DE69424617T2

DE69424617T2 - Durch Flüssigkeitsdruck betätigte Vorrichtung zur Durchführung von mehreren Operationen im Bohrloch

Info

Publication number: DE69424617T2
Application number: DE69424617T
Authority: DE
Inventors: John D.. Burleson; Flint R. George; Justin L. Mason
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: US5355957A; EP0647766A2; NO943420L; CA2133818A1; NO943420D0; DE69424617D1; EP0647766A3; NO309689B1; EP0647766B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine fluiddruckbetätigte Vorrichtung zur Durchführung mehrerer Arbeitsprozesse im Bohrloch.
Während der Komplettierung eines Öl- oder Gasbohrlochs wird ein Futterrohrstück in einem Bohrloch verkittet, und anschließend werden eine oder mehrere Zonen des Futterrohres perforiert, um die Bohrung des Futterrohres mit geologischen Untergrundformationen in Verbindung zu bringen, die von dem Bohrloch geschnitten werden, damit eine Förderung von Öl oder Gas von dieser Untergrundformation durch das Bohrloch möglich ist.
Eine wohlbekannte Art von Perforationssystem ist ein rohrleitungsbefördertes Perforationssystem, bei dem die Perforationskanonen und damit zusammenhängende Vorrichtungen von einem Rohrstrang getragen werden, der aus einer Mehrzahl von Schraubverbindungen von Rohrleitungen oder Rohren besteht, die miteinander verbunden und in das Bohrloch hinabgelassen werden. Diese rohrleitungsbeförderten Komplettierungssysteme können in Kombination mit einem Drillstem-Teststrang betrieben werden, so daß das Bohrloch auf einer einzigen Fahrt perforiert und getestet werden kann.
In einigen Situationen ist es wünschenswert, mehr als eine Zone des Bohrlochs zu verschiedenen Zeitpunkten selektiv perforieren zu können. Der Stand der Technik hat auf diesen Bedarf typischerweise mit der Bereitstellung mehrerer Zündköpfe reagiert, die so konstruiert sind, daß sie bei unterschiedlichen Betriebsdrücken auslösen. Bei diesen Systemen wird die Wahl des geeigneten Zündkopfes und der geeigneten abzufeuernden Kanone durch den Druck bestimmt, der auf den Rohrstrang oder den Bohrlochkreisring aufgebracht wird, um den Zündkopf auszulösen. Systeme dieses Typs, die in der Lage sind, mehrere Perforationskanonen unabhängig während einer Fahrt in das Bohrloch abzufeuern, können unter Verwendung des zeitverzögerten Zündkopfes von Vann Systems aus Carrollton, Texas, konstruiert werden. Der zeitverzögerte Zündkopf von Vann setzt eine Reihe von Scherbolzen ein, deren Anzahl so gewählt werden kann, daß der Betätigungsdruck für jeden Zündkopf bestimmt wird.
Wir haben nun eine Vorrichtung entwickelt, die ein Bohrlochwerkzeug wie z. B. eine Perforationskanone beinhaltet, wobei die Vorrichtung für einen oder mehrere Arbeitsprozesse im Bohrloch verwendet werden kann, bevor das Werkzeug betätigt wird.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, umfassend wenigstens einen ersten und einen zweiten druckbetätigten Zündkopf, eine Betätigungsfluiddruckquelle für die Köpfe, ein erstes selektives Kommunikationsmittel zum Isolieren des genannten zweiten Zündkopfes von der genannten Betätigungsfluiddruckquelle, bis der genannte erste Zündkopf ausgelöst wurde, und dann zum Verbinden des genannten zweiten Zündkopfes mit der genannten Betätigungsfluiddruckquelle als Reaktion auf die Auslösung des genannten ersten Zündkopfes, wobei das genannte erste selektive Kommunikationsmittel direkt durch die Auslösung des ersten Zündkopfes betätigt wird, um den zweiten Zündkopf mit der Fluiddruckquelle zu verbinden.
In einer Anordnung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Bohrlochwerkzeug, z. B. eine Perforationskanone, mit wenigstens einer Gruppe von Zündköpfen für jedes Werkzeug umfaßt, wobei jede Gruppe einen genannten ersten und zweiten Kopf gemäß Definition aufweist, wobei die Köpfe aneinandergekoppelt sind, um nacheinander ausgelöst zu werden, wobei der zuletzt ausgelöste Kopf eine Betätigung des Werkzeugs herbeiführt.
In einer dritten Anordnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste und zweite Zündkopf nicht durch ein Bohrlochwerkzeug (z. B. eine Perforationskanone) getrennt sind.
Das selektive Kommunikationsmittel ist vorzugsweise ein Zündauswahlelement mit einem Gehäuse mit einer darin definierten ersten Kammer. Die erste Kammer steht mit dem zweiten Zündkopf in Verbindung. Ein Versorgungsdurchgang steht mit der Betätigungsfluiddruckquelle in Verbindung und läuft in das Gehäuse. Der Versorgungsdurchgang ist zunächst von der ersten Kammer isoliert. In einer zweiten Kammer des Gehäuses ist ein Explosionsmittel enthalten, um einen Teil des Gehäuses zu perforieren und somit den Versorgungsdurchgang mit der ersten Kammer zu verbinden. Ein Betätigungsmittel zündet das Explosionsmittel des Zündauswahlelementes als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Perforationskanone.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können der erste und der zweite druckbetätigte Zündkopf, die durch ein selektives Kommunikationsmittel getrennt sind, mit einer einzelnen Perforationskanone verwendet werden, so daß ein weiterer auf Druck ansprechender Vorgang im Bohrloch durchgeführt werden kann, bevor die Perforationskanone abgefeuert wird. Es ist zum Beispiel wünschenswert, das Bohrloch zuerst einem Drucktest zu unterziehen und danach die Perforationskanone zu betätigen. Wenn das Bohrloch einem Drucktest unterzogen wird, dann betätigt der erste druckempfindliche Zündkopf somit das selektive Kommunikationsmittel, das dann einen zweiten Zündkopf in Position bringt, um die Perforationskanone anschließend abzufeuern, wenn der Druck das nächste Mal auf ein entsprechendes Niveau angehoben wird.
Damit die Erfindung besser nachvollzogen werden kann, wird nun auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen. Die Fig. 1 bis 9 illustrieren Merkmale der Erfindung, und die Fig. 10 und 11 illustrieren die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer ersten Ausgestaltung des rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems, das in einer Position in einem Bohrloch dargestellt ist, das eine Mehrzahl von geologischen Untergrundformationen schneidet, die perforiert werden sollen. Das System aus Fig. 1 ist so konstruiert, daß es ohne einen Packer arbeitet und die Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten selektiv abfeuert. Das System von Fig. 1 ist so angeordnet, daß es durch Fluiddruck betätigt wird, der im Rohrstrang nach unten befördert und dann durch externe Steuerfluidkanäle zur Serie von Zündauswahlelementen übertragen wird.
Fig. 2 zeigt eine Grundrißansicht im Schnitt, die die Konstruktionsdetails einer Isolierungsunterbaugruppe darstellt, die im System von Fig. 1 Verwendung findet. Das Isolierungselement ist am unteren Ende einer Perforationskanone angeschlossen dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine Grundrißansicht im Schnitt, die die Konstruktionsdetails eines Zündauswahlelementes darstellt, das im System von Fig. 1 Verwendung findet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Grundrißansicht, die Fig. 1 ähnlich ist, bei der jedoch die Details der Bohrlochstruktur darum herum weggelassen wurden, und die eine zweite Version des rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems darstellt. Das System von Fig. 4 ist so konstruiert, daß es ohne Packer arbeitet und die Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben selektiv abfeuert. Das System von Fig. 4 ist so konstruiert, daß es durch Fluiddruck betätigt wird, der in der Rohrleitungsbohrung nach unten befördert und dann durch Steuerfluidkanäle, die außerhalb der Elemente plaziert sind, zur Serie von Zündauswahlelementen übertragen wird.
Fig. 5 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer dritten Version eines rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems.
Die Mehrzahl von Perforationskanonen ist so angeordnet, daß sie der Reihe nach von unten nach oben selektiv abgefeuert werden. Ein Bridge-Plug wird auf dem unteren Ende des Werkzeugstrangs getragen. Das System von Fig. 5 ist so angeordnet, daß es durch Fluiddruck vom Rohrstrang betätigt wird, der mit dem Bohrlochkreisring verbunden ist, der die Perforationskanonen und die Zündauswahlelemente umgibt.
Fig. 6 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer vierten Version eines rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems.
Das System von Fig. 6 ist so konstruiert, daß es mit Rohrleitungsdruck betätigt wird, der zu einem Bohrlochkreisring übertragen wird, der die Perforationskanonen und die Zündauswahlelemente umgibt. Das System von Fig. 6 weist einen Packer auf, und die Kanonenserie wird von oben nach unten abgefeuert.
Fig. 7 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer fünften Version eines rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems.
Das System von Fig. 7 weist sowohl einen Packer als auch einen Bridge-Plug und ein Strömungstestelement auf, so daß die verschiedenen Zonen, die perforiert werden, nach dem Perforieren einem Strömungstest unterzogen werden können. Das System von Fig. 7 ist so konstruiert, daß es durch Fluiddruck betätigt wird, der in dem den Rohrstrang umgebenden Bohrlochkreisring nach unten befördert wird und dann durch den oberen Packer in einen externen Steuerfluidkanal übergeht, der die Serie von Zündauswahlelementen verbindet. Das System von Fig. 7 ist so konstruiert, daß es die Serie von Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten selektiv abfeuert.
Fig. 8 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer sechsten Version eines rohrleitungsbeförderten, selektiv aktivierten Perforationssystems.
Das System von Fig. 8 weist auch einen Rückhol-Packer und einen rückholbaren Bridge-Plug auf. Es ist so konstruiert, daß Betätigungsfluiddruck im Rohrstrang nach unten befördert wird und dann in den Bohrlochkreisring übergeht, der die Perforationskanonen und die Zündauswahlelemente umgibt. Die Serie von Perforationskanonen und Zündauswahlelementen ist so angeordnet, daß die Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben selektiv abgefeuert werden. Aufgrund der Anwesenheit eines Packers und eines Bridge-Plug, wodurch eine Isolierung der perforierten Zone möglich ist, kann die Zone nach dem Perforieren einem Strömungstest unterzogen werden.
Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Kanonenverzögerungs-/isolierungseinrichtung, die im Isolierungselement von Fig. 2 zum Einsatz kommt.
Fig. 10 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der eine einzelne Perforationskanone mehrere damit verbundene Zündköpfe hat, die durch ein Zündauswahlelement getrennt sind, so daß eine Druckprüfung oder ein anderer Arbeitsprozeß im Bohrloch vor der Betätigung der Perforationskanone möglich ist.
Fig. 11 zeigt eine schematische Grundrißansicht einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die auf ähnliche Weise wie die in Fig. 10 arbeitet, wobei mehrere Zündköpfe mit einer einzelnen Perforationskanone verbunden sind. Die Ausgestaltung von Fig. 11 stellt ein fakultatives Reservezündkopfsystem am gegenüberliegenden Ende der Perforationskanone des Primärzündkopfsystems bereit.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 wird ein Bohrloch gezeigt, das allgemein mit der Ziffer 10 bezeichnet ist. Der Schacht 10 wird dadurch gebildet, das ein Bohrloch 12 in die Erde gebohrt und anschließend ein Futterrohr 14 in das Bohrloch 12 gesetzt und das Futterrohr mit Zement 16 in seiner Position verkittet wird. Das Futterrohr 14 hat eine Futterrohrbohrung 18. Das Bohrloch 12 schneidet eine oder mehrere geologische Untergrundformation(en) wie z. B. 20 und 22, die perforiert werden sollen, damit von diesen Zonen eine Prüfung und/oder Förderung des Bohrlochs stattfinden kann.
Ein Perforationsstrang 24 ist in einer Position im Schacht 10 dargestellt. Der Perforationsstrang 24 der vorliegenden Erfindung kann auch als rohrleitungsbefördertes, selektiv aktiviertes Perforationssystem 24 bezeichnet werden. Ein Bohrlochkreisring 27 ist zwischen der Futterrohrbohrung 18 und dem Perforationsstrang 24 definiert.
Das System 24 stellt ein Mittel bereit, mit dem eine Mehrzahl von Perforationskanonen selektiv abgefeuert werden kann, um mehrere Zonen des Schachts 10 selektiv zu perforieren, wie zum Beispiel die in Fig. 1 gezeigten Zonen 20 und 22.
Das System 24 beinhaltet einen Rohrstrang 26, der an seinem unteren Ende einen Werkzeugstrang trägt, der von oben nach unten ein Rohrleitungskreisring-Übergangselement 28, ein Rohrleitungsabstandselement 30, einen ersten druckbetätigten Zündkopf 32, eine erste Perforationskanone 34, ein erstes Isolierungselement 36, ein erstes Zündauswahlelement 38, eine erste Luftkammer 40, ein erstes Steuerleitungselement 42, einen zweiten druckbetätigten Zündkopf 44, eine zweite Perforationskanone 46, ein zweites Isolierungselement 48, ein zweites Zündauswahlelement 50, eine zweite Luftkammer 52, ein zweites Steuerleitungselement 54, einen dritten druckbetätigten Zündkopf 56, eine dritte Perforationskanone 58, ein drittes Isolierungselement 60, ein drittes Zündauswahlelement 62, eine dritte Luftkammer 64, einen vierten druckbetätigten Zündkopf 66 und eine vierte Perforationskanone 68 beinhaltet.
Es ist zu verstehen, daß jede der schematisch in Fig. 1 illustrierten Perforationskanonen aus vielen individuellen Kanonensegmenten bestehen kann, die in Reihe geschaltet sind, um die richtige Kanonenlänge zur Perforation der besagten Zone bereitzustellen.
Das Rohrleitungskreisring-Übergangselement 28 steht mit dem ersten Zündauswahlelement 38 über einen ersten Steuerfluidkanalabschnitt 70 in Verbindung. Der Kanal 70 kann eine Rohrleitung aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von 1/4 Zoll sein. Das erste Steuerleitungselement 42 steht mit dem zweiten Zündauswahlelement 50 über einen zweiten Steuerfluidkanalabschnitt 72 in Verbindung. Das zweite Steuerleitungselement 54 steht mit dem dritten Zündauswahlelement 62 über einen dritten Steuerfluidkanalabschnitt 74 in Verbindung.
Das System 24 ist für den Gebrauch ohne Packer vorgesehen und so angeordnet, daß die Perforationskanonen 34, 46, 58 und 68 der Reihe nach von oben nach unten selektiv abgefeuert werden. Das heißt, die als erstes abgefeuerte Kanone ist die erste Kanone 34. Als nächstes wird die zweite Kanone 46 abgefeuert, und so weiter.
Zum selektiven Perforieren mehrerer Zonen wie die Zonen 20 und 22 des Schachtes 10 mit dem System 24 wird das folgende Verfahren durchgeführt. Das System 24 wird in die Futterrohrbohrung 18 des Schachtes 10 hinabgelassen, bis sich die erste Perforationskanone 34 neben der ersten Untergrundzone 20 befindet, die perforiert werden soll.
Betätigungsfluiddruck zum Auslösen der Zündköpfe, die mit den jeweiligen Perforationskanonen verbunden sind, wird durch die Bohrung des Rohrstrangs 26 geliefert, der allgemein als eine Quelle 26 von Betätigungsfluiddruck für die Zündköpfe wie 32, 44, 56 und 66 beschrieben werden kann.
Dieser Betätigungsfluiddruck wird durch das Rohrleitungskreisring-Übergangselement 28 zum ersten Steuerfluidkanalabschnitt 70 und durch das Rohrleitungsabstandselement 30 zum ersten druckbetätigten Zündkopf 32 übertragen.
Wie nachfolgend mit Bezug auf die ausführliche Zeichnung in Fig. 3, die das Zündauswahlelement 38 illustriert, weiter beschrieben wird, wird der im ersten Steuerfluidkanalabschnitt 70 enthaltene Druck zunächst von den darunter befindlichen Zündköpfen isoliert.
Die Zündköpfe 32, 44, 56 und 66 sind vorzugsweise Zeitverzögerungszündköpfe von Vann Systems aus Carrollton, Texas. Diese Zündköpfe haben eine träge Sicherung. Durch die Verwendung der trägen Sicherung bleibt reichlich Zeit, zwischen fünf und sieben Minuten, um den Betätigungsdruck aus dem Rohrstrang 26 abzulassen, bevor die zugehörige Perforationskanone abgefeuert wird. Der Betriebsdruck des Zündkopfs 32 wird durch Wählen der Anzahl von Scherbolzen bestimmt, die dazu verwendet werden, einen Auslösekolben anfänglich gegen die darüber wirkenden Differentialdrücke festzuhalten.
Der Druck im Rohrstrang 26 wird auf den Betätigungsdruck angehoben, der notwendig ist, um den ersten Zündkopf 32 auszulösen. Wenn der erste Zündkopf 32 ausgelöst wird, dann wird der Druck im Rohrstrang 26 abgelassen, bevor der Zündkopf 32 tatsächlich die Perforationskanone 34 abfeuert. Wie nachfolgend weiter beschrieben wird, ist es notwendig, den Betätigungsdruck abzulassen, bevor die erste Kanone 34 abgefeuert wird, da sonst der zweite Zündkopf 44 betätigt würde, sobald das erste Zündauswahlelement 38 zur Explosion gebracht würde. Nach der von der Konstruktion des Zündkopfes 32 bestimmten Zeitverzögerung feuert der erste Zündkopf 32 die erste Perforationskanone 34 ab, die eine Mehrzahl von Perforationen wie z. B. 76 erzeugt, die durch das Futterrohr 14 verlaufen und die Futterrohrbohrung 18 mit der ersten geologischen Untergrundformation 20 in Verbindung setzen.
Wenn die erste Perforationskanone 34 abgefeuert wird, dann bringt sie das erste Isolierungselement 36 zur Explosion, dessen Konstruktionsdetails in Fig. 2 dargestellt sind.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist ein unteres Ende 78 der ersten Perforationskanone 34 bei 80 mit einem Übergangselement 82 verschraubt. Eine Zündschnur 84 läuft vom unteren Ende der Perforationskanone 34 durch das Übergangselement 82, wo sie in einer Übertragungsladung 86 endet. Das Übergangselement 82 und darin enthaltene Komponenten können als ein Teil der ersten Perforationskanone 34 angesehen werden.
Das Übergangselement 82 ist bei Gewinde 88 mit einem Verzögerungsgehäuse 90 des Isolierungselementes 36 verbunden, wobei O-Ring-Dichtungen 92 dazwischen vorgesehen sind.
Das Verzögerungsgehäuse 90 weist an seinem oberen Ende eine Übertragungsladung 94 auf, die von der Übertragungsladung 86 aktiviert wird. Die Übertragungsladung 94 wiederum zündet ein Stück Zündschnur 96, die zu einer dritten Übertragungsladung 98 führt, die eine Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100 aktiviert.
Der untere Endabschnitt des Verzögerungsgehäuses 90 weist ein Innengewinde 102 auf, das mit einem Außengewinde 104 des Zündauswahlelementes 38 (siehe Fig. 3) verbunden wird, so daß ein unteres Ende 106 der Kanonenverzögerungs- /-isolierungseinrichtung 100 an die Übertragungsladung 108 stößt, die sich im ersten Zündauswahlelement 38 befindet. Die Übertragungsladung 108 befindet sich in einem zylindrischen Einsatz 110, der die Übertragungsladung 108, ein Stück Zündschnur 112 und eine Hohlladung 114 beinhaltet.
Die Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100 zündet, wenn von der Übertragungsladung 98 gezündet, wiederum die Übertragungsladung 108, verhindert allerdings gleichzeitig eine Fluidkommunikation durch eine Bohrung 116 des Verzögerungsgehäuses 90, so daß die erste Perforationskanone 34 von dem Zündauswahlelement 38 isoliert gehalten wird. Die Kanonenverzögerungs-/ -isolierungseinrichtung 100 arbeitet in der folgenden Weise.
Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100. Die Vorrichtung 100 beinhaltet ein in der Bohrung 116 aufgenommenes Gehäuse 170, wobei O-Ring-Dichtungen 171 und 172 dazwischen enthalten sind. Das Gehäuse 170 weist eine Bohrung 173, eine untere Senkbohrung 174, eine obere Senkbohrung 175 und eine obere Gewindesenkbohrung 176 mit einem zentralen Durchgang dadurch auf.
In der oberen Senkbohrung 175 ist ein ringförmiges Abstandsstück 177 enthalten, das an der Schulter 178 anliegt. Über dem Abstandsstück 177 befindet sich ein Zündkäppchen 179.
Über dem Zündkäppchen 179 befindet sich eine Kolbenhülse 180, die O-Ringe 181 und 182 trägt, die eine Dichtung gegen die Senkbohrung 175 bilden. Die Kolbenhülse 180 ist bei 183 neben ihrem oberen Ende 184 mit einem Gewinde versehen. Das Gewinde 183 wird in der Gewindesenkbohrung 176 aufgenommen, um die Kolbenhülse 180 festzuhalten.
Ein Kolben 185 ist in einer Bohrung 186 der Kolbenhülse 180 aufgenommen, wobei sich zwei O-Ringe 187 und 188 dazwischen befinden. Der Kolben 185 hat einen radial auswärts verlaufenden Flansch 189 an seinem oberen Ende, dessen Durchmesser größer ist als die Bohrung 186 und der den Kolben 185 anfänglich in der gezeigten Position hält.
Ein runder Haltering 190 ist in der Gewindesenkbohrung 176 über dem Kolben 185 verschraubt, um eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 185 zu verhindern.
In einer Bohrung 191 des Halterings 190 ist die Übertragungsladung 98 (siehe Fig. 2) aufgenommen.
Unter dem Zündkäppchen 179 sind die Bohrung des Abstandsstücks 177 und die Bohrung 173 und die Senkbohrung 174 des Gehäuses 170 mit einem Explosivgemisch 192 gefüllt, das von einer dünnen Haltescheibe 193 in seiner Position gehalten wird, die im unteren Ende der unteren Senkbohrung 174 aufgenommen ist.
