LU84414A1 - Ein wirkunssteigernder pufferstoff,hauptsaechlich fuer roehrenperforation der kohlenhydrogen- foerdernden brunnen - Google Patents
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Description
-λ|3 -
Der Gegenstand der Erfindung ist ein wirkungssteigernder Futterstoff, hauptsächlich für die Röhrenperforation der Kohlsnhydrogerfordernden Brunnen.
Bei Brunnen von kleinerer gebohrter Tiefe ge-5 schieht die Offenlegung dar für die R Förderung einzustellenden Schichten auf dom Wege des Einbaus der auf der Oberfläche fertiggestellten Filteranlage und auf dem Wege der Herstellung des aus Kies bestimmter Korngrösss hersusgebildeten Gerüstes.
10 Im Falle der Brunnen von grösserer Tiefe wie z.B.
die Kohlenhydrogen-fördernöfcn Brunnen, gibt es im allgemeinen für den Einbau einer Filteranlag© keine Möglichkeit- In diesen Fällen g^-schieht dis Offenlegung der für die Förderung einzustellendan und zu 15 untersuchenden Schicht mit dem Perforieren des zementierten Rohres.
Die Aufgabe der Perforation ist die Herstellung der hydraulischen Verbindung zwischen der durch das Bohren überbrochenen permeabilen Schichten und dem Raum 20 innerhalb des Rohres oder die Inproduktionssetzung der Schicht, eventuell die Ermöglichung der Einpressung der schichtbehandelnden Fluidmaterialien oder des für des Verdrängen verwendeten Wassers,
Glases usw. bei der sekundären oder tertiären 25 Förderung.
Zum Perforieren der Rohre von kohlenhydrogenproduzierenden Brunnen verwendet man extensiv die Hohlsprengfüllungen. Die Hohlsprengfüllung ist die am häufigsten verwendete Art der Sprengfüllungen mit 30 gesteuerter Wirkung, bei der die, die Perforation sichernde Lochwirkung dadurch erzeugt wird, dass sich die Energie des Sprengschlages in Achsenrichtung des drehsymisetrischen, i.a. kegelförmigen Hohiraumes konzentriert. Der Wirkungsgrad der Energieübergabe 35 wird auf das Mehrfache steigen, wenn der in der ' i - 4 -
Sprengfüllung ausgebildete Hohlraum mit Metall auegeföttert wird. Die Hohl3prengföllungen werden im allgemeinen an ihrem dem Hohlraum entgegengesetzten Ende in ihrer Drehachse initiert, das 5 heisst sie werden auf entsprechende Weise zum
Sprengen gebracht; so entsteht die Wellenfront des Sprengschlages senkrecht zur Achse und am Futterstoff angelangt, wird eie ihn in Richtung des Hohlrauminneren stark beschleunigen.
10 Beim Zusammentreffen des Futterstoffes mit der Füllungswand entlang der Achse bildet sich ein Druck von mehreren zehntausend MPa heraus, der einen Teil des Futterstoffes eventuell mit einer grösseren Geschwindigkeit als die Sprenggesschwindig-15 keit in Achsenrichtung herauspresst· Die für die mathematische Beschreibung dieser Erscheinung ausgearbeitete hydrodynamische Theorie behandelt den Metall-Futterstoff wegen des hohen Druckes als eine ideale Flüssigkeit.
20 Die zu den Hohlsprengfüllungen verwendeten
Futterstoffe können aus Stahl, Aluminium, Rotkupfer (0. Applied Physics 1948 563 - 582), weiterhin als
Blei, Nickel, Silber, Magnesium*, Kobalt, Zinn, Zink oder aus Kadmium (Explosivstoffe 1959 155 - 167) 25 hergestellt werden. Auch die aus eisenhaltigem Gles, aus stark ferrosiliziumenthalten keramischen Materialien und aus stark graphitenthaltendem Gusseisen hergestellten Futterstoffe sind bekannt. (Patentschrift der BRD Nr. 1 139 418) 3q Die Patentschrift der BRD der Nummer 1 076 543 beschreibt die Verwendung von den mit Zinnüberzug versehenen Kügelchen als Futterstoff. Entsprechend der ungarischen Patentschrift der Nummer 1462301 werden geschrumpfte und gepresste Eisen-, Kupfer-35 oder Titanpulver als Futterstoffe verwendet, jedoch :* v in Sinne der ungarischen Patentschrift der Nummer 1477241 verwendet Kan Titan oder eine Mischung von Aluminium und Eisenoxid zu diesem Zweck·
Es wurde auch spezielle Legierungen als Futter-5 Stoffe der Hohlsprengföllungen beschrieben, solche sind zum Beispiel in die eutektische Legierung von Zinn, Antimon, Zink und Blech gemischte Antiraon-und Nickelpulver. (Patentschrift aus den USA der Nummer 3 112 700) 10 Es wurden auch die Mischung von seltenen Erd metallen als Futterstoffe beschrieben. (Patentschrift der BRD der Nummer 1 182 567)
Der gemeinsame Nachteil aller bisher für die Hohlsprengfüllungen verwendeten Futterstoffe ist der, 15 dass nur ein kleinerer Teil des Futterstoffes bis zur recht grossen Geschwindigkeit von 5000 - 10000 ra/Sec beschleunigt wird und den das eigentliche Lochen vollbringenden kumulativen Strahl bildet.
