DE2306889A1

DE2306889A1 - TWIN PERFORATOR CHARGE FOR PERFORATING THE GEAR PIPES OF DRILLING WELLS, IN PARTICULAR HYDROCARBON WELLS

Info

Publication number: DE2306889A1
Application number: DE19732306889
Authority: DE
Inventors: Janos Deres; Laszlo Hajos; Kalman Papp; Sandor Szikora
Original assignee: Orszagos Koeolaj es Gazipari Troeszt
Current assignee: Orszagos Koeolaj es Gazipari Troeszt
Priority date: 1973-02-13
Filing date: 1973-02-13
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE2306889B2; DE2306889C3

Description

ZWILLINGS-PERFORATORLADUNG ZUM PERFORIEREN DER GETRIEBEROHRE VON BORHBRUNNEN, INSBESONDERE KOHLENWASSERSTOFFBRUNNEN Bei Bohrbrunnen geringerer Tiefe erfolgt das Eröffnen der in die Produktion zu stellenden Schicht durch den Einbau einer auf der Tagesoberfläche angefertigten Filtereinrichtung und durch die Schaffung einer Schicht aus Kies bestimmter korngröße. Im Balle von Brunnen größerer Tiefe, wie z. B. Kohlenwasserstoff-Sonden im allgemeinen, ist der Einbau einer Filtereinrichtung nicht notwendig. In diesem Falle erfolgt das Eröffnen der in die Produktion einzustellenden und/oder zu untersuchenden Schicht durch das Perforieren des Getrieberohres (Stahlrohres).TWIN PERFORATOR CHARGE FOR PERFORATING THE GEAR TUBES OF BORHBRUNNEN, IN PARTICULAR HYDROCARBON WELLS This is done with drilled wells of shallower depth Opening the shift to be put into production by installing a the surface made filter device and through the creation of a Layer of gravel of a certain grain size. In the ball of wells of greater depth, like z. B. Hydrocarbon probes in general, is the installation of a filter device unnecessary. In this case, the opening of the production takes place to be set and / or the layer to be examined by perforating the gear tube (steel tube).

Im Verlaufe des Perforierens muß das Getrieberohr, der Zementmantel sowie Schlammfladen und die infiltrierte Gesteinschicht in einer geeigneten Weise werden, so daß das Einströmen des im Gestein saturierten Gutes (Erdöls) in die Sonde bei dem Eintrittswiderstand erfolgen kann. In the course of the perforation, the gear tube, the cement jacket as well as mud patties and the infiltrated rock layer in a suitable manner so that the material saturated in the rock (petroleum) flows into the probe can take place at the entry resistance.

Zum Erreichen dieses Ziels werden weit verbreitet die sogenannten Jet-Perforatoren verwendet, bei denen kumulativ wirkende Sprengstoff-Hohlladungen eingesetzt werden. Diese geringe Abmessungen und geringes Gewicht (5-150 g) aufweisenden Landungen nijissen eine Durchschlagwirkung entfalten, die die Bildung entsprechend tiefer; Perforationskanäle in den Stahlrohren mit Wandstärken von 6-10 mm, im 10-15 mm dicken Zementmantel sowie im- Gestein gewährleisten. Die Länge dieser Kanäle, d.h. die sogenannte "Eindringtiefe" beeinflußt den Strömungswiderstand der Sonde und dadurch das Ergebnis der ganzen Arbeit im entscheidenden Maße. Auch der Durchmesser der Kanäle muß 7-10 mm erreichen, da widrigenfalls die Anfälligkeit gegen Verstopfungen stark ansteigt. To achieve this goal, the so-called Jet perforators are used, with which cumulative acting explosive shaped charges can be used. These have small dimensions and light weight (5-150 g) Landings do not develop a penetration effect, which the formation accordingly deeper; Perforation channels in the steel tubes with wall thicknesses of 6-10 mm, in the 10-15 mm thick cement coat as well as in the rock. The length of these channels i.e. the so-called "penetration depth" affects the flow resistance of the probe and thereby the result of the whole work to a decisive extent. Also the diameter the channels must reach 7-10 mm, otherwise the susceptibility to blockages increases sharply.

