DE69306504T2

DE69306504T2 - Vorrichtung zur selektiven Perforierung mehrerer Horizonte in einem Bohrloch

Info

Publication number: DE69306504T2
Application number: DE69306504T
Authority: DE
Inventors: John D Burleson; Flint R George; Justin L Mason
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: CA2105004A1; CA2105004C; EP0585142B1; EP0585142A2; DE69306504D1; US5287924A; EP0585142A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Gerät zum seiektiven Perforieren mehrerer Zonen in einem Bohrloch bei einer Fahrt.
Bei der Bohrlochvorbereitung in Öl- und Gasbohrlöchern wird eine Verrohrung gewisser Länge in das Bohrloch einzementiert, dann wird/werden eine oder mehrere Zonen perforiert, um die Bohrung der Verrohrung mit unterirdischen, geologischen Formationen zu verbinden, die vom Bohrloch durchdrungen werden, so dass Öl oder Gas aus dieser unterirdischen Formation durch das Bohrloch angefördert werden kann. Eine einschiägig bekanntes Perforierungssystem ist ein an einem Rohr mitgeführtes Perforierungssystem, in dem Perforierungsguns und zugehörige Geräte an einer Rohrkette mitgeführt werden, die aus einer Mehrzahl von Rohr- oder Leitungsgewindeverbindungen besteht, die zusammengeschraubt und in das Bohrloch abgelassen werden. Dieses an einer Rohrleitung mitgeführte Vorbereitungssystem kann zusammen mit einer Schwerstangentesterkette eingefahren werden, so dass das Bohrloch in einer Fahrt perforiert und getestet werden kann.
In gewissen Fällen ist es wünschenswert, mehr als eine Zone des Bohrlochs selektiv und zu verschiedenen Zeiten zu perforieren. Die einschlägige Technik hat sich dieser Problematik typischerweise durch Vermittlung mehrfacher Sprengköpfe gestellt, die zum Auslösen bei unterschiedlichen Betriebsdrücken ausgeführt sind. Bei solchen Systemen wird die Auswahl des zutreffenden Zündungskopfes und der jeweiligen Gun durch den Druck bestimmt, der auf die Rohrkette oder den Bohrlochringraum angesetzt wird, um den Zündungskopf zu betätigen. Systeme dieser Art, die imstande sind, mehrere Perforierungsguns bei einer Fahrt in das Bohrloch unabhängig voneinander zu zünden, können unter Verwendung des verzögerten Zündungskopfes von Vann Systems, Carrollton, Texas, Vereinigte Staaten von Amerika, konstruiert werden. Der verzögerte Zündungskopf von Vann verwendet eine Anzahl von Scherstiften, deren Menge zum Bestimmen des Dwcks für jeden Zündungskopf gewählt werden kann.
In EP-A-0288273 wird ein Gerät zum selektiven Perforieren mehrerer Zonen in einem Bohrloch bei einer Fahr in besagtes Bohrloch eröffnet. Dieses Gerät besteht aus einer Rohrkette; wenigsten einer ersten und einer zweiten Perforierungsgun, die an besagter Rohrkette mitgeführt wird; wenigsten einem ersten und zweiten druckaktivierten Zündungskopf, der jeweils mit der besagten ersten und zweiten Perforierungsgun zusammenhängt; einer Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck für besagte Zündungköpfe.
Jetzt haben wir ein an einer Rohrkette mitgeführtes Perforierungssystem zur selektiven Zündung zum selektiven Perforieren mehrerer Zonen eines Bohrlochs während einer Fahrt in das Bohrloch entwickelt.
Nach dieser Erfindung wird ein Gerät zum selektiven Perforieren mehrerer Zonen in einem Bohrloch während einer Fahrt in das Bohrloch vermittelt, bestehend aus einer Rohrkette; wenigsten einer ersten und einer zweiten Perforierungsgun, die an besagter Rohrkette mitgeführt wird; wenigsten einem ersten und einem zweiten druckaktivierten Zündungskopf, der jeweils mit der besagten ersten und zweiten Perforierungsgun verbunden ist; einer Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck für besagte Zündungköpfe; und einer ersten selektiven Verbindungsvorrichtung zum Trennen besagten zweiten Zündungskopfes von besagter Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck, bis nachdem besagte erste Perforierungsgun gezündet wurde und anschließendes Verbinden besagten zweiten Zündungskopfes mit besagter Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck, ansprechend auf das Zünden besagter erster Perforierungsgun.
Zusätzliche Verbindungsmöglichkeiten können vermittelt werden, um das sequentielle, selektive Zünden weiterer Perforierungsguns zu ermöglichen.
Die selektive Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Wahlzünduntereinheit, einschließlich einem Gehäuse und einer darin gebildeten ersten Kammer. Die erste Kammer steht in Verbindung mit dem ersten Zündungskopf. Ein Förderweg steht in Verbindung mit der Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks und verläuft in das Gehäuse. Der Förderweg ist zuerst von der ersten Kammer abgesondert. In einer zweiten Kammer des Gehäuses befindet sich zum Perforieren eines Gehäuseteus eine Sprengvorrichtung, durch die eine Verbindung des Förderweges mit der ersten Kammer zustande kommt. Eine Betätigungsvorrichtung zündet die Sprengvorrichtung der Wahlzünduntereinheit, ansprechend auf das Zünden der ersten Perforierungsgun.
Um ein besseres Verständnis dieser Erfindung herbeizuführen, werden jetzt Ausführungen davon beispielhaft beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
FIG. 1 einen Aufriss einer ersten Ausführung eines an einem Rohr mitgeführten und selektiv gezündeten Perforierungssystem dieser Erfindung, die in einem Bohrloch dargestellt wird, das eine Mehrzahl unterirdischer, geologischer Formationen durchquert, die zu perforieren sind. Das in FIG. 1 dargestellte System ist zum Betrieb ohne einen Packer und zum sequentiellen, selektiven Zünden einer Mehrzahl von Perforierungsguns von oben nach unten ausgeführt. Das System in FIG. 1 ist zum Aktivieren durch Flüssigkeitsdruck ausgelegt, der von oben durch die Rohrkette angesetzt und dann durch die externen Steuerungsflüssigkeitsleitungen an Wahlzünduntereinheiten weitergeleitet wird.
FIG. 2 einen Aufriss, aus dem die Einzelheiten der Bauweise einer Trennuntereinheit hervorgehen, die im System in FIG. 1 Verwendung findet. Die Trennuntereinheit wird als mit der Unterseite einer Perforierungsgun verbunden dargestellt.
FIG. 3 einen Aufriss, aus dem die Einzelheiten der Bauweise einer Trennuntereinheit hervorgehen, die im System in FIG. 1 Verwendung findet.
FIG. 4 einen Aufriss ähnlich dem in FIG. 1, wobei jedoch die Details der umliegenden Bohrlochstruktur entfallen und eine zweite Version des an einer Rohrkette mitgeführten Perforierungssystems mit selektiver Zündung dieser Erfindung. Das System in FIG. 4 ist zur Funktion ohne einen Packer vorgesehen und dient dem sequentiellen, selektiven Zünden der Mehrzahl von Perforierungsguns von unten nach oben. Das System in FIG. 4 Ist zum Aktivieren durch Flüssigkeitsdruck ausgeführt, der von oben durch die Rohrbohrung angesetzt und dann an eine Reihe von Wahlzünduntereinheiten durch Steuerungsflüssigkeitsleitungen weitergeleitet wird, die sich außerhalb der Untereinheiten befinden.
FIG. 5 einen schematischen Aufriss einer dritten Version des an einer Rohrkette mitgeführten Perforierungssystems mit selektiver Zündung dieser Erfindung. Die Mehrzahl der Perforierungsguns ist zum sequentiellen, selektiven Zünden von unten nach oben ausgeführt. An der Unterseite der Werkzeugkette wird ein Bridge-Plug mitgeführt. Das System in FIG. 5 ist zum Aktivieren durch Flüssigkeitsdruck aus der Rohrkette angeordnet, der mit dem die Perforierungsguns und Wahlzünduntereinheiten umgebenden Bohrlochringraum verbunden ist.