Wenn die Übertragungsladung 98 explodiert, drückt der davon erzeugte hohe Druck nach unten auf den Kolben 185 und schert den radialen Flansch 189. Der Kolben 185 fährt in der Bohrung 186 eine kurze Strecke nach unten, bis der Zündstift 194 von Kolben 185 auf das Zündkäppchen 179 trifft und dieses zur Explosion bringt. Durch die Explosion des Zündkäppchens 179 wird das Explosivmaterial 192 zur Explosion gebracht, wodurch die Scheibe 193 zerbricht und wiederum die Übertragungsladung 108 (siehe Fig. 3) zur Explosion bringt. Durch das Verbrennen des Explosivgemischs 192 ergibt sich auch eine kurze Zeitverzögerung in dieser explosiven Kettenreaktion.
Der Kolben 185 bleibt in der Bohrung 186 der Kolbenhülse 180 unter Verschluß und verhindert somit jede Fluiddruckkommunikation durch die Einrichtung 100.
Die Einrichtung 100 selbst ist Teil des Standes der Technik und gemäß den Lehren des US-Patentes Nr. 5,078,210 von George konstruiert, dessen Einzelheiten hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Das Zündauswahlelement 38 ist ausführlich in Fig. 3 dargestellt. Das Zündauswahlelement 38 beinhaltet ein zylindrisches Gehäuse 118 mit einem ersten und einem zweiten Ende 120 und 122, die in der in Fig. 3 gezeigten Ausrichtung auch als unteres und oberes Ende 120 und 122 bezeichnet werden können. Wie aus der Betrachtung der verschiedenen alternativen Systeme in den Fig. 4-8 ersichtlich ist, kann die Ausrichtung des Zündauswahlelements auch umgekehrt werden.
Das Gehäuse 118 des Zündauswahlelements 38 weist eine darin definierte erste und zweite axial verlaufende Kammer 124 und 126 auf, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Ende 120 und 122 des Gehäuses 118 verbunden sind. Die erste Kammer 124 wird durch eine Bohrung 128 mit einem Blindende 130 definiert. Die zweite Kammer 126 ist durch eine Bohrung 132 und eine Senkbohrung 134 definiert. Die Bohrung 132 hat ein Blindende 136.
Die Blindenden 130 und 136 der Kammern 124 und 126 sind durch eine Wand 138 des Gehäuses 118 getrennt.
Das Gehäuse 118 weist einen darin definierten Betätigungsdruck-Versorgungsdurchgang 140 auf. Der Versorgungsdurchgang 140 beinhaltet eine seitliche Bohrung 142, die seitlich in die Wand 138 zwischen den Blindenden 130 und 136 der ersten und der zweiten Kammer 124 und 126 läuft.
Das Gehäuse 118 beinhaltet eine zylindrische Außenfläche 144 mit einer ersten und einer zweiten Ausnehmung 146 und 148, die darin auf gegenüberliegenden Seiten längs von der lateralen Bohrung 142 definiert sind.
Der Betätigungsdruck-Versorgungsdurchgang 140 beinhaltet ferner einen ersten und einen zweiten Zweigdurchgang 150 und 152, die die seitliche Bohrung 142 mit jeweils der ersten und der zweiten Ausnehmung 146 und 148 verbinden. Jeder der Zweigdurchgänge 150 und 152 beinhaltet einen Außenabschnitt mit Innengewinde wie 154 und 156, der ein Mittel für seine Verbindung mit einem Steuerfluidkanal wie dem Steuerfluidkanalabschnitt 70 bereitstellt, der in die erste Ausnehmung 148 verläuft.
Es wird darauf hingewiesen, daß beim ersten Zündauswahlelement 38 von Fig. 1, das in Fig. 3 ausführlich dargestellt ist, das äußere Gewindeende 154 des ersten Zweigdurchgangs 150 durch einen Gewindestopfen 158 blockiert ist. Außerdem ist ein äußerer Gewindeabschnitt 160 der seitlichen Bohrung 142 durch einen Gewindestopfen 162 blockiert.
Der untere Abschnitt des Zündauswahlelementes 38 weist ein Außengewinde 164 auf, das mit der ersten Luftkammer 40 verbunden ist (siehe Fig. 1).
Wenn die erste Perforationskanone 34 abgefeuert wird, dann läßt sie, wie zuvor beschrieben, wiederum die erste Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100 explodieren, die wiederum das erste Zündauswahlelement 38 zur Explosion bringt, indem die Übertragungsladung 108 explodiert, die die Zündschnur 112 zündet, die dann die Hohlladung 114 zündet. Die Hohlladung 114 erzeugt einen abwärtsgerichteten Explosionsstrahl, der die Wand 138 perforiert und somit die erste und die zweite Kammer 124 und 126 miteinander und mit der seitlichen Bohrung 142 des Betätigungsdruck-Versorgungsdurchgangs 140 verbindet. Wenn die Hohlladung 114 die Wand 138 perforiert, verbindet sie somit die erste Kammer 124 mit dem Betätigungsdruck- Versorgungsdurchgang 140 und folglich mit der Betätigungsfluiddruckquelle, die im Rohrstrang 26 enthalten ist.
Dieser Druck wird nach unten durch die erste Kammer 124 und durch die erste Luftkammer 40 zum ersten Steuerleitungselement 42 (siehe Fig. 1) übertragen. Das erste Steuerleitungselement 42 überträgt den Druck zum zweiten Steuerfluidkanalabschnitt 72 und zum zweiten druckbetätigten Zündkopf 44.
Das System 24 ist jetzt für die Abfeuerung der zweiten Perforationskanone 46 bereit, wenn der Betätigungsdruck im Rohrstrang 26 das nächste Mal auf ein ausreichendes Druckniveau angehoben wird.
Es ist offensichtlich, daß, wenn der Betätigungsfluiddruck vor dem Abfeuern der ersten Kanone 34 nicht abgelassen würde, der zweite Zündkopf 44 unmittelbar nach der Explosion des ersten Zündauswahlelementes 38 ausgelöst würde.
Das Zündauswahlelement 38 kann im allgemeinen als selektives Kommunikationsmittel 38 beschrieben werden, das den zweiten Zündkopf 44 von der Betätigungsfluiddruckquelle im Rohrstrang 26 so lange isoliert, bis die erste Perforationskanone 34 abgefeuert wurde. Nachdem die erste Perforationskanone 34 abgefeuert wurde, stellt das Zündauswahlelement 38, das wiederum von der ersten Perforationskanone 34 zur Explosion gebracht wurde, ein Mittel zum Verbinden des zweiten Zündkopfes 44 mit der Betätigungsfluiddruckquelle im Rohrstrang 26 als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Perforationskanone 34 bereit.
Die Hohlladung 114 kann allgemein als Explosionsmittel 114 zum Perforieren eines Teils des Gehäuses 118, und zwar der Wand 138, beschrieben werden, wodurch der Versorgungsdurchgang 140 mit der ersten Kammer 124 verbunden wird.
Der im Isolierungselement 36 enthaltene Explosionszug, nämlich die Zündschnur 84, die Übertragungsladungen 86 und 94, die Zündschnur 96, die Übertragungsladung 98 und die Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100, können im allgemeinen als Betätigungsmittel zum Zünden der Hohlladung 114 des Zündauswahlelementes 38 als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Perforationskanone 34 beschrieben werden. Die Kanonenverzögerungs-/-isolierungseinrichtung 100 kann auch als Isolierungsmittel 100 zum Isolieren der ersten Perforationskanone 34 von der ersten Kammer 124 des Zündauswahlelementes 38 beschrieben werden, nachdem die Hohlladung 114 des Zündauswahlelementes 38 abgefeuert wurde und somit die Wand 138 perforiert.
Die verschiedenen Durchgänge innerhalb des Werkzeugstrangs (siehe Fig. 1), die die verschiedenen Werkzeuge mit der Betätigungsfluiddruckquelle im Rohrstrang 26 verbinden, wie der Steuerfluidkanalabschnitt 70, 72 und 74, können jeweils als Bestandteil der Betätigungsfluiddruckquelle angesehen werden.
Typischerweise ist es wünschenswert, den Perforationsstrang 24 zu bewegen, bevor die zweite Kanone 72 abgefeuert wird. In der in Fig. 1 illustrierten Situation wird, nachdem die erste Perforationskanone 34 zum Perforieren der ersten Zone 20 abgefeuert wurde, der Rohrstrang 26 zum Beispiel abgesenkt, bis sich die zweite Perforationskanone 46 neben der zweiten zu perforierenden Zone 22 befindet. Die Betätigungsfluiddruckquelle im Rohrstrang 26 steht jetzt mit dem zweiten druckbetätigten Zündkopf 44 in Verbindung.
Nach dem Plazieren der zweiten Perforationskanone 46 neben der zweiten Untergrundformation 22 wird der Druck im Rohrstrang 26 wieder auf ein geeignetes Niveau angehoben, um den zweiten Zündkopf 44 auszulösen. Dann wird der Druck abgelassen, bevor der zweite Zündkopf 44 tatsächlich die zweite Perforationskanone 46 abfeuert.
Es wird bemerkt, daß beim erfindungsgemäßen System alle Zündköpfe mit dem gleichen Druck ausgelöst werden können. Dies steht im Gegensatz zu Systemen des Standes der Technik, bei denen jeder folgende Zündkopf mit einem höheren Druck auslöst werden muß. Folglich kann das erfindungsgemäße System bei niedrigeren Betätigungsdrücken als solchen arbeiten, die von Systemen des Standes der Technik benötigt werden.
Wenn die zweite Perforationskanone 46 abgefeuert wird, dann wird der oben beschriebene Prozeß wiederholt, das heißt, die zweite Perforationskanone bringt die zweite Isolierungseinrichtung 48 zur Explosion, die wiederum das zweite Zündauswahlelement 50 explodieren läßt, wodurch wiederum der Rohrstrang 26 mit dem dritten Zündkopf 56 und dem dritten Steuerfluidkanalabschnitt 74 verbunden wird.
Wenn der Rohrleitungsdruck das nächste Mal auf ein geeignetes Niveau angehoben wird, wird der dritte Zündkopf 56 ausgelöst, wodurch wiederum die dritte Perforationskanone 58 abgefeuert wird, die wiederum die dritte Isolierungseinrichtung 60 aktiviert, die das dritte Zündauswahlelement 62 explodieren läßt, wodurch das System in einen Zustand zum nachfolgenden Abfeuern der vierten Perforationskanone 68 gesetzt wird, wenn dies erwünscht ist.
Wenn die vierte Perforationskanone 68 abgefeuert werden soll, dann wird Betätigungsdruck wieder auf den Rohrstrang 26 aufgebracht und durch den dritten Steuerfluidkanalabschnitt 74, das dritte Zündauswahlelement 62 und die dritte Luftkammer 64 zum vierten Druckbetätigungszündkopf 66 übertragen, der dann wiederum die vierte Perforationskanone 68 abfeuert.
Es ist zu verstehen, daß mit dem hierin beschriebenen System jede beliebige Anzahl von Perforationskanonen selektiv abgefeuert werden kann, indem zusätzliche Isolierungselemente und Zündauswahlelemente und bei Bedarf andere damit zusammenhängende Komponenten bereitgestellt werden.
Es ist offensichtlich, daß das System 24 im allgemeinen ein Zündauswahlelement weniger als Perforationskanonen hat. Das System von Fig. 1 hat zum Beispiel vier Perforationskanonen und drei Zündauswahlelemente. Das System ist allgemein so zu beschreiben, daß es eine Gesamtzahl X von Perforationskanonen und eine Gesamtzahl X-I von Zündauswahlelementen hat.
Aus der soeben gegebenen Beschreibung des Systems von Fig. 1 geht hervor, daß sich die erste Perforationskanone 34 in diesem System über der zweiten Perforationskanone 46 befindet, so daß das System 24 die Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten abfeuert.

