberhalb der Hülle 23 herausragt .

In iⁿigur -y ist die vorgeformte Ladung 16 innerhalb des Trägers 13 so angeordnet, dass sie nahe einer der Öffnungen 14 liegt, zu dieser weist und mit dieser ausgerichtet ist. Wie aus dieser Abbildung zu ersehen ist, weist die hintere Innenwandung des Trägers 13 eine nach innen weisende Ausnehmung 35 auf, welche mit der öffnung 14 ausgerichtet ist und so ausgebildet ist, dass sie den Stumpf 24 teilweise komplementär aufnimmt. Die Sprengschnur 18 istin· der Öffnung 25 angeordnet. Zu dieser Zeit wird das Halteteil 27 winkelmässig bezüglich der vorgeformten Ladunge 16 so ausgerichtet, dass die Arme 3o an den hinteren Flächen 32 liegen, wodurch das Halteteil in das vordere Ende der Hülle 23 zurückgezogen wird. Hierdurch ist es natürlich möglich, dass die vorgeformte Ladung 16 von einem Ende her in den Träger 13 eingebaut werden kann, mittels eines üblicherweise verwendeten, typischen Ladewerkzeuges (nicht gezeigt), woraufhin sie in der dargestellten Stellung gehalten werden kann, bis die Ladung in ihrer Stellung festgelegt wird.

Nachdem die Ladung 16 einmal in ihre Stellung gebracht worden ist, wird das Halteteil 27 dadurch in Uhrzeigerrichbung gedreht, dass ein Werkzeug (nicht gezeigt) in die üffnung 14 eingeführt wird. Bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind , wie bei 36 gezeigt, in der Öffnung 28 des Halteteiles Schlitze oder Ösen vorgesehen, mit denen das genannte Werkzeug zum Drehen des Halteteiles 27 in Eingriff g kommen kann. Beim Drehen des Halteteiles 27 gelangen die Arme 3o auf den Nockenflachen 31 auf die vorderen Flächen 33» bis die Arme mit den ScJiItern 34 in Eingriff kemmen. Wie i'igur 6 zeigt, wird daraufhin der Abstandhalter

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29 in die Öffnung 28 eingeführt, woraufhin der Gewindestopfen 15 in die Öffnung 14 hineingeschraubt wird, bis der Boden des Stopfens mit dem Abstandhalter in Eingriff kommt, so dass der Stumpf 24 in der Ausnehmung 35 festen Sitz bekommt. Hierdurch wird die Ladung 16 zwischen der hinteren Wandung des Trägers 13 und dem Boden des Gewindestopfens festgelegt. Der Stopfen 15 wird natürlich abgedichtet und festgezogen, bis die Arme 3o dicht an den Mächen 33 anliegen.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, wird durch die Erfindung eine neue, verbesserte Perforiereinrichtung geschaffen, bei der eine oder mehrere vorgeformte Ladungen fest in einem vom Ende her zu beladenden Träger befestigt und exakt mit den entsprechenden seitlichen Öffnungen ausgerichtet werden können. Ausserdem wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung eine ungünstige Wechselwirkung mit dem Perforationsstrahl beseitigt.

Innerhalb des Erfindungsgedankens sind verschiedene Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles möglich.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Verwendung in einem rohrförmigen Träger eines Bohrlochperforators mit einem oder mehreren seitlichen, mit Gewindestopfen verschlossenen Öffnungen, mit einer oder mehreren Hohlladungen, welche vom Ende her in den Träger eingesetzt werden können und innerhalb des Trägers hinter einem entsprechenden, eine Öffnung verschließenden G-ewindestopfen ausgerichtet werden können, um s© den Stopfen durch den nach vorne gerichteten Strahl, der bei der Zündung der Ladung entsteht, durchbrechen zu können, gekennzeichnet durch ein Halteteil (27) zum Befestigen jeder einzelnen ladung (16) hinter dem entsprechenden, eine der Öffnungen (14) verschliessenden Stopfen (15) und ausgerichtet mit diesem; und an jeder ladung (16) und ihrem Halteteil (27) vorgesehene erste und zweite Flächen (31, 32, 33), welche nockenar±ig miteinander pin Eingriff kommen, wobei das Halteteil (27) relativ zu der entsprechenden Ladung bei einer Drehung des Halteteiles nach vorne bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche hintere und vordere Abschnitte (32, 33) sowie einen geneigten Zwischenabschnitt aufweist, welche nacheinander durch die zweite Fläche in drei Rotationsstellungen beaufschlagbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erst.e Fläche am vorderen, hohlen Ende jeder Ladung (16) ausgebildet sind, und dass die zweite Fläche aus einem oder mehreren hinteren ^orsprüngen (3o) des Halteteiles (27) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (27) eine Öffnung (28) aufweist, weiche mit dem entsprechenden Stopfen (15)

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in der die Ladung (16) "befestigenden Stellung ausgerichtet werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (28) des Halteteiles (27) so ausgebildet ist, dass sie zur Aufnahme eines Drehwerkzeuges dient, welches durch eine seitliche Öffnung des Trägers eingeführt wird, um auf diese Weise das Halteteil (27) zu drehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (27) einen ringförmigen Abstandhalter (29) aufweist, der sich mit diesem dreht und passend in der Öffnung angeordnet ist, v/o "bei der Abstandhalter "mit einem Gewindestopfen (15), &^e? i*i eine der Öffnungen (14) eingeschraubt wird, in Gleitberührung kommt.

7. Vorrichtung nach -Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (27) durch eine Drehung in der Richtung, in der der Stopfen (15) in die Öffnung (14) eingeschraubt wird, in eine vor der Ladung (16) gelegene Stellung gebracht wird.

δ. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (27) grössenmässig so ausgebildet ist, dass es in seiner vorderen Stellung die Hohlladung fest in eine hintere Ausnehmung (35) im !rager (13) drückt, welche einem eingeschraubten Gewindestopfen (15) gegenüberliegt.

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