FIG. 6 einen schematischen Aufriss einer vierten Version des an einer Rohrkette mitgeführten Perforierungssystem mit selektiver Zündung dieser Erfindung. Das System in FIG. 6 ist zum Aktivieren durch Rohrdruck ausgeführt, der mit dem die Perforierungsguns und Wahlzünduntereinheiten umgebenden Bohrlochringraum verbunden ist. Das System in FIG. 6 führt einen Packer mit. Die Guns werden von oben nach unten gezündet.
FIG. 7 einen Aufriss einer fünften Version des an einer Rohrkette mitgeführten Perforierungssystems mit selektiver Zündung dieser Erfindung. Das System in FIG. 7 führt sowohl einen Packer wie einen Bridge-Plug mit und sieht eine Fließtestuntereinheit vor, so dass verschiedene perforierte Zonen nach der Perforierung auf Förderistung geprüft werden können. Das System in FIG. 7 wurde zum Aktivieren durch Flüssigkeitsdruck ausgeführt, der von oben auf den Bohrloch ringraum, der die Rohrkette umgibt, angesetzt und dann durch den oberen Packer an eine externe Steuerungsflüssigkeitsleitung weitergeleitet wird, durch die der Druck mit der Reihe von Wahlzünduntereinheiten verbunden wird. Das System in FIG. 7 ist zum sequentiellen, selektiven Zünden der verschiedenen Perforierungsguns von oben nach unten ausgeführt.
FIG. 8 einen Aufriss einer sechsten Version des an einer Rohrkette mitgeführten Perforierungssystem mit selektiver Zündung dieser Erfindung. Das System in FIG. 8 führt gleichfalls einen Bergungspacker und einen Bergungs-Bridge-Plug mit. Es ist so ausgeführt, dass der Betätigungsflüssigkeitsdruck von oben durch die Rohrkette und von dort über den Bohrlochringraum, der die Perforierungsguns und die Wahlzünduntereinheiten umgibt, angesetzt wird. Die verschiedenen Perforierungsguns und Wahlzünduntereinheiten sind zum sequentiellen, selektiven Zünden der Perforierungsguns von unten nach oben ausgeführt. Infolge der Anwesenheit sowohl des Packers wie des Bridge-Plugs, die das Trennen der Perforationszone ermöglichen, kann die Fördereistung der Zone nach dem Perforieren geprüft werden.
FIG. 9 einen vergrößerten Aufriss des Gun-Verzögerungs-/Trenngerätes, das im Trennuntereinheit in FIG. 2 Verwendung findet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf FIG. 1, wird ein Bohrloch dargestellt und allgemein mit Nummer 10 gekennzeichnet. Das Bohrloch 10 wird durch Bohren eines Bohrlochs 12 in den Boden und anschließendes Einführen einer Verrohrung 14 in Bohrloch 12 sowie Einzementieren der Verrohrung mit Zement 16 gebildet. Die Verrohrung 14 hat eine Verrohrungsbohrung 18. Das Bohrloch 12 durchdringt eine oder mehrere unterirdische, geologische Formationen, wie beispielsweise 20 und 22, die zum Prüfen und/oder Anfördern des Bohrloches aus diesen Zonen perforiert werden sollen.
In Bohrloch 10 eingeführt wird eine Perforierungskette 24 gezeigt. Die Perforierungskette 24 dieser Erfindung kann gleichfalls als an einer Rohrkette mitgeführtes Perforierungssystem zum selektiven Zünden 24 bezeichnet werden. Zwischen der Verrohrungsbohrung 18 und der Perforierungskette 24 bildet sich ein Bohrlochringraum 27.
Das System 24 vermittelt eine Vorrichtung, über die eine Mehrzahl von Perforierungsguns selektiv so gezündet werden kann, dass mehrere Zonen des Bohrlochs 10, wie beispielsweise Zonen 20 und 22 in FIG. 1, selektiv perforiert werden können.
Das System 24 umfasst eine Rohrkette 26, an deren unterem Ende eine Anzahl von Werkzeugen mitgeführt wird, einschließlich - von oben nach unten - eine Rohrringraum-Übergangsuntereinheit 28, eine Rohrdistanzuntereinheit 30, ein erster druckaktivierter Zündungskopf 32, eine erste Perforierungsgun 34, eine erste Trennuntereinheit 36, eine erste Wahlzünduntereinheit 38, eine erste Luftkammer 40, eine erste Steuewngsleitungsuntereinheit 42, ein zweiter druckaktivierter Zündungskopf 44, eine zweite Perforierungsgun 46, eine zweite Trennuntereinheit 48, eine zweite Wahlzünduntereinheit 50, eine zweite Luftkammer 52, eine zweite Steuerungsleitungsuntereinheit 54, ein dritter druckaktivierter Zündungskopf 56, eine dritte Perforierungsgun, eine dritte Trennuntereinheit 60, eine dritte Wahlzünduntereinheit 62, eine dritte Luftkammer 64, ein vierter druckaktivierter Zündungskopf 66 und eine vierte Perforierungsgun 68.
Zu erkennen ist, dass alle in FIG. 1 dargestellten Perforierungsguns aus vielen einzelnen Gun-Segmenten bestehen können, die seriell zusammengebaut sind, um die angemessene Gun-Länge zum Perforieren der betroffenen Zone zu ermöglichen.
Die Rohrringraum-Übergangsuntereinheit 28 steht mit der ersten Wahlzünduntereinheit 38 über einen ersten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 70 in Verbindung. Bei der Leitung 70 kann es sich um eine Edelstahlrohr mit 6,4 mm Außendurchmesser handeln. Die erste Steuerungsleitungsuntereinheit 42 ist über einen zweiten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 72 mit der ersten Wahlzünduntereinheitso verbunden. Das zweite Steuerungsleitungsuntereinheit 54 steht über einen dritten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 74 mit der dritten Wahlzünduntereinheit 62 in Verbindung.
Das System 24 ist zur Verwendung ohne einen Packer ausgeführt und zum sequentiellen, selektiven Zünden der Perforierungsguns 34, 46, 58 und 68 von oben nach unten ausgelegt. Das heisst, die erste zu zündende Gun ist die erste Gun 34. Die nächste zu zündende Gun ist die zweite Gun 46 usw.
Um mehrere Zonen mit System 24 selektiv zu perforieren, wie beispielsweise Zonen 20 und 22 von Bohrloch 10, wird der folgende Ablauf durchgeführt. Das System 24 wird in die Verrohrungsbohrung 18 von Bohrloch 10 soweit abgelassen, bis sich die erste Perforierungsgun 34 auf gleicher Höhe wie die erste unterirdische Zone 20 befindet, die zu perforieren ist.
Betätigungsflüssigkeitsdruck zum Aktivieren der mit individuellen Perforierungsguns verbundenen Zündungsköpfe wird durch die Bohrung der Rohrkette 26 vermittelt, die allgemein als Quelle 216 des Betätigungsflüssigkeitsdrucks für die Zündungsköpfe, wie 32, 44, 56 und 66, bezeichnet werden kann.
Dieser Betätigungsflüssigkeitsdruck wird durch die Rohrringraum- Übergangsuntereinheit 28 sowohl an den ersten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 70 wie durch Rohrdistanzuntereinheit 30 an den ersten druckaktivierten Zündungskopf 32 geleitet.
Wie nachfolgend, unter Bezug auf die detaillierte Zeichnung von FIG. 1, in der die Wahzünduntereinheit 38 dargestellt ist, näher erläutert wird, ist der Druck im ersten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 70 zunächst von den darunter befindlichen Zündungsköpfen abgetrennt.
Die Zündungsköpfe 32, 44, 56 und 66 sind vorzugsweise verzögerte Zündungsköpfe, wie sie von Vann Systems, Carrollton, Texas angeboten werden. Diese Zündungsköpfe bedienen sich einer verzögerten Zündschnur. Die Verwendung der vezögerten Zündschnur räumt ausreichend Zeit ein, d.h. im Rahmen von fünf bis sieben Minuten, um den Betätigungsdruck vor dem Zünden der Gun aus der Rohrkette 26 abzulassen. Der Betreibsdruck des Zündungskopfes 32 wird durch Auswahl der Anzahl von Scherstiften bestimmt, die zum Halten des Zündungskolbens gegen die Differentialdrücke dienen, die darauf einwirken.