Die alternative Ausgestaltung von Fig. 4

Fig. 4 zeigt eine alternative Version des Perforationssystems der vorliegenden Erfindung, das dargestellt und allgemein mit der Ziffer 400 bezeichnet ist. Das System 400 von Fig. 4 ist dem System 24 von Fig. 10 sehr ähnlich, allerdings wurden die Komponenten ein wenig umgeordnet, so daß die Perforationskanonen des Perforationsstrangs 400 in Fig. 4 von unten nach oben und nicht von oben nach unten abgefeuert werden. Der Perforationsstrang 400 von Fig. 4 ist wie das System 24 in Fig. 1 für den Gebrauch ohne Packer vorgesehen und setzt den Rohrstrang 26 als Betätigungsfluiddruckquelle ein.
Der einfacheren Darstellung halber wurden die verschiedenen Komponenten des den Perforationsstrang umgebenden Bohrlochs in Fig. 4 und den folgenden Figuren weggelassen. Es ist zu verstehen, daß diese alternativen Versionen des Perforationsstrangs der vorliegenden Erfindung im gleichen allgemeinen Zusammenhang wie in Fig. 1 illustriert eingesetzt werden.
In Fig. 4 beinhaltet das Perforationssystem 400 den zuvor erwähnten Rohrstrang 26, sowie ein Steuerleitungselement 402, das mit dem Rohrstrang 26 verbunden ist. Das Steuerleitungselement 402 sieht die Verbindung eines Steuerfluidkanals 404 aus den Kanalabschnitten 404A, 404B, 404C und 404D mit der Innenbohrung des Rohrstrangs 26 vor. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, verläuft der Steuerfluidkanal 404 neben dem gesamten Strang von Perforationskanonen und damit zusammenhängenden Vorrichtungen.
Da das System 400 von unten nach oben abgefeuert wird, werden die verschiedenen Komponenten, aus denen der Perforationsstrang besteht, vom unteren Ende mit einer ersten Luftkammer oder Fluidkammer 406 beginnend beschrieben. Über der ersten Luftkammer 406 befindet sich ein unteres Steuerleitungselement 408, mit dem das untere Ende des Steuerfluidkanals 404 verbunden ist.
Das untere Steuerleitungselement 408 liefert Betätigungsfluiddruck zu einem ersten druckbetätigten Zündkopf 410, der nach einer angemessenen Zeitverzögerung eine erste Perforationskanone 412 abfeuert.
Über der ersten Perforationskanone 412 befindet sich ein erstes Isolierungselement 414 und ein erstes Zündauswahlelement 416. Das erste Isolierungselement 414 ist auf eine Weise konstruiert, die der des Isolierungselementes 36 von Fig. 2 ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß es im Vergleich zur Zeichnung von Fig. 2 umgekehrt ist.
Das erste Zündauswahlelement 416 ist dem ersten Zündauswahlelement 38 von Fig. 3 abgesehen von zwei Modifikationen ähnlich. Die erste Abweichung besteht darin, daß das erste Zündauswahlelement 416 umgekehrt ist, das heißt, es steht relativ zur Zeichnung von Fig. 3 auf dem Kopf, so daß die Hohlladung 114 in der untersten Kammer des ersten Zündauswahlelementes 416 enthalten ist und zum Perforieren der Wand 138 aufwärtsgerichtet wird. Die zweite Abweichung besteht in der Art und Weise, in der der Steuerfluidkanal 404 mit dem ersten Zündauswahlelement 416 verbunden ist. Die Steuerfluidkanalabschnitte 404C und 404D sind mit Gewindeenden 154 und 156 der Zweigdurchgänge 150 und 152 verbunden. Der Stopfen 162 befindet sich noch immer an seinem Platz in der seitlichen Bohrung 142.
Wenn also die erste Perforationskanone 412 abgefeuert werden soll, dann wird der Betätigungsfluiddruck im Rohrstrang 26 erhöht und durch den Steuerfluidkanal 404 und durch das untere Steuerleitungselement 408 zum ersten Zündkopf 410 übertragen, um diesen auszulösen. Betätigungsfluidruck wird dann während der vom Zündkopf 410 bereitgestellten Zeitverzögerung abgelassen. Wenn die erste Perforationskanone 412 abgefeuert wird, bringt sie das Isolierungselement 414 zur Explosion, das wiederum das erste Zündauswahlelement 416 zur Explosion bringt, wodurch die Wand 138 des ersten Zündauswahlelementes 416 perforiert und die seitliche Bohrung 142 des ersten Zündauswahlelementes 416 mit seiner oberen Kammer 124 in Verbindung gebracht wird. Der Perforationsstrang 400 ist jetzt zum Abfeuern der nächsten Perforationskanone bereit.
Zu den restlichen Komponenten des ersten Perforationsstrangs 400 gehören eine zweite Luftkammer 420, ein zweiter druckbetätigter Zündkopf 422, eine zweite Perforationskanone 424, ein zweites Isolierungselement 426, ein zweites Zündauswahlelement 428, eine dritte Luftkammer 430, ein dritter druckbetätigter Zündkopf 432, eine dritte Perforationskanone 434, ein drittes Isolierungselement 436, ein drittes Zündauswahlelement 438, eine vierte Luftkammer 440, ein vierter druckbetätigter Zündkopf 442 und eine vierte Perforationskanone 444. Über der vierten Perforationskanone 444 befindet sich ein Kanonen- Rohrleitungsübergangselement 446, und darüber befindet sich ein Abstandselement 448, das mit dem oberen Steuerleitungselement 402 verbunden ist.
Die Zweigdurchgänge 150 und 152 des zweiten und des dritten Zündauswahlelementes 428 und 438 sind mit Steuerfluidkanalabschnitten 404 verbunden, wie oben für Element 416 beschrieben.
Wenn zum zweiten Mal Betätigungsdruck auf den Rohrstrang 26 aufgebracht wird, um die zweite Perforationskanone 424 abzufeuern, dann verhindert die erste Isolierungseinrichtung 414, daß Fluiddruck in die bereits abgefeuerte erste Perforationskanone 412 eintritt. Der Betätigungsdruck wird abgelassen. Es wird die zweite Kanone 424 abgefeuert, wodurch das zweite Isolierungselement 426 und das zweite Zündauswahlelement 428 zur Explosion gebracht werden. Das System ist dann zum Abfeuern der dritten Kanone 434 bereit, usw.
Das System 400 stellt somit ein System bereit, das eine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben abfeuert.

