DE2306889B2

DE2306889B2 - Twin shaped charge for perforating the operating pipes of drilling wells

Info

Publication number: DE2306889B2
Application number: DE19732306889
Authority: DE
Inventors: Janos Deres; Laszlo Hajos; Istvan Erdliget Lenart; Kalman Papp; Katalin Budapest Szaras Geb. Ruzsa; Sandor Szikora
Original assignee: ORSZAGOS KOEOLAJ ES GAZIPARI TROESZT BUDAPEST
Current assignee: ORSZAGOS KOEOLAJ ES GAZIPARI TROESZT BUDAPEST
Priority date: 1973-02-13
Filing date: 1973-02-13
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2306889C3; DE2306889A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zwillings-Hohlladung zum Perforieren der Getrieberohre von Bohrbrunnen, insbesondere in großen Tiefen, wobei die beiden mit Metall ausgekleideten Ladungskörper in derselben Ebene, aber mit entgegengesetzter Richtungseinstellung drehsymmetrisch angeordnet, ihre Kavitäten mit einem Material von hohem spezifischen Gewicht abgedeckt und die Ladungskörper über eine zentral eingeführte Zündschnur initiierbar sind.The invention relates to a twin shaped charge for perforating the gear tubes of drilling wells, especially at great depths, with the two metal-lined cargo bodies in the same Their cavities are level, but arranged rotationally symmetrically with the opposite directional setting a material of high specific weight and covered the cargo body via a central Introduced fuse can be initiated.

Bei Bohrbrunnen geringerer Tiefe erfolgt das Eröffnen der in die Produktion zu stellenden Schicht durch Einbau einer Filtereinrichturig und durch Schaffung einer Kiesschicht mit bestimmter Korngröße. Bei Brunnen größerer Tiefe, insbesondere bei Kohlenwasserstoff-Sonden, erfolgt das Eröffnen der in Produktion zu stellenden und/oder der zu untersuchenden Schicht durch Perforieren des Getrieberohres (Futterrohres).In the case of drilled wells of shallower depth, the layer to be put into production is opened by installing a filter device and creating a layer of gravel with a certain grain size. In the case of wells that are deeper, especially hydrocarbon probes, the in Production to be provided and / or the layer to be examined by perforating the gear tube (Casing).

Im Verlauf des Perforierens muß das Getrieberohr, der Zementmantel sowie Schlamm und die infiltrierte Gesteinsschicht in geeigneter Weise durchschlagen werden, so daß das im Gestein saturierte Gut (Erdöl) in die Sonde einströmen kann.In the course of perforating the gear tube, the cement jacket, as well as mud and the infiltrated Rock layer are penetrated in a suitable manner, so that the material saturated in the rock (petroleum) in the probe can flow in.

Hierzu werden häufig sog. Jet-Perforatoren verwendet, bei denen kumulativ wirkende Sprengstoff-Hohlladungen eingesetzt werden. Diese Ladungen, die geringe Abmessungen und geringes Gewicht (5 bis 150 g) aufweisen, müssen eine Durchschlagwirkung entfalten, die die Bildung entsprechend tiefer Perforationskanäle in den Stahlrohren mit Wandstärken von 6 bis 10 mm, im 10 bis 15 mm dicken Zementmantel sowie im Gestein gewährleisten. Die Länge dieser Kanäle, d. h. die sog. Eindringtiefe, beeinflußt den Strömungswiderstand der Sonde und dadurch das Ergebnis der ganzen Arbeit in entscheidendem Maße. Auch sollte der Durchmesser der Kanäle 7 bis 10 mm erreichen, da anderenfalls die Anfälligkeit gegen Verstopfungen stark zunimmt.For this purpose, so-called jet perforators are often used, in which explosive shaped charges act cumulatively can be used. These cargoes, which are small in size and light in weight (5 to 150 g) have to develop a penetration effect that leads to the formation of correspondingly deep perforation channels in the steel pipes with wall thicknesses of 6 to 10 mm, in the 10 to 15 mm thick cement jacket and in the rock guarantee. The length of these channels, i.e. H. the so-called penetration depth, influences the flow resistance of the Probe and thereby the result of the whole work to a decisive extent. Also the diameter should of the channels reach 7 to 10 mm, otherwise the susceptibility to blockages increases significantly.