Der Druck in der Rohrkette 26 wird auf den zum Aktivieren des ersten Zündungskopfes 32 erforderlichen Betätigungsdruck gesteigert. Wenn der erste Zündungskopf 32 aktiviert wurde, wird der Druck in der Rohrkette 26 vor dem eigentlichen Zünden der Perforierungsgun 34 durch den Zündungskopf 32 abgelassen. Wie nachfolgend näher erläutert wird, muss der Betätigungsdruck vor Zünden der ersten Gun 34 abgelassen werden, anderenfalls würde der zweite Zündungskopf 44 unmittelbar nach Detonieren der ersten Wahlzündertereinheit 38 aktiviert. Nach der durch die Bauweise des Zündungskopfes 32 bestimmten Verzögerung zündet der erste Zündungskopf 32 die erste Perforierungsgun 34, wodurch eine Mehrzahl von Perforierungen, wie z.B. 76, erzeugt wird, die durch Verrohrung 14 verlaufen und die Verrohrungsbohrung 18 mit der ersten unterirdischen, geologischen Formation 20 verbindet.
Wenn die erste Perforierungsgun 32 zündet, detoniert sie die erste Trennuntereinheit 36, deren Bauweise aus FIG. 2 hervorgeht.
Wie in FIG. 2 zuerkennen ist, wird ein unteres Ende 78 der ersten Perforierungsgun 34 bei 80 mit einer Übergangsuntereinheit 82 verschraubt. Eine Zündschnur 84 verläuft vom unteren Ende der Perforierungsgun 34 durch die Übergangsuntereinheit 82, wo es in einer Boostertadung 86 endet. Die Übergangsuntereinheit 82 und die darin befindlichen Bauteile können als Bestandteil der ersten Perforierungsgun 34 angesehen werden.
Die Übergangsuntereinheit 82 ist bei Gewinde 88 mit einem Verzögerungsgehäuse 90 der Trennuntereinheit 36 verschraubt, während dazwischen O-Ring 92 ausgeführt ist.
Das Verzögerungsgehäuse 90 enthält an seiner Oberseite eine Boosterladung 94, die durch die Boosterladung 86 gezündet wird. Die Boosterladung 94 zündet wiederum ein Stück Zündsch nur 96, das zu einer dritten Boosterladung 98 führt, die ein Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 200 zündet.
Der untere Abschnitt von Verzögerungsgehäuse 90 hat Innengewinde 102, die mit den externen Gewinden 104 der Wahlzünduntereinheit 38 in FIG. 3 verschraubt sind, so dass das untere Ende 106 von Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 100 an einer Boosterladung 108 anliegt, die in der ersten Wahlzünduntereinheit 38 enthalten ist. Der Booster 108 befindet sich in einem zylindrischen Einsatz 110, der den Booster 108, ein Stück Zündsch nur 112 sowie eine geformte Ladung 114 enthält.
Das Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 100 zündet selbst, nach Zündung durch den Booster 98, den Booster 108. Gleichzeitig verhindert es jedoch die Flüssigkeitsverbindung durch eine Bohrung 116 von Verzögerungsgehäuse 90, wodurch die Abtrennung der ersten Perforierungsgun 34 von Wahlzünduntereinheit 38 beibehalten wird. Das Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 100 funktioniert wie folgt.
FIG. 9 ist ein vergrößerter Aufriss des Gun-Verzögerungs-/Trenngerätes 100. Gerät 100 umfasst ein Gehäuse 170, das in Bohrung 116 aufgenommen wird; dazwischen sind O-Ringdichtungen 171 und 172 ausgeführt. Gehäuse 172 hat eine Bohrung 173, eine untere Gegenbohrung 174, eine obere Gegenbohrung 175 und eine obere Gewindegegenbohrung 176, die einen durchgehenden, zentralen Laufweg bilden.
Die obere Gegenbohrung 175 hat ein ringförmiges Distanzstück 177, das darin ausgeführt ist und auf Ansatz 178 trifft. Über dem Distanzstück 177 befindet sich eine Zündkapsel 179.
Über der Zündkapsel 179 liegt eine Kolbenhülse 180, auf der sich O-Ringe 181 und 182 befinden, die die Gegenbohrung 175 abdichten. Die Kolbenhülse 180 hat bei 183, bei seinem oberen Ende 184, ein Gewinde. Gewinde 183 wird in Gegenbohrung 176 eingeschraubt, um Kolben hülse 180 in ihrer Einbaulage zu halten.
In einer Bohrung 186 der Kolbenhülse 180 wird Kolben 185 aufgenommen; dazwischen liegen die zwei O-Ringe 187 und 188. Der Kolben 185 hat an seinem oberen Ende einen radial nach außen verlaufenden Flansch 189, dessen Durchmesser größer als Bohrung 186 ist und zunächst Kolben 185 in der dargestellten Lage hält.
Ein ringförmiger Haltering 190 wird über Kolben 185 in die Gewindebohrung 176 eingeschraubt, um der Aufwärtsbewegung von Kolben 185 vorzubeugen.
Im Haltering 190 wird Booster 98 (siehe FIG. 2) in eine Bohrung 191 aufgenommen.
Unter der Zündkapsel 179 sind die Bohrung von Distanzstück 177, die Bohrung 173 und die Gegenbohrung 174 von Gehäuse 170 mit einer Sprengstoffmischung 192 gepackt. Diese wird dort durch eine dünne Haltescheibe 193, die in das untere Ende der unteren Gegenbohrung 174 passt, gehalten.
Wenn der Booster 98 detoniert, drückt der so erzeugte hohe Druck abwärts auf Kolben 185, wodurch der radiale Flansch 189 abschert. Der Kolben 185 läuft in der Bohrung 186 über eine kurze Strecke abwärts, bis das Schlagstück 194 von Kolben 185 auf die Zündkapsel 179 schlägt und diese detoniert. Die Detonation der Zündkapsel 179 detoniert den Sprengstoff 192 und die Scheibe 193 birst, was wiederum den Booster 108 detoniert (siehe FIG. 3). Der Brand der Sprengstoffmischung 192 vermittelt gleichfalls eine kurze Verzögerung dieser Sprengkettenreaktion.
Der Kolben 185 bleibt in der Bohrung 186 von Kolbenhülse 180 versiegelt, wodurch die Verbindung von irgendwelchem Flüssigkeitsdruck durch Gerät 100 verhindert wird.
Das Gerät 100 ist selbst Bestandteil der bekannten Technik und gemäß der Lehre der US Patentschrift 5,078,210 nach George ausgeführt, auf die für weitere Einzelheiten Bezug zu nehmen ist.
Die Wahlzünduntereinheit 38 geht im Einzelnen aus FIG. 3 hervor. Die Wahlzünduntereinheit 38 beinhaltet ein zylindrisches Gehäuse 118, das als eine erste und zweite Seite 120 und 122 besitzend beschrieben werden kann, die gleichfalls in der in FIG. 3 dargestellten Orientierung, als obere und untere Enden 120 und 122 bezeichnet werden können. Wie sich bei Betrachten der verschiedenen Alternativen in FIG. 4-8 erkennen lässt, kann die Orientierung der Wahlzünduntereinheit umgekehrt werden.
Das Gehäuse 118 der Wahlzünduntereinheit 38 hat darin gebildete erste und zweite axial verlaufende Kammern 124 und 126, die jeweils mit den ersten und zweiten Enden 120 und 122 von Gehäuse 118 verbunden sind. Die erste Kammer 124 wird von einer Bohrung 128 gebildet, die ein blindes Ende 130 hat. Eine zweite Kammer 126 wird von einer Bohrung 132 und einer Gegenbohrung 134 gebildet. Die Bohrung 132 hat ein blindes Ende 136.
Die blinden Enden 130 und 136 von Kammern 124 und 126 werden durch eine Wand 138 von Gehäuse 118 voneinander getrennt.
Das Gehäuse 118 hat in seinem Inneren einen Betätigungsdruckförderweg 140. Der Förderweg 140 beinhaltet eine seitlich verlaufende Bohrung 142, die zwischen den blinden Enden 130 und 136 der ersten und zweiten Kammern 124 und 126 seitlich in die Wand 138 verläuft.
Gehäuse 118 beinhaltet eine zylindrische Außenseite 144 mit darin an gegenüberliegenden Seiten, längs zur seitlichen Bohrung 142 verlaufend, ausgeführten ersten und zweiten Aussparungen 146 und 148.
Der Betätigungsdruckförderweg 140 beinhaltet weiter erste und zweite Zweigwege 150 und 152, die der Verbindung der seitlichen Bohrung 142 jeweils mit den ersten und zweiten Aussparungen 146 und 148 dienen. Jeder dieser Zweigwege 150 und 152 beinhaltet einen internen, extrem äußeren Gewindeabschnitt, wie z.B. 154 und 155, der eine Vorrichtung zum Anschluss daran einer Steuerungsflüssigkeitsleitung, wie beispielsweise Steuerungsflüssigkeitsleitung 70, vorsieht, die in die erste Aussparung 148 verläuft.