Die Ausgestaltung von Fig. 5

Fig. 5 zeigt eine weitere Version des Perforationsstrangs der vorliegenden Erfindung, der dargestellt und allgemein mit der Ziffer 500 bezeichnet ist. Das System 500 beinhaltet wieder den Rohrstrang 26 mit einer Mehrzahl von Perforationskanonen und darauf getragenen, damit zusammenhängendem Zubehör. Das System 500 von Fig. 6 sieht die Verwendung eines rückholbaren Bridge- Plug 502 an seinem unteren Ende vor.
Das System 500 ist auch dahingehend modifiziert, daß, obschon es den Rohrstrang 26 als Betätigungsfluiddruckquelle benutzt, dieser Druck zu den verschiedenen Zündauswahlelementen durch den Bohrlochkreisring 27 (siehe Fig. 1) übertragen wird, der diese Zündauswahlelemente umgibt. Dies wird mit einem perforierten Element 504 erreicht, das mit dem unteren Ende des Rohrstrangs 26 verbunden ist und die Bohrung des Rohrstrangs 26 mit dem Bohrlochkreisring 27 darum herum verbindet. Der Perforationsstrang 500 von Fig. 5 ist so ausgestaltet, daß er seine verschiedenen Perforationskanonen von unten nach oben abfeuert; er wird daher vom unteren Ende mit dem rückholbaren Bridge-Plug 502 beginnend beschrieben. Über dem rückholbaren Bridge- Plug 502 befindet sich ein unteres perforiertes Element 506, das den umliegenden Bohrlochkreisring 27 mit dem ersten druckbetätigten Zündkopf 508 verbindet.
Mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Mehrzahl von Zonen 20 und 22 würde das System 500 dazu verwendet, diese Zonen, vorzugsweise mit der untersten Zone beginnend, zu perforieren. Wenn zum Beispiel als erstes die Zone 22 von Fig. 1 perforiert werden soll, dann wird der Perforationsstrang 500 in den Schacht 10 hinabgelassen, bis sich der rückholbare Bridge-Plug 502 unter der Zone 22 und die erste Kanone 510 neben der Zone 22 befindet, wonach der rückholbare Bridge-Plug 502 in der Futterrohrbohrung 18 fixiert wird, um diese abzudichten. Der Betätigungsfluiddruck im Rohrstrang 26 wird erhöht und durch das obere perforierte Element 504 zum Bohrlochkreisring 27 und vom Bohrlochkreisring 27 durch das untere perforierte Element 506 zum ersten Zündkopf 508 übertragen, um diesen auszulösen. Nach einer angemessenen Zeitverzögerung, während der der Betätigungsfluiddruck abgelassen wird, feuert der erste Zündkopf 508 die erste Perforationskanone 510 ab, um die erste Zone 22 zu perforieren.
Am oberen Ende der ersten Perforationskanone 510 ist eine Komponente wie das Übergangselement 82 aus Fig. 2 angeschlossen, das im Vergleich zu Fig. 2 natürlich umgekehrt ist. Das Übergangselement 82 ist direkt mit dem Gewinde 104 des zweiten Endes 122 eines ersten Zündauswahlelementes 512 verbunden, das im allgemeinen wie das Zündauswahlelement 38 von Fig. 3 konstruiert ist, mit der Ausnahme, daß es umgekehrt ist. Die Übertragungsladung 86 des Übergangselementes 82, das mit der Perforationskanone 510 verwendet wird, befindet sich direkt neben der Übertragungsladung 108 des ersten Zündauswahlelementes 512, so daß nach dem Abfeuern der ersten Perforationskanone 110 das erste Zündauswahlelement 512 ebenfalls zur Explosion gebracht wird, um seine seitliche Bohrung 142 mit seiner ersten Kammer 124 zu verbinden. Die seitliche Bohrung 142 des ersten Zündauswahlelementes 512 befindet sich bereits in einer offenen Kommunikation mit dem Bohrlochkreisring 27, so daß, wenn das erste Zündauswahlelement 512 zur Explosion gebracht wird, seine Kammer 124 in Fluidverbindung mit dem umliegenden Bohrlochkreisring 27 gebracht wird und der Bohrlochkreisring 27 somit durch eine erste Luftkammer 514 in Verbindung mit einem zweiten druckbetätigten Zündkopf 516 gebracht wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß im System von Fig. 5 kein Bedarf für die Isolierungseinrichtung wie die Isolierungseinrichtung 100 von Fig. 2 besteht, so daß auf das Isolierungselement 36 und alle darin enthaltenen Komponenten verzichtet wurde.
Wenn eine andere Zone wie z. B. die obere Zone 20 von Fig. 1 perforiert werden soll, wird der rückholbare Bridge- Plug 502 von der Futterrohrbohrung gelöst, und der Perforationsstrang 500 wird hochgezogen, bis sich der Bridge-Plug 502 über der zuvor perforierten Zone 22 und eine zweite Perforationskanone 518 neben der oberen Zone 20 befindet, die perforiert werden soll. Anschließend wird wieder Betätigungsfluiddruck aufgebracht und nach unten durch den Rohrstrang 26 und Kreisring 27 und dann durch das erste Zündauswahlelement 512 und die erste Luftkammer 514 zum zweiten Zündkopf 516 übertragen, um die zweite Perforationskanone 518 abzufeuern. Der Betätigungsdruck wird vor dem Abfeuern der zweiten Kanone 518 abgelassen.
Als Reaktion auf das Abfeuern der zweiten Schußkanone 518 wird ein zweites Zündauswahlelement 520 zur Explosion gebracht, wodurch ein dritter Zündkopf 522 mit dem Bohrlochkreisring 27 durch eine zweite Luftkammer 524 in Verbindung gebracht wird.
Wenn das nächste Mal Betätigungsfluiddruck auf das richtige Niveau erhöht wird, dann feuert der dritte Zündkopf 522 die dritte Perforationskanone 526 ab.
Als Reaktion auf das Abfeuern der dritten Perforationskanone 526 wird ein drittes Zündauswahlelement 528 zur Explosion gebracht, wodurch der Bohrlochkreisring 27 durch eine dritte Luftkammer 530 in Fluidverbindung mit einem vierten Zündkopf 532 gebracht wird, der wiederum eine vierte Perforationskanone 534 abfeuern kann.
Typischerweise wird der Perforationsstrang 500 vor dem Abfeuern der jeweils folgenden Perforationskanone im Bohrloch nach oben bewegt, um den rückholbaren Bridge-Plug 502 über alle zuvor bestehenden Perforationen zu plazieren.
Folglich stellt das System von Fig. 5 einen Perforationsstrang 500 bereit, der einen rückholbaren Bridge-Plug einsetzt und eine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben selektiv abfeuert.