Der Perforationsvorgang wird jedoch durch zahlreiche Umstände erschwert. An der Perforationsstelle herrschen, insbesondere bei Sonden großer Tiefen, hohe Temperaturen (230 bis 26O⁰C) und hohe Drücke (1200 bis 1500 atu). Der Durchmesser des Steigrohres ist gering (eventuell nur 50 bis 60 mm), wodurch die Länge und infolge der drehsymmetrischen Ausbildung auch der Durchmesser der Ladung begrenzt werden.However, numerous circumstances make the perforation process difficult. , The temperature is high at the perforation especially in probes great depths (230 to 26O ⁰ C) and high pressures (1200-1500 atu). The diameter of the riser pipe is small (possibly only 50 to 60 mm), which limits the length and, as a result of the rotationally symmetrical design, also the diameter of the load.

Die bisher verwendeten herkömmlichen Sprengstoffe, die durch eine unbedingt erforderliche gute Initiierbarkeit und hohe Detonationsgeschwindigkeit charakterisiert sind, können nur bis zu Temperaturen von etwa 200⁰C verwendet werden, da sie zur raschen Auflösung, in Einzelfällen sogar zur Selbstexplosion neigen. Sprengstoffe, die auch bei höheren Temperaturen stabil sind, können jedoch nur beschränkt eingesetzt werden, denn sie weisen eine relativ kleine Brisanz undThe conventional explosives used up to now, which are characterized by an absolutely necessary good initiability and high detonation speed, can only be used up to temperatures of about 200 ^° C., since they tend to dissolve quickly and in individual cases even to self-explosion. Explosives, which are also stable at higher temperatures, can only be used to a limited extent because they are relatively low-explosive and

is eine niedrige Detonationsgeschwindigkeit auf. Der Ausgleich dieser Mängel durch Verwendung einer längeren und schwereren Ladung scheitert im allgemeinen an den kleinen Abmessungen für die zu verwendende Sonde.has a slow detonation velocity. Of the Compensation for these deficiencies by using a longer and heavier charge generally fails the small dimensions for the probe to be used.

Die Leistung der Ladung und dadurch Länge und Durchmesser der Perforationskanäle können auch dadurch erhöht werden, daß die Ladung mit einem Material hobsn spezifischen Gewichtes (beispielsweise Blei) umgeben wird, wie dies durch die DE-PS 8 17 126, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, bekanntgeworden ist. Die eine hohe Massenträgheit aufweisende Ladungshülle lenkt die frei werdenden Explosionsprodukte hohen Druckes und hoher Temperatur in Richtung der freien Flächen des Getrieberohres und erhöht dadurch das relative Volumen des aktiven, d. h. in der Erzeugung des Jet-Strahls eine unmittelbare Rolle spielenden Teiles der Ladung. Mit dieser Methode kann jedoch nur dann ein gewisser Erfolg erzielt werden, wenn das Gewicht der Ladung etwa 50 g überschreitet.The performance of the charge and thereby the length and diameter of the perforation channels can also be increased by surrounding the charge with a material of hobsn specific weight (for example lead), as described in DE-PS 8 17 126, from which the present invention is based has become known. The charge envelope, which has a high inertia, directs the released explosion products of high pressure and high temperature in the direction of the free surfaces of the gear tube and thereby increases the relative volume of the active part of the charge, ie part of the charge that plays a direct role in the generation of the jet jet. However, some degree of success can only be achieved with this method if the weight of the load exceeds about 50 g.

Versuche der Anmelderin zeigten, daß diese Wirkung bei der Verwendung von Sprengmitteln geringerer Brisanz (bei höherer Wärmebeständigkeit) nur in verringertem Maß zur Geltung kommt, da das eine große Massenträgheit aufweisende Material noch vor der Bildung des Jet-Strahles aus dem Weg der sich verhältnismäßig langsam ausdehnenden Explosionsprodukte ausweicht.Experiments by the applicant have shown that this effect is less when using disintegrants The explosiveness (with higher heat resistance) only comes into play to a lesser extent, as one material exhibiting great inertia even before the formation of the jet jet out of the way of itself evades relatively slowly expanding explosion products.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Umhüllung der Ladungskörper derart zuThe present invention is therefore based on the object of encasing the charge bodies in this way