Zu erkennen ist, dass für die erste Wahlzünduntereinheit in FIG. 1, die in FIG. 3 näher dargestellt wird, das äußere Gewindeende 154 des ersten Zweigweges 150 durch einen Gewindeverschluss 158 verstopft ist. Weiter wird das äußere Gewindeteil 160 der seitlichen Bohrung 142 von einem Gewindeverschluss 162 verstopft.
Das untere Teil der Wahlzünduntereinheit 38 hat externe Gewinde 164, die mit der ersten Luftkammer 40 verbunden sind, siehe FIG. 1.
Wenn, wie schon beschrieben, die erste Perforierungsgun 34, gezündet wird, detoniert diese wiederum das erste Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 100, das selbst die erste Wahlzünduntereinheit 38 durch Detonieren von Booster 108 detoniert, der Zündsch nur 112 zündet, die dann die geformte Sprengladung 114 zündet. Die geformte Sprengladung 114 erzeugt einen nach unten gerichteten Sprengstrahlen, der die Wand 138 perforiert und so die ersten und zweiten Kammern 124 und 126 miteinander sowie mit der seitlichen Bohrung 142 des Betätigungsdruckförderweges 140 verbindet. Wenn die geformte Sprengladung 114 also Wand 138 perforiert, wird die erste Kammer 124 mit dem Betätigungsdruckförderweg 140 und so mit der Quelle des in der Rohrkette 26 befindlichen Betätigungsflüssigkeitsdrucks verbunden.
Dieser Druck wirkt sich abwärts durch die erste Kammer 124 und durch die erste Luftkammer 40 auf die erste Steuerungsleitungsuntereinheit 42 aus, siehe FIG. 1. Die erste Steuerungsleitungsuntereinheit 42 leitet den Druck sowohl an den zweiten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 72, wie den zweiten druckaktivierten Zündungskopf 44.
Das System 24 ist dann bereit zum Zünden der zweiten Perforierungsgun 46, wenn der Betätigungsdruck in der Rohrkette 26 wieder ausreichend hoch gegangen ist.
Zu erkennen ist, dass, wenn der Betätigungsflüssigkeitsdruck nicht vor Zünden der ersten Gun 34 abgelassen würde, der zweite Zündungskopf 44 unmittelbar nach Detonieren der ersten Wahlzünduntereinheit 38 aktiviert werden würde.
Die Wahlzünduntereinheit 38 lässt sich allgemein als selektive Verbindungsvorrichtung 38 zum Trennen des zweiten Zündungskopfes 44 von der Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks in der Rohrkette 26 bis nach dem Zünden der ersten Perforierungsgun 34 bezeichnen. Nachdem die erste Perforierungsgun 34 gezündet worden ist, vermittelt die Wahlzünduntereinheit 38, die selbst durch die erste Perforierungsgun 34 gezündet wurde, ansprechend auf das Zünden der ersten Perforierungsgun 34, eine Vorrichtung zum Verbinden des zweiten Zündungskopfes 44 mit der Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks in der Rohrkette 26.
Die geformte Ladung lässt sich allgemein als eine Sprengvorrichtung 114 zum Perforieren eines Teils von Gehäuse 117, d.h. Wand 138, bezeichnen, wodurch es zur Verbindung des Förderweges 140 mit der ersten Kammer 124 kommt.
Die in der Trennuntereinheit 36 enthaltene Knallzündschnur, d.h. die Zündschnur 84, Booster 86 und 94. Zündschnur 96, Booster 98 und das Gun-Verzögerungs- /Trenngerät 100, lässt sich allgemein als eine Betätigungsvorrichtung zum Zünden der geformten Ladung 114 der Wahlzünduntereinheit 38 bezeichnen, die auf das Zünden der ersten Perforierungsgun 34 anspricht. Das Gun-Verzögerungs-/Trenngerät 100 lässt sich ebenfalls als Trennvorrichtung 100 zum Trennen der ersten Perforierungsgun 34 von der ersten Kammer 124 der Wahlzünduntereinheit 38 nach Zünden der geformten Ladung 114 der Wahlzünduntereinheit 38, wodurch die Wand 138 perforiert wird, bezeichnen.
Die verschiedenen Laufwege durch die Werkzeugkette, die in FIG. 1 dargestellt sind, verbinden die diversen Werkzeuge mit der Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks in der Rohrkette 26. So können z.B. der Steuerungsfiüssigkeits-Leitungsabschnitt 70, 72 und 74 jeweils als Bestandteil der Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks bezeichnet werden.
Normalerweise ist es wünschenswert, die Perforierungskette 24 vor dem Zünden der zweiten Gun 72 zu verlegen. So wird die Rohrkette 26 beispielsweise in der in FIG. 1 dargestellten Situation nach dem Zünden der ersten Perforierungsgun 34 zum Perforieren der ersten Zone 20 soweit abgesenkt, bis sich die zweite Perforierungsgun 46 auf gleicher Höhe wie die zweite Zone 22 befindet, die zu perforieren ist. Die Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks in der Rohrkette 26 steht dann in Verbindung mit dem zweiten druckaktivierten Zündungskopf 44.
Nachdem die zweite Perforierungsgun 46 auf gleiche Höhe wie die zweite unterirdische Formation 22 gebracht wurde, wird der Druck in der Rohrkette 26 erneut auf den zutreffenden Wert gesteigert, um den zweiten Zündungskopf 44 zu betätigen. Vor dem Zeitpunkt der eigentlichen Zündung der zweiten Perforierungsgun 46 durch den zweiten Zündungskopf 44 wird der Druck abgelassen.
So lässt sich erkennen, dass beim System dieser Erfindung jeder Zündungskopf mit gleichem Druck betätigt werden kann. Dadurch unterscheidet sich diese Erfindung von Systemen bekannter Technik, wobei jeder nächste Zündungskopf mit höherem Druck betätigt werden muss. So lässt sich das System dieser Erfindung mit niedrigeren Betätigungsd rücken einsetzen, als die von Systemen herkömmlicher Art verlangt werden.
Wenn die zweite Perforierungsgun 46 zündet, wiede(holt sich der o.g. Prozess, d.h. die zweite Perforierungsgun detoniert das zweite Trenngerät 48, das wiederum die zweite Wahlzünduntereinheit 50 detoniert, die selbst die Rohrkette 26 in Verbindung mit dem dritten Zündungskopf 56 und dem dritten Steuerungsleitungsabschnitt 74 bringt.
Das nächste Mal, wenn der Rohrdruck auf ein angemessenes Niveau gesteigert wird, erfolgt die Aktivierung des dritten Zündungskopfes 56, der wiederum die dritte Perforierungsgun 58 zündet, die selbst das dritte Trenngerät 60 zündet, das die dritte Wahlzünduntereinheit 62 detoniert, wodurch das System, bei Bedarf, in Bereitschaft zum nächsten Zünden der vierten Perforierungsgun 68 versetzt wird.
Wenn die vierte Perforierungsgun 68 gezündet werden soll, wird wieder Betätigungsdruck auf die Rohrkette 26 angesetzt und durch den dritten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 74, die dritte Wahlzünduntereinheit 62 und die dritte Luftkammer 64 an den vierten druckaktivierten Zündungskopf 66 weitergeleitet, der selbst die vierte Perforierungsgun 68 zündet.
Es lässt sich erkennen, dass mit dem hier erläuterten System eine beliebige Anzahl von Perforierungsguns selektiv gezündet werden kann, in dem nach Bedarf zusätzliche Trennuntereinheiten und Wahlzünduntereinheiten sowie weitere zugehörige Komponenten vermittelt werden.
Offensichtlich hat das System 24 normalerweise eine Wahlzünduntereinheit weniger als Perforierungsguns. Das System in FIG. 1 hat beispielsweise vier Perforierungsguns und drei Wahlzünduntereinheiten. Das System kann grundsätzlich als insgesamt X Perforierungsguns und X-1 Wahlzünduntereinheiten umfassend bezeichnet werden.
Wie aus der Beschreibung des Systems in FIG. 1 oben zu erkennen ist, befindet sich die erste Perforierungsgun 34 über der zweiten Perforierungsgun 46, so dass das System 24 die Perforierungsguns sequentiell von oben nach unten zündet.