Die Ausgestaltung der Fig. 6

Noch eine weitere Version des Perforationsstrangs der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 6 gezeigt und allgemein mit der Ziffer 600 bezeichnet. Der Perforationsstrang 600 beinhaltet den Rohrstrang 26 und weist einen Rückhol-Packer 602 am unteren Ende des Rohrstrangs 26 auf. Unter dem Rückhol-Packer 602 befindet sich ein perforiertes Element 604, das die Innenbohrung des Rohrstrangs 26 mit dem Bohrlochkreisring 27 verbindet, der den Perforationsstrang 600 umgibt.
Der Perforationsstrang 600 von Fig. 6 stellt ein System bereit, das den Rückhol-Packer 602 verwenden kann, um eine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten abzufeuern, wobei der Rückhol-Packer 602 dazu verwendet wird, unterhalb von Perforationen, die zuvor erzeugt wurden, eine Dichtung zu bilden.
Wenn zum Beispiel das Perforationssystem 600 von Fig. 6 zum Perforieren einer Mehrzahl von Zonen wie die Zonen 20 und 22 aus Fig. 1, beginnend mit der oberen Zone 20, verwendet werden soll, dann wird der Perforationsstrang 600 in den Schacht 10 gefahren, und der Rückhol-Packer 602 wird in der Futterrohrbohrung 18 über der oberen Zone 20 festgestellt, die als erstes perforiert werden soll. Die erste Perforationskanone 606 befindet sich neben der ersten Zone 20, die perforiert werden soll.
Betätigungsfluiddruck von der Rohrleitung 26 wird durch das perforierte Element 604 zu einem ersten druckbetätigten Zündkopf 608 übertragen, der nach einer angemessenen Zeitverzögerung die erste Perforationskanone 606 abfeuert. Der Betätigungsfluiddruck wird abgelassen, bevor die erste Perforationskanone 606 abgefeuert wird.
Als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Perforationskanone 606 wird ein erstes Zündauswahlelement 610 zur Explodieren gebracht, wodurch seine seitliche Bohrung 142 mit seiner ersten Kammer 124 in Verbindung gebracht wird. Die seitliche Bohrung 142 befindet sich auch in offener Fluidverbindung mit dem Bohrlochkreisring 27.
Der Rückhol-Packer 602 wird dann von der Futterrohrbohrung 18 gelöst, und der Perforationsstrang 600 wird hinabgelassen, bis sich der Packer 602 unter den zuvor erzeugten Perforationen und eine zweite Perforationskanone 612 neben der nächsten Zone, wie z. B. Zone 22, befindet, die perforiert werden soll.
Anschließend wird Betätigungsfluiddruck wieder auf den Rohrstrang 26 aufgebracht und somit durch das perforierte Element 604 zum Bohrlochkreisring 27, dann durch das erste Zündauswahlelement 610 und durch eine erste Luftkammer 614 zu einem zweiten Zündkopf 616 übertragen, der nach einer angemessenen Zeitverzögerung die zweite Perforationskanone 612 abfeuert. Der Betätigungsfluiddruck wird während der Zeitverzögerung abgelassen.
Als Reaktion auf das Abfeuern der zweiten Perforationskanone 612 wird ein zweites Zündauswahlelement 618 zur Explosion gebracht. Wenn das nächste Mal Betätigungsfluiddruck auf den Rohrstrang 26 aufgebracht wird, wird er durch das zweite Zündauswahlelement 618 und durch eine zweite Luftkammer 620 zu einem dritten Zündkopf 622 übertragen. Der Betätigungsdruck wird dann abgelassen. Nach einer angemessenen Zeitverzögerung feuert der dritte Zündkopf 622 die dritte Perforationskanone 624 ab. Als Reaktion auf das Abfeuern der dritten Kanone 624 wird ein drittes Zündauswahlelement 626 zur Explosion gebracht.
Wenn dann das nächste Mal Betätigungsfluiddruck auf den Rohrstrang 26 aufgebracht wird, wird er durch das dritte Zündauswahlelement 626 und eine dritte Luftkammer 628 zu einem vierten Zündkopf 630 übertragen, der nach einer angemessenen Zeitverzögerung die vierte Perforationskanone 632 abfeuert.
Nach dem Abfeuern der einzelnen Perforationskanonen wird der Perforationsstrang 600 typischerweise in der Bohrlochbohrung abwärts bewegt, um den Rückhol-Packer 602 an eine Stelle unterhalb von Perforationen zu bringen, die zuvor ausgebildet wurden.
Folglich stellt das Perforationssystem 600 ein System bereit, das einen Rückhol-Packer verwenden kann, um eine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten abzufeuern, während gleichzeitig jede zu perforierende Zone von solchen Zonen isoliert wird, die zuvor perforiert wurden.

Die Ausgestaltung von Fig. 7

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Perforationssystems der vorliegenden Erfindung, das dargestellt und allgemein mit der Ziffer 700 bezeichnet ist. Das System 700 beinhaltet den zuvor erwähnten Rohrstrang 26. Das System 700 von Fig. 7 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Systemen darin, daß ein oberer Rückhol-Packer 702 und ein rückholbarer Bridge-Plug oder unterer Packer 704 jeweils am oberen und unteren Ende des Werkzeugsstrangs getragen werden, so daß eine Zone des Bohrlochs vollständig zwischen dem Packer 702 und dem Bridge-Plug 704 isoliert werden kann, so daß die Zone, nachdem sie perforiert wurde, einem Strömungstest unterzogen werden kann.
Das System 700 von Fig. 7 ist so konstruiert, daß es eine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von oben nach unten selektiv abfeuert.
Das System 700 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen auch darin, daß die Betätigungsfluiddruckquelle nicht das Innere des Rohrstrangs 26, sondern stattdessen ein oberer Bohrlochkreisring 27A über dem oberen Packer 702 ist.
Ein Kreisringdruck-Übergangselement 706 befindet sich über dem Packer 702. Ein perforiertes Element 708, das auch als Strömungstestelement 708 bezeichnet werden kann, befindet sich unter dem Packer 702. Ein oberes Steuerleitungselement 710 befindet sich unter dem Strömungstestelement 708.
Das Kreisringdruck-Übergangselement 706 überträgt Fluiddruck vom oberen Bohrlochkreisring 27A durch einen Elementeingang 712 nach unten durch einen Innenkanal 713, der durch den Packer 702 verläuft. Der Innenkanal 713 steht mit dem Innendurchgang des oberen Steuerleitungselements 710 in Verbindung. Folglich wird Steuerfluiddruck vom oberen Bohrlochkreisring 27A mit dem oberen Steuerleitungselement 710 verbunden.
Das Strömungstestelement 708 hat eine Mehrzahl von Perforationen oder Eingängen 714, die über einen anderen Innendurchgang durch den Packer 702 mit der Innehbohrung des Rohrstrangs 26 so verbunden sind, daß Bohrlochfluids während eines Strömungstests durch die Eingänge 714 des Strömungstestelements 708 einwärts und nach oben durch die Bohrung des Rohrstrangs 26 strömen können.
Zum Perforieren und Testen des Schachtes 10 mit dem Perforationsstrang 700 wird im allgemeinen das folgende Verfahren angewendet.
Wenn z. B. zuerst die obere Zone 20 perforiert werden soll, dann wird der Perforationsstrang 700 in den Schacht 10 hinabgelassen, bis sich der rückholbare Bridge-Plug 704 unter der ersten Zone 20 und der Packer 702 über der ersten Zone 20 befindet, wobei sich eine erste Perforationskanone 716 neben der Zone 20 befindet, die perforiert werden soll. Der obere Packer 702 und der rückholbare Bridge-Plug 704 werden in der Futterrohrbohrung 18 fixiert, um die zu perforierende Zone 20 zu isolieren.
Anschließend wird Betätigungsfluiddruck auf den oberen Bohrlochkreisring 27A aufgebracht und vom Kreisringdruck- Übergangselement 706 durch den Innenkanal 712 zum oberen Steuerleitungselement 710 übertragen, das durch die erste Luftkammer 718 mit einem ersten druckbetätigten Zündkopf 720 verbunden ist. Nach dem Betätigen des ersten Zündkopfes 720 wird der Betätigungsfluiddruck abgelassen. Nach einer angemessenen Zeitverzögerung wird die erste Kanone 716 abgefeuert, um das Futterrohr neben der betreffenden Untergrundzone 20 zu perforieren.
Nachdem die erste Perforationskanone 716 abgefeuert wurde, kann die Zone 20 einem Strömungstest unter der Kontrolle eines Testventils (nicht dargestellt) unterzogen werden, das sich in dem Rohrstrang 26 befindet, um den Strom von Bohrlochfluids von Untergrundformation 20 durch die von der Perforationskanone 716 erzeugten Perforationen und durch die Eingänge 714 des Strömungstestelementes 708 und dann aufwärts durch die Rohrleitungsbohrung des Rohrstrangs 26 zur Oberfläche zu ermöglichen.
Das obere Steuerleitungselement 710 steht auch mit einem ersten Steuerfluidkanalabschnitt 722 in Verbindung, dessen unteres Ende mit einem ersten Zündauswahlelement 724 verbunden ist. Das erste Zündauswahlelement 724 ist genau wie das Zündauswahlelement 38 von Fig. 3 angeordnet, wobei der erste Steuerfluidkanalabschnitt 722 mit dem Gewindeanschluß 156 des Zweigdurchgangs 152 verbunden ist.
Als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Perforationskanone 716 wird ein erstes Isolierungselement 726, das im wesentlichen identisch mit dem Isolierungselement 36 von Fig. 2 ist, zur Explosion gebracht und bringt wiederum das erste Zündauswahlelement 724 zur Explosion, um den ersten Steuerfluidkanalabschnitt 722 mit einer zweiten Luftkammer 728 und einem zweiten Steuerleitungselement 730 in Fluidverbindung zu bringen.
Wenn eine andere Zone des Bohrlochs wie zum Beispiel die untere Formation 22 perforiert und getestet werden soll, werden der Packer 702 und der rückholbare Bridge-Plug 704 von der Futterrohrbohrung 18 gelöst, und der Perforationsstrang 70 wird so lange bewegt, bis sich die zweite Zone 22 zwischen dem Packer 702 und dem Bridge-Plug 704 und eine zweite Perforationskanone 732 neben der zweiten Zone 22 befindet.
Anschließend wird Betätigungsfluiddruck wieder auf den oberen Bohrlochkreisring 27A aufgebracht und durch das Kreisringdruck-Übergangselement 706, das obere Steuerleitungselement 710, den ersten Steuerfluidkanalabschnitt 722, das erste Zündauswahlelement 724, die zweite Luftkammer 728 und das zweite Steuerleitungselement 730 zu einem zweiten druckbetätigten Zündkopf 734 übertragen, der wiederum die zweite Perforationskanone 732 abfeuert. Der Betätigungsdruck wird abgelassen, bevor die Kanone 732 abgefeuert wird.
Nach dem Abfeuern der zweiten Perforationskanone 732, um die zweite Zone 22 zu perforieren, kann die zweite Zone 22 durch das Strömungstestelement 708 einem Strömungstest unterzogen werden.
Als Reaktion auf das Abfeuern der zweiten Perforationskanone 732 wird das zweite Isolierungselement 736 zur Explosion gebracht, das wiederum ein zweites Zündauswahlelement 738 zur Explosion bringt, wodurch ein zweiter Steuerfluidkanalabschnitt 740 durch eine dritte Luftkammer 742 mit einem dritten Zündkopf 744 in Fluidverbindung gebracht wird, der wiederum eine dritte Perforationskanone 746 selektiv auslösen kann.
Der Perforationsstrang 700 von Fig. 7 stellt somit ein System bereit, das mehrere Zonen eines Bohrlochs selektiv isolieren, perforieren und testen kann. Die Perforationskanonen des Perforationsstrangs 700 sind so angeordnet, daß sie nacheinander von oben nach unten selektiv abgefeuert werden.
Es ist zu verstehen, daß durch Umordnen der Perforationskanonen, Zündauswahlelemente, Isolierungselemente und Luftkammern ein System wie das von Fig. 7 konstruiert werden könnte, das als Reaktion auf den Betätigungsdruck im oberen Bohrlochkreisring 27A arbeitet und seine Perforationskanonen von unten nach oben abfeuert.