Das Resultat der Perforation wird auch durch das Anordnungssystem der Kanäle beeinflußt. Bekanntlich können die besten Einströmungsverhältnisse mit 4-5 in einer Ebene und mit gleichmäßiger Winkelverteilung angeordneten Kanälen erreicht werden, wobei jedoch auch zwei mit einen der einen Winkel von 1800 einschließende Xanalpaare ein sehr gutes Ergebnis sichern. The result of the perforation is also determined by the placement system affecting the channels. It is well known that the best inflow conditions with 4-5 channels arranged in one plane and with a uniform angular distribution achieved however, there are also two with one enclosing an angle of 1800 Xanal pairs ensure a very good result.

Der Perforationsvorgang wird jedoch durch zahlreiche Umstände erschwert. Auf der Perforationsstelle herrschen, insbesondere bei Sonden großer Tiefe, hohe Temperaturen (230 - 250 °C) und hohe Drucke (1200 - 1500 atü). Der Durchmesser des Steigrohres ist gering (evtl. However, numerous circumstances make the perforation process difficult. At the perforation site, especially in the case of probes of great depth, there are high Temperatures (230 - 250 ° C) and high pressures (1200 - 1500 atü). The diameter of the Riser pipe is small (possibly

nur 50-60 mm), wodurch die Länge und infolge der drehsymmetrischen Ausbildung auch der Durchmesser der Ladung begrenzt werden.only 50-60 mm), which increases the length and as a result of the rotationally symmetrical education the diameter of the load can also be limited.

Die Einwirkung dieser Umstände erhöht sich bei den in letzter Zeit in stets größerer Zahl ~gebauten Olsonden großer Tiefe, bei denen xit einem weiteren Anstieg der Temperaturen und des Druckes zu rechnen ist und wo außerdem auch geringe Porosität aufweisende und stark infiltrierende Schichten vorkommen, wodurch die hinsichtlich der Länge der Perforationskanäle und damit der Wirksamkeit der Ladung gestellten anforderungen weiter erhöht werden., Außerdem vermindert das Vorhandensein des den Perforator von dem Getrieberohr trennenden sowie in der Schicht vorfindbaren Wassers bei Drücken über 500 atü auch den Durcbiesser des kumulativen Strahles und dadurch den Durchmesser des Perforationskanals. The impact of these circumstances is increasing in the lately oil wells of great depth, built in ever greater numbers, in which x with a further Rise in temperatures and pressure is to be expected and where also slight Porosity exhibiting and heavily infiltrating layers occur, whereby the regarding the length of the perforation channels and thus the effectiveness of the charge The requirements placed on it are further increased., In addition, the presence is reduced that separates the perforator from the gear tube and can be found in the layer Water at pressures over 500 atmospheres also the diameter of the cumulative jet and thereby the diameter of the perforation channel.

Die bisher verwendeten herkömmlichen Sprengstoffe und Sprengmittel7 die durch eine unbedingt erforderliche gute Inititivbarkeit und eine hohe Detonationsgeschwindigkeit charakterisiert werden, können bis zu Xemperaturen von ca. 200 OO verwendet werden. Die auch bei diese Temperaturen überschreitenden höheren Temperaturen stabilen bekannten Sprengstoffe können jedoch nur beschränkt eingesetzt werden; hier vermindert sich die Brisanz, und die Verminderung der Detonationsgeschwindigkeit könnte durch die Verwendung einer längeren und schwereren Ladung ausgeglichen werden, wobei jedoch diesen Verkehrungen durch die kleinen Abmessungen der verwendbaren Sonde die Grenzen gesetzt werden. The conventional explosives and explosives used so far7 through an absolutely necessary ability to be initiated and a high detonation speed can be characterized up to X temperatures of about 200 OO. The known higher temperatures which are stable even at these temperatures However, explosives can only be used to a limited extent; here diminishes the explosiveness, and the reduction in the detonation speed could be due to the Use a longer and heavier load to be balanced, however these reversals are limited by the small dimensions of the usable probe be set.

Die Leistung kann außerdem auch durch Erhöhen der Sprengstoffdichte gesteigert werden, indem man beim Verpressen des Materials sowohl das Preßgut als auch das Preßwerkzeug vorwärmt und den Preßdruck erhöht. Mit dieser Methode kann aber nur eine geringfügige Leistungserhöhung gesichert werden. The performance can also be increased by increasing the density of the explosives can be increased by both the material to be pressed as when pressing the material also preheats the pressing tool and increases the pressing pressure. With this method you can but only a slight increase in performance can be ensured.