Die alternative Ausführung von FIG. 4

FIG. 4 stellt eine alternative Version des Perforierungssystems dieser Erfindung dar, die allgemein mit Nummer 400 gekennzeichnet wird. Das System 400 von FIG. 4 ist dem System in FIG. 10 ähnlich. Die Bauteile wurden jedoch etwas anders angeordnet, so dass die Perforierungsguns der Perforierungskette 400 in FIG. 4 von unten nach oben, anstelle von oben nach unten, gezündet werden. Wie System 24 in FIG. 1 ist die Perforierungskette 400 in FIG. 4 ohne Verwendung eines Packers ausgeführt und bedient sich der Rohrkette 26 als Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks.
Zur Vereinfachung der Darstellung in FIG. 4 sowie der folgenden Darstellungen wurden die verschiedenen Komponenten des Bohrlochs, die um die Perforierungskette liegen, eliminiert. Zu erkennen sein wird, dass diese alternativen Versionen der Perforierungskette dieser Erfindung auf allgemein gleiche Weise genutzt werden, wie die in FIG. 1 dargestellte.
In FIG. 4 umfasst das Perforierungssystem 400 die schon erwähnte Rohrkette 26 und eine Steuerungsleitungsuntereinheit 402, die mit der Roh rkette 26 verbunden ist. Die Steuerungsleitungsuntereinheit 402 vermittelt den Anschluss für eine Steuerungsflüssigkeitsleitung 404, bestehend aus den Leitungsabschnitten 404A, 404B, 404C und 404D, an der Innenbohrung der Rohrkette 26. Wie aus FIG. 4 hervorgeht, verläuft die Steuerungsflüssigkeitsleitung 404 über die gesamte Länge der Perforierungsguns und der zugehörigen Geräte.
Da System 400 von unten nach oben gezündet wird, werden die diversen Bauteile, aus denen sich die Perforierungskette zusammensetzt, von unten nach oben beschrieben. Dabei liegt an der Unterseite eine erste Luft- oder Flüssigkeitskammer 406. Über der ersten Luftkammer 406 liegt eine weitere untere Steuerungsleitungsuntereinheit 408, mit der das untere Ende der Steuerungsflüssigkeitsleitung 404 verbunden ist.
Die untere Steuerungsflüssigkeits-Leitungsuntereinheit 408 liefert Betätigungsflüssigkeitsdruck an einen ersten druckaktivierten Zündungskopf 410, der nach angemessener Verzögerung eine erste Perforierungsgun 412 zündet.
Über der ersten Perforierungsgun 412 befindet sich eine erste Trennuntereinheit 414 und eine erste Wahlzünduntereinheit 416. Die erste Trennuntereinheit 414 ist auf ähnliche Weise wie Trennu nte reinheit 36 in FIG. 2 konstruiert, mit Ausnahme, dass sie im Vergleich mit Zeichnung 2 umgekehrt ist.
Die erste Wahlzünduntereinheit 416 ist ähnlich wie die erste Wahlzünduntereinheit 38 in FIG. 3, hat jedoch zwei Modifikationen. Die erste Veränderung liegt darin, dass die erste Wahlzünduntereinheit 416 umgekehrt ist, d.h. das sie im Verhältnis zu FIG. 3 umgestülpt ist, so dass die geformte Ladung 114 in der untersten Kammer der ersten Wahlzünduntereinheit 416 gehalten wird und zum Perforieren der Wand 138 aufwärts gerichtet ist. Die zweite Änderung liegt in der Art, wie die Steuerungsflüssigkeitsleitung 404 an der ersten Wahlzünduntereinheit 416 angeschlossen ist. Die Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitte 404C und 404D sind mit den Gewindeenden 154 und 156 der Zweigwege 150 und 152 verbunden. Die Verschlussschraube 162 befindet sich weiterhin in der seitlichen Bohrung 142.
Wenn also die erste Perforierungsgun 412 gezündet werden soll, wird der Betätigungsflüssigkeitsdruck in Rohrkette 26 gesteigert und durch die Steuerungsflüssigkeitsleitung 404 sowie durch die untere Steuerungsleitungsuntereinheit 408 an den ersten Zündungskopf 410 weitergeleitet, um diesen zu aktivieren. Während der durch den Zündungskopf 410 vermittelten Verzögerung wird dann der Betätigungsflüssigkeitsdruck abgelassen. Wenn die erste Perforierungsgun 412 zündet, detoniert sie die Trennuntereinheit 414, die wiederum die erste Wahlzünduntereinheit 416 detoniert, wodurch die Wand 138 der ersten Wahlzünduntereinheit 416 perforiert wird. Dadurch wird die seitliche Bohrung 142 der ersten Wahlzünduntereinheit 416 mit ihrer oberen Kammer 124 in Verbindung gebracht. Die Perforierungskette 400 befindet sich dann in Bereitschaft zum Zünden der nächsten Perforierungsgun.
Die restlichen Komponente der ersten Perforierungskette 400 umfassen eine zweite Luftkammer 420, einen zweiten, druckaktivierten Zündungskopf 422, eine zweite Perforierungsgun 424, eine zweite Trennuntereinheit 426, eine zweite Wahlzünduntereinheit 428, eine dritte Luftkammer 430, einen dritten, druckaktivierten Zündungskopf 432, eine dritte Perforierungsgun 434, eine dritte Trennuntereinheit 436, eine dritte Wahlzünduntereinheit 438, eine vierte Luftkammer 440, einen vierten,
Darüber ist eine Distanzuntereinheit 448 vorgesehen, die mit der oberen Steuerungsleitungsuntereinheit 402 verbunden ist.
Die zweiten und dritten Wahlzünduntereinheiten 428 und 438 sind, wie schon bei Untereinheit 416, über ihre Zweigwege 150 und 152 mit dem Steuerungsflüssigkeits- Leitungsabschnitt 404 verbunden.
Wenn der Betätigungsdruck ein zweites Mal auf die Rohrkette 26 angesetzt wird, um die zweite Perforierungsgun 424 zu zünden, verhindert das erste Trenngerät 414, dass der Flüssigkeitsdruck in die schon gezündete erste Perforierungsgun 412 einströmt. Der Betätigungsdruck wird abgelassen. Die zweite Gun 424 wird gezündet, wodurch die zweite Trennuntereinheit 426 und die zweite Wahlzünduntereinheit 428 detoniert werden. Das System steht dann zum Zünden der dritten Gun 434 usw. bereit.
So vermittelt das System 400 ein System, das eine Mehrzahl von Perforierungsguns sequentiell und selektiv von unten nach oben zündet.

Die Ausführung in FIG. 5

FIG. 5 zeigt eine weitere Version der Perforierungskette dieser Erfindung, die generell mit Nummer 500 gekennzeichnet ist. Das System 500 beinhaltet wieder die Rohrkette 26, die eine Mehrzahl von Perforierungsguns und zugehörige, daran mitgeführte Geräte umfasst. Das System 500 von FIG. 6 wurde zum Nutzen einer Bergungs-Bridge 502 am unteren Ende ausgelegt.
Das System 500 ist gleichfalls dahingehend modifiziert, dass es, obwohl die Rohrkette 26 als Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks dient, der Druck durch den Bohrlochringraum 27 (siehe FIG. 1), der sie umgibt, an die verschiedenen Wahlzünduntereinheiten weiterleitet Das wird herbeigeführt durch eine perforierte Untereinheit 504, die am unteren Ende der Rohrkette 26 angebaut ist und die Bohrung der Rohrkette 26 mit dem umliegenden Bohrlochringraum 27 verbindet. Die Perforierungskette 500 in FIG. 500 ist zum Zünden ihrer diversen Perforierungsguns von unten nach oben ausgelegt, weshalb die Beschreibung von unten mit dem Bergungs- Bridge-Plug 502 beginnt. Über dem Bergungs-Bridge-Plug 502 befindet sich eine untere, perforierte Untereinheit 506, die den umliegenden Bohrlochringraum 27 mit dem ersten druckaktivierten Zündungskopf 508 verbindet.
Mit Bezug auf die Mehrzahl von Zonen 20 und 22, die in FIG. 1 dargestellt sind, würde System 500 dazu benutzt werden, diese Zonen vorzugsweise von der untersten Zone aufwärts zu perforieren. Wenn beispielsweise bevorzugt würde, zunächst die Zone 22 in FIG. 1 zu perforieren, würde die Perforierungskette 500 soweit in Bohrloch 10 eingefahren werden, bis sich der Bergungs-Bridge-Plug 502 unterhalb von Zone 22 befinden würde, wobei die erste Gun 510 auf gleicher Höhe wie Zone 22 wäre. Dann würde der Bergungs-Bridge-Plug 502 in der Verrohrungsbohrung 18 gesetzt, um diese abzudichten. Dann wird der Betätigungsflüssigkeitsdruck in der Rohrkette 26 gesteigert und durch die obere, perforierte Untereinheit 504 mit dem Bohrloch ringraum 27 und vom Bohrlochringraum 27 durch die untere, perforierte Untereinheit 506 an den ersten Zündungskopf 508 weitergeleitet, um diesen zu betätigen. Nach Ablauf einer angemessenen Verzögerung, während der der Betätigungsflüssigkeitsdruck abgelassen wird, zündet der ersten Zündungskopf 508 die erste Perforierungsgun 510, um die erste Zone 22 zu perforieren.
Am oberen Ende der ersten Perforierungsgun 510 ist eine Komponente ähnlich wie Übergangsuntereinheit 82 in FIG. 2 angebracht, die im Vergleich zu FIG. 2 natürlich umgekehrt angebaut ist. Die Übergangsuntereinheit 82 ist direkt mit den Gewinden 104 des zweiten Endes 122 der ersten Wahlzünduntereinheit 512 verbunden, deren Bauweise allgemein der von Wahlzünduntereinheit 38 in Fig. 3 entspricht, mit Ausnahme, dass sie umgekehrt ausgeführt ist. Der von der Perforierungsgun 510 genutzte Booster 86 der Übergangsuntereinheit 82 befindet sich unmittelbar neben Booster 108 der ersten Wahlzünduntereinheit 512,so dass nach dem Zünden der ersten Perforierungsgun 110 die erste Wahlzünduntereinheit 512 gleichfalls so detoniert wird, dass ihre seitliche Bohrung 142 mit ihrer ersten Kammer 124 verbunden wird. Die seitliche Bohrung 142 der ersten Wahlzünduntereinheit 51 steht bereits in ungehinderter Verbindung mit dem Bohrlochringraum 27, so dass, wenn die erste Wahlzünduntereinheit 512 gezündet wird, ihre Kammer 124 in Flüssigkeitsverbindung mit dem umliegenden Bohrlochringraum 27 gebracht wird. Durch eine erste Luftkammer 514 wird der Bohrlochringraum 27 in Verbindung mit einem zweiten druckaktivierten Zündungskopf 516 gebracht.
Zu erkennen ist, dass bei System in FIG. 5 kein Bedarf für ein Trenngerät wie Trenngerät 100 in Fig. 2 besteht, weshalb sich die Trennuntereinheit 36 und alle darin befindlichen Bauteile erübrigen.
Wenn eine weitere Zone perforiert werden soll, wie beispielsweise die obere Zone 20 in FIG. 1, wird der Bergungs-Bridge-Plug aus der Gehäusebohrung freigemacht und die Perforierungskette 500 soweit angehoben, bis sich der Bridge-Plug 502 über der schon perforierten Zone 22 befindet und sich eine zweite Perforierungsgun 518 auf gleicher Höhe wie die obere Zone 20 befindet, die perforiert werden soll. Dann wird wieder Betätigungsflüssigkeitsdruck von oben durch die Rohrkette 26 und den Ringraum 27 angesetzt und von dort durch die erste Wahlzünduntereinheit 512 und die erste Luftkammer 514 zum Zünden der zweiten Perforierungsgun 518 an den zweiten Zündungskopf 516 weitergeleitet. Der Betätigungsd ruck wird vor dem Zünden der zweiten Gun 518 abgelassen.
Ansprechend auf das Zünden der zweiten Perforierungsgun 518 wird eine zweite Wahlzünduntereinheit 520 detoniert, wodurch ein dritter Zündungskopf 522 durch eine zweite Luftkammer 524 mit dem Bohrloch 27 verbunden wird.
Wenn der Betätigungsflüssigkeitsdruck das nächste Mal auf das zutreffende Niveau gesteigert wird, kommt es zum Zünden der dritten Perforierungsgun 526 durch den dritten Zündungskopf 522.
Ansprechend auf das Zünden der dritten Perforierungsgun 526 wird eine dritte Wahlzünduntereinheit 528 detoniert, was zur Flüssigkeitsverblndung des Bohrlochringraumes 27 durch eine dritte Luftkammer 530 mit einem vierten Zündungskopf 532 kommt, der dann eine vierte Perforierungsgun 534 zünden kann.
Normalerweise wird die Perforierungskette 500, vor Zünden jeder nächsten Perforierungsgun, im Bohrloch aufwärts bewegt, um den Bergungs-Bridge-Plug 502 über alle vorher geschaffenen Perforationen einzusetzen.
So vermittelt das System in FIG. 500 eine Perforierungskette 500, die einen Bergungs-Bridge-Plug benutzt und eine Mehrzahl von Perforierungsguns sequentiell und selektiv von unten nach oben zündet.