Die Ausgestaltung von Fig. 8

Fig. 8 zeigt eine weitere Version des Perforationsstrangs der vorliegenden Erfindung, der allgemein mit der Ziffer 800 bezeichnet ist. Das System 800 beinhaltet den zuvor erwähnten Rohrstrang 26.
Wie das System 700 von Fig. 7 weist der Perforationsstrang 800 von Fig. 8 einen oberen Rückhol- Packer 802 und einen rückholbaren Bridge-Plug oder unteren Packer 804 an seinen oberen und unteren Enden auf.
Das System 800 wird durch Fluiddruck im Rohrstrang 26 betätigt, der durch eine Innenbohrung 806 von Packer 802 zu einem perforierten Element oder Strömungstestelement 808 übertragen wird, das die Packerbohrung 806 mit dem Bohrlochkreisring 27 verbindet.
Das System 800 von Fig. 8 ist so konstruiert, daß es seine Mehrzahl von Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben selektiv abfeuert.
Ein unteres perforiertes Element 810 ist mit dem oberen Ende des Bridge-Plug 804 verbunden und setzt den Bohrlochkreisring 27 mit einem ersten druckbetätigten Zündkopf 812 in Verbindung. Der Zündkopf 812 feuert nach einer angemessenen Zeitverzögerung die erste Perforationskanone 814 ab.
Unmittelbar über der ersten Perforationskanone 814 befindet sich ein erstes Zündauswahlelement 816, das als Reaktion auf das Abfeuern der ersten Kanone 814 zur Explosion gebracht wird. Zwischen der ersten Kanone 814 und dem ersten Zündauswahlelement 816 befindet sich kein Isolierungselement. Die Anordnung der ersten Kanone 814 und des ersten Zündauswahlelementes 816 ist der der ersten Kanone 510 und des ersten Zündauswahlelementes 512 des oben mit Bezug auf Fig. 5 beschriebenen Systems 500 ähnlich. Das heißt, das erste Zündauswahlelement 816 ist mit Bezug auf die Anordnung von Fig. 3 umgekehrt. Die seitliche Bohrung 142 des ersten Zündauswahlelementes 816 befindet sich außerdem in offener Kommunikation mit dem Bohrlochkreisring 27.
Durch die Explosion des ersten Zündauswahlelements 816 wird der Bohrlochkreisring 27 durch eine erste Luftkammer 818 mit einem zweiten druckbetätigten Zündkopf 820 in Verbindung gebracht.
Nach dem Abfeuern der ersten Perforationskanone 814, um eine erste Zone des Bohrlochs zu perforieren, kann das Bohrloch einem Strömungstest unterzogen werden, indem Bohrlochfluids durch das Strömungstestelement 808 hinein und in der Bohrung des Rohrstrangs 26 nach oben strömengelassen werden.
Wenn eine andere Zone des Bohrlochs perforiert und getestet werden soll, werden der Packer 802 und der Bridge- Plug 804 gelöst, und der Teststrang 800 wird so lange bewegt, bis sich eine zweite Zone von Interesse zwischen dem Packer 802 und dem Bridge-Plug 804 und eine zweite Perforationskanone 822 neben der zweiten Zone von Interesse befindet. Anschließend wird Betätigungsfluiddruck wieder auf den Rohrstrang 26 aufgebracht und durch das erste Zündauswahlelement 816 und die erste Luftkammer 818 zum zweiten Zündkopf 820 übertragen, um diesen auszulösen. Nach einer angemessenen Zeitverzögerung, während der Betätigungsfluiddruck abgelassen wird, wird die zweite Perforationskanone 822 abgefeuert, so daß die zweite Zone von Interesse perforiert und dann einem Strömungstest unterzogen werden kann.
Als Reaktion auf das Abfeuern der zweiten Perforationskanone 822 wird ein zweites Zündauswahlelement 824 zur Explosion gebracht, um den Bohrlochkreisring 27 durch eine Luftkammer 826 mit einem dritten druckbetätigten Zündkopf 828 in Verbindung zu bringen, der wiederum eine dritte Perforationskanone 830 abfeuern kann.
Folglich stellt der Perforationsstrang 800 ein System bereit, das als Reaktion auf Rohrleitungsdruck betätigt wird und das selektive Zonen isolieren, perforieren und testen kann, wobei die Perforationskanonen nacheinander von unten nach oben selektiv abgefeuert werden. Es ist zu verstehen, daß durch Umordnen der Perforationskanonen, Zündauswahlelemente und Luftkammern ein System wie das von Fig. 8 konstruiert werden könnte, das mit Rohrleitungsfluiddruck 26 arbeitet und seine Kanonen von oben nach unten abfeuert.

Die alternative Ausgestaltung von Fig. 10

Fig. 10 illustriert eine alternative Ausgestaltung des Perforationssystems der vorliegenden Erfindung, das dargestellt und allgemein mit der Ziffer 1000 bezeichnet ist. Das System 1000 von Fig. 10 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen darin, daß es nur eine einzige Perforationskanone beinhaltet, mit der mehrere Zeitverzögerungszündköpfe verbunden sind, so daß mehrere Bohrlocharbeitsprozesse durchgeführt werden können, wie zum Beispiel zuerst das Drucktesten des Bohrlochs und dann das Perforieren des Bohrlochs.
Das System 1000 von Fig. 10 beinhaltet eine Perforationskanone 1002, die über einem Selbstauslösekanonenaufhänger 1004 getragen wird, der in der Futterrohrbohrung 18 sitzt. Der Selbstauslösekanonenaufhänger kann zum Beispiel wie in der am 14. August 1992 registrierten US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 07/930,122 von George et al. beschrieben konstruiert sein, die der Zessionarin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und deren Details hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Unmittelbar über der Perforationskanone 1002 befindet sich ein druckbetätigter Zeitverzögerungszündkopf 1006, eine Luftkammer 1008, ein Zündauswahlelement 1010, ein weiterer druckbetätigter Zeitverzögerungszündköpf 1012 und ein Ein-/Aus-Werkzeug 1014.
Über dem Ein-/Aus-Werkzeug 1014 ist ein Packer 1016, der von dem Rohrstrang 26 getragen wird, in einem Abstand angeordnet. Unmittelbar über dem Packer 1016 befindet sich eine Dichtungsbaugruppe und ein Positionsgabeelement 1018. Unterhalb des Packers 1016 befindet sich eine Auslaufverlängerung 1019, die anfänglich mit dem Ein-/Aus- Werkzeug 1014 verbunden war.
Das in Fig. 10 gezeigte System 1000 ist ein System des Typs, der manchmal als Monobohrungs-Komplettierung bezeichnet wird, wie ausführlicher in der obengenannten Anmeldung mit der Serien-Nr. 07/930,122 beschrieben wird, deren Details hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Bei dem System 1000 werden das Ein-/Aus-Werkzeug 1014 und verschiedene, darunter befindliche Strukturen anfänglich vom Rohrstrang 26 durch die Auslaufverlängerung 1019 getragen. Der Werkzeugstrang wird hinabgelassen, bis sich der Selbstauslösekanonenaufhänger mit 1004 in der in Fig. 10 gezeigten Position befindet; an dieser Stelle wird er in der Futterrohrbohrung 18 fixiert. Dann wird die Auslaufverlängerung 1019 vom Ein-/Aus-Werkzeug 1014 getrennt, und der Rohrstrang 26 wird angehoben, bis sich der Packer 1016 in der in Fig. 10 gezeigten Position befindet; an dieser Stelle wird der Packer 1016 in der Futterrohrbohrung 18 fixiert.
Der oberste Zeitverzögerungszündkopf 1012 steht zunächst mit der Futterrohrbohrung 18 in Verbindung. Der unterste Zeitverzögerungszündkopf 1006 ist zunächst von der Futterrohrbohrung 18 durch das Zündauswahlelement 1010 isoliert. Das Zündauswahlelement 1010 ist wie in Fig. 3 konstruiert, mit der Ausnahme, daß die Steuerleitung 70 nicht vorhanden ist und alle drei Öffnungen 156, 160 und 154 zur Bohrlochbohrung offen sind.
Wenn sich das System in der in Fig. 10 gezeigten Ausrichtung befindet, wird Druck im Rohrstrang 26 und somit in der Bohrlochbohrung 18 unter dem Packer 1016 auf ein Niveau angehoben, das ausreicht, um das Bohrloch einem Drucktest zu unterziehen (z. B. 5000 psi über hydrostatischem Druck).
Der erste Zeitverzögerungszündkopf 1012 wird so eingestellt, daß er bei einem Druckniveau auslöst, das unter dem liegt, bei dem das Bohrloch getestet werden soll; der Zündkopf 1012 kann zum Beispiel so eingestellt werden, daß er bei einem Druck von 2000 psi über hydrostatischem Druck auslöst.
Wenn der Druck im Bohrloch angehoben wird, um das Bohrloch einem Drucktest zu unterziehen, dann wird der erste Zeitverzögerungszündkopf 1012 ausgelöst. Vor der tatsächlichen Aktivierung des ersten Zeitverzögerungszündkopfes 1012 wird der Drucktest abgeschlossen und der Druck im Bohrloch reduziert. Anschließend löst der Zündkopf 1012 aus, wodurch die Wand 138 des Zündauswahlelementes 1010 perforiert und der zweite Zeitverzögerungszündkopf 1006 mit der Bohrlochbohrung durch die Luftkammer 1008 und durch den Durchgang 140 des Zündauswahlelementes 1010 nach dem Zerbrechen der Wand 138 in Verbindung gebracht wird.
Wenn dann das nächste Mal Bohrlochdruck auf ein angemessenes Niveau von beispielsweise 2000 psi über hydrostatischem Druck angehoben wird, dann wird der Zeitverzögerungszündkopf 1006 ausgelöst, um die Perforationskanone 1002 abzufeuern und somit das Futterrohr 18 neben der Untergrundformation 20 zu perforieren. Nachdem das Futterrohr 18 perforiert wurde, kann sofort eine Bohrlochförderung aufgenommen werden. Folglich hat der Packer 1016 die Funktion eines Dauerförderungspackers und der Rohrstrang 26 die Funktion eines Förderungsrohrstrangs.
Es ist zu verstehen, daß, wenn mehr als ein Drucktest am Bohrloch vor dem Abfeuern der Perforationskanone 1002 durchgeführt werden soll, ein weiteres Zündauswahlelement und ein weiterer Zeitverzögerungszündkopf zwischen dem Zündkopf 1012 und dem Ein-/Aus-Werkzeug 1014 plaziert werden kann, so daß zwei Drucktests durchgeführt werden können.
Im allgemeinen kann das System von Fig. 10 als ein System zur Durchführung mehrerer Arbeitsprozesse in einem Bohrloch als Reaktion auf mehrere Fluiddruckzunahmen beschrieben werden. In dem beschriebenen Beispiel umfassen die mehreren Arbeitsprozesse einen ersten Arbeitsprozeß zum Drucktesten des Bohrlochs und einen zweiten Arbeitsprozeß zum Perforieren des Bohrlochs.