Die Leistung der Ladung und dadurch Länge und Durchmesser der Perfor;ationskanäie können auch dadurch erhöht werden, wenn die Ladung mit einem Material hohen spezifischen Gewichtes (z. B, Blei) umgeben wird. Die hohe Massenträgheit aufweisende Ladunghülle lenkt die frei werdenden Explosionsprodukte hohen Druckes und hoher Temperatur in Richtung der freien Flächen, des Getrieberchres und erhöht dadurch das relative Volumen des aktiven, ds h. in der Erzeugung des Jet-Strahls eine unmittelbare Rolle spielenden Teiles der Ladung. Mit dieser methode kann jedoch ebenfalls nur in dem Falle ein entsprechendes Ergebnis erzielt werden, wenn das Gewicht der Ladung 50 g überschreitet. Unsere Versuche zeigten jedoch, daß diese, Wirkung bei der Verwendung von Sprengmitteln geringerer Brisanz (bei höherer Wärmebeständigkeit) in nur vermindertem Maße zur Geltung kommt, da das eine große flassenträg heit aufweisende Material noch vor der Bildung des Jet-Strahles aus dem Wege der sich verhältnismäßig langsam ausdehnenden Explosionsprodukte ausweicht. The performance of the load and thereby the length and diameter the Perfor; ationskanäie can also be increased if the load is with a Material of high specific weight (e.g. lead) is surrounded. The high inertia containing charge envelope directs the released explosion products of high pressure and high temperature in the direction of the free surfaces, the gear wheel and increased thereby the relative volume of the active, i.e. in the creation of the jet beam a part of the cargo that plays a direct role. However, this method can a corresponding result can only be achieved if that The weight of the load exceeds 50 g. However, our experiments showed that these Effect of using lower explosive explosives (with higher heat resistance) only to a lesser extent comes into its own, since the one exhibiting a large inertia Material even before the formation of the jet jet out of the way of being proportionate evades slowly expanding explosion products.

Vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Fehler. The present invention aims to remedy these errors.

Die Erfindung beschreibt eine Perforatorladung, die die Umhüllung der Ladung einerseits weiterentwickelt und auch bei Verwendung von bei höherer Temperatur ebenfalls stabilen Sprengstoffen (Zündmitteln) geringerer Brisanz als einen leistungssteigernden Eingriff wirkungsfähig nacht und außerdem ermöglicht, daß bei Verwendung von die bisher gebrauchlichen Sonden mit Einzelladungen in ihrer Größe nicht überschreitenden Sonden gute Einströmungsverhältnisse ergebende, miteinander einen Winkel von 180° einschließende zwei Kanäle in der gleichen Ebene eröffnet werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Ladung auch eine Vereinfachung der Sondenkonstruktion, die die Rührung der Zündschnur und dadurch auch die Lösung des Initiierens vorteilhaft beeinflußt0 Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die leistungserhöhende Wirkung einer Umhüllung mit großer Trägheit bei den Sprengstoffen mit geringerer Detonationsgeschwindigkeit aus dem Grunde nicht zur Gering kommt, da das zur Verwendung gelangende eine große Massenträgheit und dabei nur eine ger,inge Festigkeit aufweisende Material (z. B. Blei) noch vor der Bildung des Jet-Strahles aus dem Wege der sich langsam ausdehnanden Explosionspro dukte ausweicht. The invention describes a perforator charge, which the envelope the charge is further developed on the one hand and also when using at a higher temperature Also stable explosives (detonating agents) are less explosive than a performance-enhancing one Intervention effective at night and also enables that when using the previously used probes with single charges not exceeding their size Probes with good inflow conditions result in an angle of 180 ° with one another enclosing two channels are opened in the same plane. Also enables the use of the charge according to the invention also simplifies the probe construction, the stirring of the fuse and thereby also the solution of the initiation advantageous influenced0 The invention is based on the knowledge that the performance enhancing Effect of a casing with great inertia in the case of explosives with less Detonation speed is not low for the reason that it is used reaching a large inertia and only a low, low strength exhibiting Material (e.g. lead) even before the formation of the jet jet out of the way of itself expand slowly and evade explosive products.