Die Ausführung in Fig. 6

Eine weitere Version der Perforierungskette dieser Erfindung wird in FIG. 6 dargestellt und allgemein mit Nummer 600 gekennzeichnet. Die Perforierungskette 600 umfasst die Rohrkette 26 und führt am unteren Ende der Rohrkette 26 einen Bergungspacker 602 mit. Unter dem Bergungspacker 602 befindet sich eine perforierte Untereinheit 604, die die Innenbohrung der Rohrkette 26 mit dem Bohrlochringraum 27 verbindet, der die Perforierungskette 600 umgibt.
Die Perforierungskette 600 in FIG. 6 vermittelt ein System, das den Bergungspacker 602 zum sequentiellen Zünden mehrerer Perforierungsguns von oben nach unten benutzt, wobei der Bergungs-Bridge-Plug Packer 602 zum Abdichten unter allen Perforationen dient, die vorher schon erzeugt wurden.
Wenn das Perforierungssystem 600 in Fig. 6 beispielsweise zum Perforieren einer Mehrzahl von Zonen, wie z.B. Zonen 20 und 22 in FIG. 1, benutzt werden soll, wobei zuerst die obere Zone 20 perforiert werden soll, wird die Perforierungskette 600 in Bohrloch 10 eingefahren und der Bergungs-Bridge-Plug Packer 602 über der obersten Zone 20, die zuerst perforiert werden soll, in Verrohrungsbohrung 18 gesetzt. Die erste Perforierungsgun 606 befindet sich auf gleicher Höhe wie die erste Zone 20, die zu perforieren ist.
Der Betätigungsflüssigkeitsdruck aus Verrohrung 26 wird durch die perforierte Untereinheit 604 mit einem ersten druckaktivierten Zündungskopf 608 verbunden, der, nach Ablauf einer angemessenen Verzögerung, die erste Perforierungsgun 606 zündet. Der Betätigungsflüssigkeitsdruck wird vor dem Zünden der ersten Perforierungsgun 606 abgelassen.
Ansprechend auf das Zünden der ersten Perforierungsgun 606 detoniert die erste Wahlzünduntereinheit 610, wodurch ihre seitliche Bohrung 142 mit ihrer ersten Kammer 124 in Verbindung gebracht wird. Die seitliche Bohrung 142 steht gleichfalls im offenen Flüssigkeitskontakt mit dem Bohrloch ringraum 27.
Der Bergungs-Bridge-Plug Packer 602 wird dann aus der Verrohrungsbohrung 18 freigesetzt und die Perforierungskette 600 soweit abwärts gefahren, bis sich Packer 602 unter den vorher geschaffenen Perforierungen befindet und sich die zweite Perforierungsgun 612 auf gleicher Höhe wie die nächste Zone befindet, wie beispielsweise Zone 22, die zu perforieren ist.
Dann wird wieder Betätigungsflüssigkeitsdruck auf die Roh rkette 26 angesetzt, der durch die perforierte Untereinheit 604 zunächst auf den Bohrlochringraum 27 und von dort durch die erste Wahlzünduntereinheit 610 sowie durch eine erste Luftkammer 614 auf einen zweiten Zündungskopf 616 übertragen wird, der nach angemessener Verzögerung die zweite Perforierungsgun 612 zündet. Der Betätigungsflüssigkeitsdruck wird während der Verzögerungszeit abgelassen.
Ansprechend auf das Zünden der zweiten Perforierungsgun 612 wird die zweite Wahlzünduntereinheit 618 detoniert. Wenn das nächst Mal Betätigungsflüssigkeitsdruck auf die Rohrkette 26 angesetzt wird, wird dieser durch die zweite Wahlzünduntereinheit 618 und durch eine zweite Luftkammer 620 auf den dritten Zündungskopf 622 übertragen. Dann wird der Betätigungsdruck abgelassen. Nach angemessener Verzögerung zündet der dritte Zündungskopf 622 die dritte Perforierungsgun 624. Ansprechend auf das Zünden der dritten Gun 624 wird die dritte Wahlzünduntereinheit 626 detoniert.
Beim nächsten Ansetzen von Betätigungsflüssigkeitsdruck auf die Rohrkette 26 wird dieser durch die dritte Wahlzünduntereinheit 626 und eine dritte Luftkammer 628 auf einen vierten Zündungskopf 630 übertragen, der nach angemessener Verzögerung die vierte Perforierungsgun 632 zündet.
Nach dem Zünden aller Perforierungsguns wird die Perforierungskette 600 normalerweise im Bohrloch abwärts gefahren, um den Bergungs-Bridge-Plug 602 unter den schon gebildeten Perforierungen zu setzen.
So vermittelt das Perforierungssystem 600, das einen Borgungspacker benutzt, ein System zum sequentiellen und selektiven Zünden einer Mehrzahl von Perforierungsguns von oben nach unten, wobei jede zu perforierende Zone von den bereits perforierten abgetrennt wird.