Die alternative Ausgestaltung von Fig. 11

Fig. 11 zeigt eine alternative Version des Perforationssystems der vorliegenden Erfindung, das dargestellt und allgemein mit der Ziffer 1100 bezeichnet ist. Das System 1100 arbeitet in einer Art und Weise, die dem mit Bezug auf Fig. 10 beschriebenen System 1000 sehr ähnlich ist. Ein Unterschied besteht darin, daß das System 1100 am Rohrstrang 26 angefügt bleibt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß das System 1100 durch ein fakultatives Reservezündkopfsystem ergänzt wurde. Ein solches fakultatives Reservesystem könnte auch zum System 1000 von Fig. 10 hinzugefügt werden.
Das System 1100 beinhaltet von oben nach unten einen Packer 1102, einen perforierten Nippel 1104, einen ersten druckbetätigten Zeitverzögerungszündkopf 1106, ein erstes Zündauswahlelement 1108, eine Luftkammer 1110, einen zweiten druckbetätigten Zeitverzögerungszündkopf 1112, eine Perforationskanone 1114, einen dritten Zeitverzögerungszündkopf 1116, eine zweite Luftkammer 1118, ein zweites Zündauswahlelement 1120, einen vierten druckbetätigten Zeitverzögerungszündkopf 1122, einen mit Öffnungen versehenen Nippel 1124 und einen Rundstopfen 1126.
Der Packer 1102 kann entweder ein permanenter Packer oder ein Rückhol-Packer sein. Das System 1100 wird in das Futterrohr 14 gefahren, bis sich die Perforationskanone 1114 neben der zu perforierenden Untergrundformation 20 befindet. Anschließend wird der Packer 1102 in der Futterrohrbohrung 18 fixiert.
Wenn das Bohrloch einem Drucktest unterzogen werden soll, wird der Fluiddruck am Rohrstrang 26 entlang erhöht und zur Futterrohrbohrung 18 unterhalb des Packers 1102 durch den perforierten Nippel 1104 übertragen. Dieser Druck wird auch zum Zündkopf 1106 und durch den mit Öffnungen versehenen Nippel 1124 zum Zündkopf 1122 übertragen. Sowohl der Zündkopf 1106 als auch der Zündkopf 1122 werden ausgelöst, wenn der Druck im Bohrloch angehoben wird, um das Bohrlochfutterrohr 18 unter Packer 1102 einem Drucktest zu unterziehen. Der zum Drucktesten des Bohrlochs aufgebrachte Druck wird abgelassen, bevor die Zündköpfe 1106 und 1122 tatsächlich auslösen.
Nach Ablauf der eingebauten Zeitverzögerung lösen die Zündköpfe 1106 und 1122 aus, und durchbrechen somit jeweils die Wände 1138 der Zündauswahlelemente 1108 und 1120. Dadurch werden die Zündköpfe 1112 und 1116 mit der Bohrlochbohrung in Verbindung gebracht.
Wenn das nächste Mal Fluiddruck auf ein angemessenes Niveau von beispielsweise 2000 psi über hydrostatischem Druck angehoben wird, werden die Zündköpfe 1112 und 1116 ausgelöst, und nach einer angemessenen Zeitverzögerung feuern sie die Perforationskanone 1114 ab, um das Futterrohr 14 neben der Untergrundformation 20 zu perforieren.
Es ist zu verstehen, daß die Zündköpfe über der Perforationskanone 1114 als Primärzündsystem und die Zündköpfe unter der Perforationskanone 1114 als Reservesystem angesehen werden können. Sollte also irgendeiner der Zündköpfe versagen, so wird die Perforationskanone 1114 zum angemessenen Zeitpunkt trotzdem abgefeuert.
Es ist somit deutlich, daß die Vorrichtung und die Verfahren der vorliegenden Erfindung ohne weiteres sowohl die erwähnten als auch die inhärenten Ziele und Vorteile erreichen. Zwar wurden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung im Hinblick auf die vorliegende Offenbarung illustriert und beschrieben, doch sind zahlreiche Änderungen durch eine fachkundige Person möglich, die im Rahmen des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemäß Definition in den angefügten Ansprüchen liegen.

Claims

1. Vorrichtung zur Durchführung mehrerer Arbeitsprozesse in einem Bohrloch als Reaktion auf mehrere Fluiddruckzunahmen, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: einen ersten (1012) und einen zweiten (1006) druckbetätigten Zündkopf; eine Betätigungsfluiddruckquelle für die genannten Zündköpfe; und ein erstes selektives Kommunikationsmittel (1010) zum Isolieren des genannten zweiten Zündkopfes (1006) von der genannten Betätigungsfluiddruckquelle, bis der genannte erste Zündkopf (1012) ausgelöst wurde, und dann zum Verbinden des genannten zweiten Zündkopfes (1006) mit der genannten Betätigungsfluiddruckquelle als Reaktion auf die Betätigung des genannten ersten Zündkopfes (1012), wobei das genannte erste selektive Kommunikationsmittel (1010) direkt durch die Auslösung des ersten Zündkopfes (1012) betätigt wird, um den zweiten Zündkopf (1006) mit der Fluiddruckquelle in Verbindung zu bringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die auch wenigstens ein Bohrlochwerkzeug (1002) umfaßt, und wobei die genannte Vorrichtung wenigstens eine Gruppe von Zündköpfen für jedes Werkzeug umfaßt, wobei jede Gruppe wenigstens einen genannten ersten und einen genannten zweiten druckbetätigten Zündkopf umfaßt, wobei die genannten Köpfe in jeder Gruppe aneinandergekoppelt sind, um nacheinander ausgelöst zu werden, wobei der zuletzt ausgelöste Kopf jeder Gruppe eine Betätigung des jeweiligen Werkzeugs herbeiführt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die auch ein Bohrlochwerkzeug (1002) umfaßt, das sich nicht zwischen dem ersten (1012) und dem zweiten (1006) Zündkopf befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner umfassend eine Gesamtzahl X von genannten druckbetätigten Zündköpfen, einschließlich des genannten ersten (1012) und zweiten (1006) Zündkopfes; und eine Gesamtzahl X-1 von genannten selektiven Kommunikationsmitteln, einschließlich des genannten ersten selektiven Kommunikationsmittels (1010).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das genannte erste selektive Kommunikationsmittel (1010) ein Zündauswahlelement (38) beinhaltet, das folgendes umfaßt: ein Gehäuse (118) mit einer darin definierten ersten Kammer (124), die mit dem genannten zweiten Zündkopf (1006) in Verbindung steht; einen Versorgungsdurchgang (140), der mit der genannten Betätigungsfluiddruckquelle in Verbindung steht und in das genannte Gehäuse verläuft, wobei der genannte Versorgungsdurchgang anfänglich von der genannten ersten Kammer (124) isoliert ist; und ein Explosionsmittel (114) zum Perforieren eines Teils des genannten Gehäuses (118) und folglich Verbinden des genannten Versorgungsdurchgangs (140) mit der genannten ersten Kammer (124).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5. bei der das genannte Gehäuse (118) des genannten Zündauswahlelementes (38) eine darin definierte zweite Kammer (126) zusätzlich zur genannten ersten Kammer (124) aufweist, wobei die genannten Kammern anfänglich durch eine Wand (138) getrennt sind; und das genannte Explosionsmittel (114) in der genannten zweiten Kammer (126) angeordnet und ein Mittel zum Perforieren der genannten Wand ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der genannte Versorgungsdurchgang (140) in die genannte Wand (138) verläuft, wobei die genannte Wand der genannte Teil des genannten Gehäuses (118) ist, der durch das genannte Explosionsmittel perforiert wird, um den genannten Versorgungsdurchgang (140) mit der genannten ersten Kammer (124) in Verbindung zu bringen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, ferner umfassend ein Betätigungsmittel (98) zum Zünden des genannten Explosionsmittels (114) des genannten Zündauswahlelementes (38) als Reaktion auf die Auslösung des genannten ersten Zündkopfes (1012).

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, bei der die genannte Betätigungsfluiddruckquelle einen Bohrlochkreisring beinhaltet, der das genannte Zündauswahlelement (38) umgibt, wobei der genannte Versorgungsdurchgang (140) zu dem genannten Bohrlochkreisring offen ist; und das genannte Zündauswahlelement so konstruiert ist, daß, wenn das genannte Explosionsmittel (114) den genannten Teil des genannten Gehäuses perforiert, die genannte erste Kammer (124) mit dem genannten Bohrlochkreisring in Verbindung gebracht wird.