Kann die Festigkeit der Umhüllung bei Beibehaltung ihrer großen Massenträgheit erhöht werden, so kommt es bei Verwendung eines Sprengstoffes mit verhältnismäßig geringer Detonationsgeschwindigkeit während des "sastieges" der Detonation nicht zu diesem Ausweichen und deshalb gelangt die leistungserhöhende Wirkung der Umhüllung rrur Gelang. Can increase the strength of the envelope while maintaining its large inertia are increased, it comes with the use of an explosive with proportionally low detonation velocity during the "rise" of the detonation to this evasion and therefore the performance-increasing effect of the envelope arrives rrur succeeded.

Unsere Versuche bestätigten gleichseitig auch die Tatsache, daß die durch die Umhüllung bedingte passive Gegenkraft durch eine andere ähnliche Xraftwirkung ergänzt werden kann, wenn in der Längsachse der Hohlladung in einem entsprechenden Abstand eine zweite Ladung gleichen Aufbaus jedoch entgegengesetzter Richtung angeordnet wird, und die beiden Ladungen voneinander nur durch den hohe Pestigkeit aufweisenden Umhüllungsteil getrennt und gleichzeitig mit einer gemeinsamen Umhüllung großer Massenträgheit versehen werden. Our experiments also confirmed the fact that the Passive counterforce caused by the sheath through another similar xraft effect can be added if in the longitudinal axis of the shaped charge in a corresponding Distance a second charge of the same structure but arranged in the opposite direction is, and the two charges from each other only by having high pestilence Sheath part separated and at the same time large with a common sheath Inertia are provided.

Bei einer so aufgebauten Ladung verbessert sich die Detonationsübergabe von der Zündschnur zu den Ladungen, da sich in den verhältnismäßig geschlossenen, mit einem Material hoher Festigkeit uShtllten Ladungsteil infolge der starken Drosselung (Pfropfung) ein großer Startimpuls entwickeln kann. With a charge constructed in this way, the detonation transfer is improved from the fuse to the charges, since the relatively closed, With a material of high strength, part of the charge was sheathed due to the strong throttling (Grafting) can develop a great starting impulse.

Der Anstieg der Detonation wird durch den Umhüllungsteil hoher Festigkeit in beiden Ladungen in der gleichen Weise gefördert. Im Verlaufe des stationären Vorganges der Detonation erhöht andererseits der eine große Massenträgheit aufweisender, Umhüllungsteil die Wirkung beider Ladungen in der axialen Richtung, und zwar in der Gleichen Weise, wie bei Verwendung der herkömmlichen Sprengmittel die bekannte Umhüllung großer Trägheit. The increase in detonation is due to the high strength cladding part promoted in the same way in both charges. In the course of the stationary On the other hand, the detonation process increases the mass inertia exhibiting, Wrapping part the effect both charges in the axial direction, in the same way as when using conventional explosives the well-known covering of great inertia.

Eine mögliche Ausführung der Erfindung ist in Fig. A possible embodiment of the invention is shown in Fig.

1 dargestellt.1 shown.

In der mit einem Abschlußmantel 1 abgeschlossenen Bonde 2 ist die mittels der Befestigungsschraube 8 festgehaltene Ladung angeordnet. Die Ladung ist in dem Stahlgehäuse 5 als einer Umhüllung hoher Bestlgkeit enthalten und in dieser ist zugleich-auch die Zündschnur 6 vorgesehen, die infolge ihrer mittigen Anordnung das Initiieren beider Ladungsteile in gleicher Weise gewahrleistet. Die Sprengstoffladungen 7 und 7' werden durch die kumulativen Futterkegel 3 und 3 abgeschlossen. Die ganze Ladung wird durch die aus einem Material großer Nassenträ,gneit, z. BI Blei, hergestellte Umhüllung 4 umgeben. In the terminated with a closure jacket 1 Bonde 2 is the arranged by means of the fastening screw 8 held charge. The charge is contained in the steel housing 5 as an envelope of high reliability and in this is at the same time-also the fuse 6 is provided due to its central arrangement the initiation of both parts of the load ensured in the same way. The explosives 7 and 7 'are completed by the cumulative feed cones 3 and 3. The whole Charge is made of a material with a large wet load, e.g. BI lead, manufactured Enclosure 4.