Die Ausführung in FIG. 7

FIG. 7 zeigt eine weitere Ausführung des Perforierungssystems dieser Erfindung, die allgemein mit Nummer 700 gekennzeichnet wird. Das System 700 umfasst die schon erwähnte Rohrkette 26. Das System 700 in Fig. 7 unterscheidet sich von den bereit erwähnten System dadurch, dass ein oberer Bergungs-Packer 702 und ein Bergungs- Bridge-Plug oder unterer Packer 704 an den jeweils oberen und unteren Enden der Werkzeugkette mitgeführt werden, so dass eine Bohrlochzone zwischen Packer 702 und dem Bridge-Plug 704 vollständig abgetrennt werden kann, so dass, nachdem eine Zone perforiert wurde, diese auf Förderleistung geprüft werden kann.
Das System 700 in Fig. 7 ist zum sequentiellen und selektiven Zünden einer Mehrzahl von Perforierungsguns von oben nach unten ausgelegt.
Das System 700 unterscheidet sich gleichfalls von den schon beschriebenen, insofern sich die Quelle des Betätigungsflüssigkeitsdrucks nicht im Inneren der Rohrkette 26 befindet, sondern ein über dem oberen Packer 702 gelegener Bohrloch ringraum 27A ist.
Über Packer 702 befindet sich eine Ringraumdruck-Übergangsuntereinheit 706. Unter dem Packer 702 befindet sich eine perforierte Untereinheit 708, die gleichfalls als Fließtestuntereinheit 708 bezeichnet werden kann. Unter der Fließtestuntereinheit 708 befindet sich eine obere Steuerungsleitungsuntereinheit 710.
Die Ringraumdruck-Übergangsuntereinheit 706 leitet Flüssigkeitsdruck aus dem oberen Bohrlochringraum 27A durch den Untereinheit-Einlass 712 und durch eine interne Leitung 713, die durch Packer 702 verläuft, nach unten. Die interne Leitung 713 ist mit dem inneren Laufweg der oberen Steuerungsleitungsuntereinheit 710 verbunden. So wird Steuerungsflüssigkeitsdruck aus dem oberen Bohrlochringraum 27A mit der oberen Steuerungsleitungsuntereinheit 710 verbunden.
Die Fließtestuntereinheit 708 hat eine Mehrzahl von Perforationen oder Einlässen 714, die mit einem weiteren internen Laufweg durch Packer 702 und einer Innenbohrung der Rohrkette 26 so verbunden sind, dass Bohrlochflüssigkeit nach innen durch die Einlässe 714 der Fließtestuntereinheit 708 und, während des Fließtests, aufwärts durch die Bohrung der Rohrkette 26 geströmt werden kann.
Um das Bohrloch 10 mit der Perforierungskette 700 zu perforieren und testen, werden grundsätzlich die folgenden Abläufe durchgeführt.
Wenn beispielsweise wünschenswert ist, zunächst die obere Zone 20 zu perforieren, wird die Perforierungskette 700 soweit in Bohrloch 10 eingefahren, bis sich der Bergungs-Bridge-Plug 704 unter der ersten Zone 20 und Packer 702 über der ersten Zone 20 befindet, während sich eine erste Perforierungsgun 716 auf gleicher Höhe wie Zone 20 befindet, die zu perforieren ist. Der obere Packer 702 und der Bergungs-Bridge-Plug 704 werden in der Verrohrungsbohrung 18 gesetzt, um die zu perforierende Zone 20 abzutrennen.
Dann wird Betätigungsflüssigkeitsdruck auf den oberen Bohrlochringraum 27A angesetzt und über die Bohrlochringraum-Übergangsuntereinheit 706 sowie durch die internen Leitung 712 an die obere Steuerungsleitungsuntereinheit 710 übertragen, die durch die erste Luftkammer 718 mit einem ersten druckaktivierten Zündungskopf 720 verbunden ist. Nach Betätigung des ersten Zündungskopfes 720, wird der Betätigungsflüssigkeitsdruck abgelassen. Nach angemessener Verzögerung zündet die erste Gun 716, um die Verrohrung bei der betroffenen unterirdischen Zone 20 zu perforieren.
Nachdem die erste Perforierungsgun 716 gezündet ist, kann die Fördereistung von Zone 20 unter Regelung eines Testerventils (ohne Darstellung), das sich in Rohrkette 26 befindet, geprüft werden. Dadurch wird ein Strömen von Bohrlochflüssigkeit aus der unterirdischen Formation 20 durch die Perforierungen, die durch Perforierungsgun 716 geschaffen wurden, durch Einlässe 714 der Fließtestuntereinheit 708 und von dort aufwärts durch die Rohrbohrung der Rohrkette 26 an die Oberfiäche ermöglicht.
Die obere Steuerungsleitungsuntereinheit 710 wird gleichfalls mit dem ersten Teil der Steuerungsflüssigkeitsleitung 722 verbunden, deren unteres Ende mit der ersten Wahlzünduntereinheit 724 verbunden ist. Die erste Wahlzünduntereinheit 724 ist wie Wahlzünduntereinheit 38 in FIG. 3 ausgeführt, wobei der erste Steuerungsflüssigkeits Leitungsabschnitt 722 mit Gewindeanschluss 156 des Zweigweges 152 verbunden ist. Ansprechend auf das Zünden der ersten Perforierungsgun 716 wird eine erste Trennuntereinheit 726, die größtenteils mit Trennuntereinheit 36 in FIG. 2 identisch ist, detoniert, die wiederum selbst die erste Wahlzünduntereinheit 724 detoniert, um den ersten Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 722 in Flüssigkeitsverbindung mit einer zweiten Luftkammer 728 und einer zweiten Steuerungsleitungsuntereinheit 730 zu bringen. Wenn eine weitere Zone im Bohrloch perforiert und getestet werden soll, wie beispielsweise die untere Formation 22, werden der Packer 702 und der Bergungs- Bridge-Plug 704 aus der Verrohrungsbohrung 18 gelöst und die Perforierungskette 70 so verlegt, dass sich die zweite Zone 22 zwischen Packer 702 und Bridge-Plug 704 befindet, während sich eine zweite Perforierungsgun 732 auf gleicher Höhe wie die zweite Zone 22 befindet.
Dann wird wieder Betätigungsflüssigkeitsdruck auf den oberen Bohrlochringraum 27A angesetzt und durch die Ringraumdruck-Übergangsuntereinheit 706, die obere Steuerungsleitungsuntereinheit710,denerstensteuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 722, die erste Wahlzünduntereinheit 724, die zweite Luftkammer 728 und die zweite Steuerungsleitungsuntereinheit 730 auf einen zweiten druckaktivierten Zündungskopf734 übertragen, der selbst die zweite Perforierungsgun 732 zündet. Der Betätigungsdruck wird vor Zünden der Gun 732 abgelassen.
Nachdem die zweite Perforierungsgun 732 zum Perforieren der zweiten Zone 22 gezündet wird, kann die Förderleistung der zweiten Zone 22 über Fließtestuntereinheit 708 geprüft werden.
Ansprechend auf das Zünden der zweiten Perforierungsgun 732 wird eine zweite Trennuntereinheit 736 detoniert, die wiederum eine zweite Wahlzünduntereinheit 738 detoniert, wodurch ein zweiter Steuerungsflüssigkeits-Leitungsabschnitt 740 durch eine dritte Luftkammer 742 in Flüssigkeitsverbindung mit einem dritten Zündungskopf 744 gebracht wird, der selektive eine dritte Perforierungsgun 746 aktivieren kann.
So vermittelt die Perforierungskette 700 in FIG. 7 ein System, das mehrere Zonen eines Bohrlochs selektiv abtrennen, perforieren und testen kann. Die Perforierungsguns der Perforierungskette 700 sind so angeordnet, das sie sequentiell und selektiv von oben nach unten gezündet werden.
So lässt sich erkennen, dass durch eine andere Anordnung der Perforierungsguns, Wahlzünduntereinheiten, Trennuntereinheiten und Luftkammer ein System, wie das in FIG. 7 gezeigte, ansprechend auf Betätigungsdruck im oberen Bohrlochringraum 27A so ausgeführt sein kann, dass seine Perforierungsguns von unten nach oben gezündet werden könnten.