♦5 verbessern, daß man auch bei Verwendung von temperaturfesten Sprengstoffen relativ geringer Brisanz und Detonationsgeschwindigkeit eine ausreichend gute Durchschlagswirkung erzielt.
Diese Aufgabe wird bei einer Zwillings-Hohlladung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus Sprengstoff von verhältnismäßig geringer Detonationsgeschwindigkeit bestehenden Ladungskörper durch eine aus einem Werkstoff hoher Festigkeit bestehende, die beiden Ladungsteile voneinander trennende und die Zündschnur aufnehmende innere und eine aus einem Material von hohem spezifischen Gewicht gefertigte äußere Umhüllung umgeben sind.
Durch die Erfindung wird das bei Sprengstoffen geringer Detonationsgeschwindigkeit stattfindende Ausweichen der Umhüllung großer Massenträgheit aus dem Weg der sich langsam ausdehnenden Explosionsprodukte vermieden, da die Festigkeit der Umhüllung unter Beibehaltung ihrer großen Massenträgheit erhöht wird. Zugleich ergibt sich durch die innere Seitenumhüllung eine starke Pfropfung und durch den die beiden Ladungen voneinander trennenden Umhüllungsteil wird eine passive Gegenkraft erzeugt, die ebenfalls die♦ 5 improve that a sufficiently good penetration effect is achieved even with the use of temperature-resistant explosives with relatively low explosiveness and detonation speed.
According to the invention, this object is achieved with a twin shaped charge according to the invention in that the charge body consisting of explosives with a relatively low detonation speed is replaced by an inner and an inner one made of a material of high strength, separating the two parts of the charge from one another and receiving the detonating cord Material made of high specific weight outer casing are surrounded.
The invention avoids the evasion of the envelope of high mass inertia, which occurs with explosives with low detonation speed, out of the path of the slowly expanding explosion products, since the strength of the envelope is increased while maintaining its high mass inertia. At the same time, the inner side covering produces a strong grafting and the covering part separating the two charges from one another generates a passive counterforce, which is also the

Explosionswirkung erhöht. Schließlich verbessert sich bei einer derart aufgebauten Ladung die Detonationsübergabe von der Zündschnur zu den Ladungen, da sich in den verhältnismäßig geschlossenen, mit einem Materia! hoher Festigkeit umhüllten Ladungsteil infolge der starken Drosselung (Pfropfung) ein großer Startimpuls entwickeln kann.Explosive effect increased. Finally, in the case of a charge constructed in this way, the transfer of detonation from the fuse to the charges improves, since in the relatively closed, with a materia! high strength enveloped part of the charge as a result the strong throttling (grafting) can develop a large start impulse.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wandstärke der innert» Umhüllung zwischen V₆ und V₃ des Durchmessers der Ladungskörper beträgtIn a further development of the concept of the invention, it has proven to be particularly advantageous if the wall thickness of the inner envelope is between V ₆ and V _{3 of} the diameter of the cargo body

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment.

In-der mit einem Abschlußmantel 1 abgeschlossenen Sonde 2, die auch als Kanone bezeichnet wird, ist die mittels der Befestigungsschraube 8 festgehaltene Ladung angeordnet. Die Ladung ist in dem Stahlgehäuse 5 in Form einer Umhüllung hoher Festigkeit enthalten und in dieser ist zugleich auch die Zündschnur 6 vorgesehen, die infolge ihrer mittigen Anordnung dasIn-the closed with a final coat 1 Probe 2, which is also referred to as a cannon, is that which is held in place by means of the fastening screw 8 Charge arranged. The charge is in the steel case 5 in the form of a high strength envelope included and in this also the fuse 6 is provided, which due to its central arrangement the

Initiieren beider Ladungsteile in gleicher Weise gewährleistet Die Sprengstoffladungen 7 und T werden durch die kumulativen Futterkegel 3 und V abgeschlossen. Die ganze Ladung wird durch die aus einem Material großer Massenträgheit, beispielsweise Blei, hergestellte Umhüllung 4 umgeben.Initiation of both parts of the load guaranteed in the same way. The explosive charges 7 and T are completed by the cumulative feed cones 3 and V. The entire charge is surrounded by the casing 4 made of a material of great inertia, for example lead.

Aus dieser Anordnung ist zu ersehen, daß die Zündschnur in der Sonde, unabhängig davon, wieviel Zwillingsladungen in derselben untereinander angeordnet sind, zentral und ohne Richtungsänderung geführt werden kann, was bei Verwendung von Zündschnüren mit Aluminiummänteln besonders günstig ist.From this arrangement it can be seen that the fuse in the probe, regardless of how much Twin charges are arranged in the same one below the other, guided centrally and without changing direction can be, which is particularly favorable when using fuses with aluminum jackets.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Twin shaped charge for perforating the gear tubes of drilling wells, especially in great depths, with the two metal-lined cargo bodies in the same plane, but arranged rotationally symmetrically with the opposite directional setting, their cavities with a material of high specific weight and covered the cargo body via a central Introduced fuse can be initiated, thereby characterized in that those made of explosives have a relatively low detonation speed existing cargo body (7, 7 ') by one consisting of a material of high strength, the two parts of the charge (7, 7 ') separating from each other and the detonating cord (6) receiving inner (5) and an outer casing (4) made of a material of high specific gravity are.

2. twin shaped charge according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the inner casing (5) is between V ₆ and V3 of the diameter of the charge body.