Aus dieser Anordnung ist zu ersehen, daß die Zündschnur in der Sonde, unabhangig davon wieviel Zwillingsladungen in derselben untereinander angeordnet werden, zentral und ohne Richtungsänderung entlang geführt werden kann, was bei der Verwendung von Zündechnuren mit Aluminiummänteln einen weiteren bedeutenden Vorteil und unbedingte. From this arrangement it can be seen that the fuse in the probe, regardless of how many twin charges are arranged one below the other in the same can be guided along centrally and without changing direction, which is the case with the use of ignition techniques with aluminum jackets is another important one Advantage and unconditional.

Betriebssicherheit zur Folge hat.Operational safety results.

AUSZUG ZWILLINGS-PERFORATORLADUNG ZUM PERFORIEREN DER GETRIEBEROHRE VON BOHRBRUNNEN, INSBESONDERE KOHLENWASSERSTOFFSONDEN GROSSER TIEFE Der Verwendung der zum Perforieren der Getrieberohre von Bohrbrunnen gebräuchlichen sogenannten Jet-Perforatoren werden in größeren Tiefen durch den Umstand die Grenzen gesetzte daß die Detonationsgeschwindigkeit und demzufolge auch die Perforationswirkung der auch bei höheren Temperaturen und Drucken stabilen Sprengmittel stark zurückgeht. EXTRACT OF THE TWIN PERFORATOR CHARGE FOR PERFORATING THE GEAR TUBES OF DRILLING WELLS, IN PARTICULAR HYDROCARBON PROBES OF LARGE DEPTH of use the so-called commonly used for perforating the gear tubes of drilling wells Jet perforators are limited by the fact that they are at greater depths that the detonation speed and consequently also the perforation effect of the explosives stable even at higher temperatures and pressures declines sharply.

Auch die zur Erhöhung der Wirkung verwendeten, ans Materialien großer Massenträgheit angefertigten Umhüllungen können ihre Wirkung nicht entfalten, da das Umhflllungsma terial ei unfang der sich in die Länge ziehenden Detonation vor den Explosionsprodukten noch vor der Entwicklung der Jet-Strahlung ausweicht. Zugleich gewährleistet ein in einer Ebene vorgesehener Perforationskanal ungenügende Einstromungabedlngungeu, Die Erfindung beschreibt eine Zwillingsladung, bei der eine doppelte Zwillingsladung In einer Richtung, jedoch lit entgegengesetzter Richtungseinstellung verwendet wird, und disse Ladungsteile erhalten eine Umhüllung aus einem Naterial hoher Festigkeit und eine aus eines Material großer Massenträgheit. Diese Lösung gewährleistet unter guten Initierungsverhältnissen am Anfang der Detonation durch die passive Gegenkraft der Umhüllung hoher Festigkeit den vollen Instieg der Detonation, die aus einem Material großer Massenträgheit angefertigte äußere Umhüllung sichert hingegen nach Ablauf der Anstiegzeit die entsprechende Richtwirkung.Even those used to increase the effect, large materials Sheaths made with inertia cannot develop their effect because the wrapping material in front of the protracted detonation evades the explosion products before the development of jet radiation. Simultaneously a perforation channel provided in one plane ensures insufficient inflow conditions The invention describes a twin charge in which a double twin charge In one direction, however lit opposite direction setting is used and these charge parts are covered with a material of high strength and one made of a material of great inertia. This solution ensures under good initiation conditions at the beginning of the detonation due to the passive counterforce the high strength envelope the full instieg of the detonation resulting from a On the other hand, the outer covering made of material with high inertia provides additional security The corresponding directional effect after the rise time.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Twin perforator charge for perforating the gear tubes of Drilled wells, in particular hydrocarbon probes of great depth, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the two metal-lined axial cavities and tadungstt: ile, which is made of explosives and has a rotationally symmetrical structure (7 and 7 ') by one made of a material of high strength, including the two parts of the charge separating from each other, at the point of separation in the common Axis line of the charges has an initiation point, including the fuse (6) self-accommodating inner (5) and one made of a material of great inertia manufactured outer casing (4,) are surrounded.

2. twin perforator charge according to claim 1, characterized in that g e k e n n shows that the strength of the charge parts (7 and 7 ') surrounding Made of high-strength material, covering between 1/6 and 1/3 of the diameter the explosives charge lies.