Die Ausführung in FIG. 8

FIG. 8 zeigt eine weitere Version der Perforierungskette dieser Erfindung, die allgemein mit Nummer 800 gekennzeichnet ist. Das System 800 beinhaltet die schon erwähnte Rohrkette 26.
Die Perforierungskette 800 in FIG. 8 führt, jeweils an den oberen und unteren Enden, einen oberen Bergungs-Packer 802 und einen Bergungs-Bridge-Plug oder unteren Packer 804 mit, ähnlich wie System 700 in Fig. 7.
Das System 800 wird durch Flüssigkeitsdruck in der Rohrkette 26 betätigt, der durch eine Innenbohrung 806 von Packer 802 an eine perforierte Untereinheit oder Fließtestuntereinheit 808 übertragen wird, die Packerbohrung 806 mit dem Bohrlochringraum 27 verbindet.
Das System 800 in FIG. 8 ist zum sequentiellen und selektiven Zünden seiner Mehrzahl von Perforierungsguns von unten nach oben ausgelegt.
Die untere perforierte Untereinheit 810 ist mit dem oberen Ende von Bridge-Plug 804 verbunden und verbindet den Bohrloch ringraum 27 mit dem ersten druckaktivierten Zündungskopf 812. Nach angemessener Verzögerung zündet der Zündungskopf 812 die erste Perforierungsgun 814.
Unmittelbar über der ersten Perforierungsgun 814 befindet sich ein erste Wahlzünduntereinheit 816, die, ansprechend auf das Zünden der ersten Gun 814, detoniert. Zwischen der ersten Gun 814 und der ersten Wahlzünduntereinheit 815 befindet sich keine Trennuntereinheit. Die Anordnung der ersten Gun 814 und der ersten Wahlzünduntereinheit 816 ist der der ersten Gun 510 und der ersten Wahlzünduntereinheit 512 von System 500 ähnlich, die oben mit Bezug auf FIG. 5 beschrieben wurde. Das heisst, die erste Wahlzünduntereinheit 816 wird mit Bezug auf die Anordnung in FIG. 3 umgekehrt. Weiter ist die seitliche Bohrung 142 der ersten Wahlzünduntereinheit 816 in freier Verbindung mit dem Bohrlochringraum 27.
Das Detonieren der ersten Wahlzünduntereinheit 816 verbindet den Bohrlochringraum 27 durch eine erste Luftkammer 818 mit einem zweiten druckaktivierten Zündungskopf 820.
Nachdem die erste Perforierungsgun 814 zum Perforieren einer ersten Bohrlochzone gezündet ist, kann die Förderleitung des Bohrlochs durch Strömen von Bohrlochflüssigkeit durch die Fließtestuntereinheit 808 und aufwärts durch die Bohrung von Rohrkette 26 geprüft werden.
Wenn eine weitere Zone des Bohrlochs perforiert und geprüft werden soll, werden Packer 802 und Bridge-Plug 804 gelöst und die Testerkette 800 soweit bewegt, bis sich eine zweite interessante Zone zwischen Packer 802 und Bridge-Plug 804 befindet, während eine zweite Perforierungsgun 822 auf gleicher Höhe wie die zweite interessante Zone liegt. Dann wird wieder Betätigungsflüssigkeitsdruck auf die Rohrkette 26 angesetzt und durch die erste Wahlzünduntereinheit 816 sowie die erste Luftkammer 818 an den zweiten Zündungskopf 820 übertragen, um diesen zu aktivieren. Nach angemessener Verzögerung, während der der Betätigungsfiüssigkeitsdruck abgelassen wird, zündet die zweite Perforierungsgun 822, wodurch die Förderleistung der zweiten interessanten Zone geprüft werden kann.
Ansprechend auf das Zünden der zweiten Perforierungsgun 822 wird eine zweite Wahlzünduntereinheit 824 detoniert, um den Bohrlochringraum 27 durch eine Luftkammer 826 mit einem dritten druckaktivierten Zündungskopf 828 zu verbinden, der selbst eine dritte Perforierungsgun 830 zünden kann.
So vermittelt die Perforierungskette 800 ein System, das ansprechend auf Rohrd ruck aktiviert wird und ausgewählte Zonen abtrennen, perforieren und prüfen kann, während Perforierungsguns sequentiell und selektiv von unten nach oben gezöndet werden. Zu erkennen ist, dass durch eine andere Anordnung der Perforierungsguns, Wahlzünduntereinheiten und Luftkammern, ein System wie das in FIG. 8, das durch Rohrflüssigkeitsdruck 26 aktiviert wird, zum Zünden seiner Guns von oben nach unten ausgeführt werden kann.
So lässt sich erkennen, dass das Gerät und die Vorgangsweisen dieser Erfindung ohne weiteres die erwähnten Ziele und Vorteile sowie die dem System eigenen realisieren kann. Während gewisse bevorzugte Ausführungen der Erfindung dargestellt und im Zusammenhang mit der Eröffnung der Erfindung beschrieben wurden, lassen sich von Fachkundigen im Rahmen der Erfindung, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert wird, vielzählige Modifikationen vornehmen.

Claims

1. Gerät zum selektiven Perforieren mehrerer Zonen in einem Bohrloch bei einer Einfahrt in besagtes Bohrloch, bestehend aus: Einer Rohrkette (26); wenigsten einer ersten (34) und einer zweiten (46) Perforierungsgun, die an besagter Rohrkette mitgeführt wird, wenigsten einem ersten (32) und einem zweiten (44) druckaktivierten Zündungskopf, der jeweils zur besagten ersten und zweite Perforierungsgun gehört und einer Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck für besagte Zündungsköpfe; gekennzeichnet durch eine erste selektive Verbindungsvorrichtung (38) zum Trennen von besagtem zweiten Zündungskopf (44) von besagter Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck, bis besagte erste Perforierungsgun (34) gezündet wurde und anschließendem Verbinden von besagtem zweiten Zündungskopf (44) mit besagtem Betätigungsflüssigkeitsdruck, ansprechend auf das Zünden besagter erster Perforierungsgun (34).

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei besagte erste selektive Verbindungsvorrichtung (38) eine Wahlzünduntereinheit, einschließlich einem Gehäuse (118) mit einer ersten darin gebildeten Kammer (124), die mit besagtem zweiten Zündungskopf (44) verbunden ist; einen Förderweg (140), der mit besagter Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck verbunden ist und in besagtes Gehäuse verläuft, wobei besagter Förderweg zunächst von besagter erster Kammer (124) abgetrennt ist und eine Sprengvorrichtung (114) zum Perforieren eines Abschnitts von besagtem Gehäuse (118) und dadurch bedingte Verbindung besagten Förderweges mit besagter erster Kammer (124) umfasst.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei besagtes Gehäuse (118) besagter erster Wahlzünduntereinheit (38) neben besagter erster Kammer (124) eine darin gebildete zweite Kammer (126) beinhaltet, wobei besagte Kammern zunächst durch eine Wand (138) voneinander getrennt sind; und besagte Sprengvorrichtung (114) in besagter zweiten Kammer (126) ausgeführt sind und eine Vorrichtung zum Perforieren besagter Wand ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, wobei besagter Förderweg (149) in besagte Wand (138) verläuft und besagte Wand besagter Abschnitt besagten Gehäuses (118) zum Perforieren durch besagte Sprengvorrichtung (114) ist, um besagten Förderweg (140) mit besagter ersten Kammer (124) zu verbinden.

5. Gerät nach Anspruch 2, 3 oder 4, weiter bestehend aus einer Betätigungsvorrichtung (98) zum Zünden besagter Sprengvorrichtung (114) besagter Wahlzünduntereinheit, ansprechend auf das Zünden besagter erster Perforierungsgun (34).

6. Gerät nach Anspruch 5, weiter bestehend aus einer Trennvorrichtung (100) zum Trennen besagter erster Perforierungsgun (34) von besagter ersten Kammer (124) besagter Wahlzünduntereinheit, nachdem besagte Sprengvorrichtung besagter Wahlzünduntereinheit gezündet wird und wobei besagte Betätigungsvorrichtung (98) und besagte Trennvorrichtung (100) in einer Trennuntereinheit enthalten sind und ein Ende an besagter Wahlzünduntereinheit und ein weiteres Ende an besagter erster Perforierungsgun (34) befestigt ist; und wobei besagte Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck eine Steuerungsflüssigkeitsleitung (70) umfasst, die mit besagtem Förderweg (140) verbunden ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei besagte Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck einen Bohrlochringraum beinhaltet, der um besagte Wahlzünduntereinheit liegt, während besagter Förderweg (140) uneingeschränkte Verbindung mit besagtem Bohrlochringraum vermittelt; und besagte Wahlzünduntereinheit so ausgeführt ist, dass, wenn besagte Sprengvorrichtung (114) besagten Abschnitt von besagtem Gehäuse perforiert, besagte erste Kammer (124) mit besagtem Bohrlochringraum verbindet.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei besagte Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck einen Bohrlochringraum beinhaltet, der um besagte erste selektive Verbindungsvorrichtung (28) liegt; und besagtes Gerät weiter einen Bridge- Plug (502) umfasst, der von besagter Rohrkette (26) unter besagten Perforierungsguns mitgeführt wird; und sich besagte erste Perforierungsgun (510) unter besagter zweiter Perforierungsgun (518) befindet, so dass besagte Perforierungsguns sequentiell von unten nach oben gezündet werden.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei besagte Quelle von Betätigungsflüssigkeitsdruck einen Bohrlochringraum umfasst, der besagte erste selektive Verbindungsvorrichtung (28) umgibt: besagtes Gerät umfasst weiter einen Packer (602), der von besagter Rohrkette (26) über besagten Perforierungsguns mitgeführt wird und besagte erste Perforierungsgun (606) über gesagter zweiten Perforierungsgun (612) ausgeführt ist, so dass besagtes System besagte Perforierungsguns sequentiell von oben nach unten zündet.