Der grössere Teil des Futterstoffes ist kurzer 20 als der kumulative Strahl, sein Durchmesser ist je doch grösser, der Futterstoff bildet eine zigarrenförmige Metallstange, die dem kumulativen Strahl Bit einer ura 50 - 70 % geringeren Geschwindigkeit folgt. Dieser Teil hat eine Verhältnis kleine Geschwindig-25 keit, doch die im Verhältnis zum Lochdurchmesser einen grossen Durchmesser besitzende Metallstange versperrt in vielen Fällen das durch den kumulativen Strahl in das Brunnenrohr geschlagene Loch. Demzufolge wird die Perforation der zementierten Rohre 30 der kohlenhydrogenproduzierenden Brunnen nicht be friedigend, weil in den Löchern sogenannte Metallstöpsel stecken.
Aus den aus bekannten Futterstoffen herga« stellten Metallpulvern bildet sich zwar lein Stöpsel, 35 aber die Tiefe des geschlagenen Loches wird, verglichen l - 6 -
Bit der Tiefe der aus der massiven Matallfutterfüllung gebildeten Löcher, wesentlich kleiner» Deshalb haben ' eich die Füllungen Bit solchen Futterstoffen in der Praxis nicht bewährt.
5 Das Ziel der Erfindung ist die Sicherung eines solchen Futterstoffes für die Hohlsprengfüllungen, wobei das Perforieren des Brunnenrohres mit grosser Effektivität erfolgt, beziehungsweise ein Loch Bit grossem Durchmesser zustande kommt, wobei sich in 10 dem Loch kein Metallstöpsel herausbildet·
Wir haben gefunden, dass wir das oben genannte Ziel erreichen, wenn wir zu den für das Perforieren der Rohre der kohlenhydrogenproduzierenden Brunnen verwendeten Hohlsprengfüllungen als wirkungssteigernden 15 Futterstoff eine wismuthaltige Legierung und/oder eine wismuthaltige Metallmischung und/oder elementares WisRut verwenden»
Den Grund der Erfindung bildet die Erfahrung, dass sich die bekannten wirkungssteigernden Futter-20 Stoffe nicht einmal trotz des grossen Druckes während der Kumulation wie eine ideale Flüssigkeit verhalten, weil bei der Formänderung innerhalb des Futterstoffes Brisanz und Abscherkräfte auftreten und weil diese für deren Abschaffung aufgewendete Energie die Be-25 wegungsenergie de3 kumulativen Strahles vermindert.
Andererseits wird der Strahl von grosser Geschwindigkeit bei seinem Flug, infolge des während der Kumulation gesetzmässig auftretenden Geschwindigkeitsgradienten ausgedehnt, zerstückelt und der nicht 30 zusammenhängende kumulative Strahl wird nicht so weit in den Zielgegenstand eindrlngen» Während unserer Untersuchungen haben wir erfahren, dass die aus wismuthaltigen Legierungen und selbst aus dec elementaren Wismut hergestellte Futterstoffe 35 in überraschender Weise mit weniger Arbeitsaufwand zu f i f «U ) - 7 - ! 1 formen sind, dass sie eine grosse Bewegungsenergie annehmen und sich bei der Herausbildung des kumulativen Strahles fast wie in eine ideale Flüssigkeit verhalten* Bisher wurde Wismut bzw. eine Wisroutlegierung 5 für diesen Zweck gar nicht verwendet.
Der wirkungssteigernde Futterstoff entsprechend der Erfindung enthält 0,5 - 100 % Wismut und kann, i wie an sich bekannt ist, eine drehsymmetrische Form L haben oder im allgemeinen kegel-, doppelkegel- oder 10 kegelstumpfförmig usw* sein.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des wirkungssteigernden Futterstoffes entsprechend der Erfindung j - bilden die aus wismuthaltigen eutektischen Legierungen gefertigten Futterstoffe, die aus 55,5 % Wismut und 15 44,5 % Blei enthaltenen (op. 124 °C), 58 % Wismut und 42 % Zinn enthaltenen (op* 140 °C) oder 48 % Wismut, 28,5 % Blei, 14,5 % Zinn und 9 % Antimon enthaltenen (op· 226 °C) Legierungen bestehen. Diese in 48 - 60 % Wismut-enthsltenen, aus eutektischen Legierungen ge-20 fertigten, kegelförmigen Futterstoffe, im übrigen bringen sie in den geschlagenen Löchern keine Stöpsel zustande, erhöhen die Durchschlagskraft der Hohl-sprengfüllung bedeutend. Im Falle des kegelförmigen . Futterstoffes mit 60 0 Spitzenwinkel ist dieselbe 25 Hohlsprengfüllung in der Lage, die um 50 - 70 % grössere Menge Futterstoff effektiv zu beschleunigen, wenn wir für den Stoff des Kegels anstelle des bekannten Kupfers das obige wisrnuthaltige Eutektikum allein verwenden oder gemischt mit Kupfer- und/odcr Bronzepulver. 30 Infolge der Verminderung der für das Zerknicken des kegelförmigen Futterstoffes aufgewsndten Energie und infolge der auch bei grosser Strshlsusdehnung beibehaltenen Kohärenz wird die Eindringtiefe um ! 20 - 60 % grösser, wobei keine massiven Metsllstöpsel 35 gebildet werden* ' d. i i
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Hin* andere vorteilhafte ^Jsführungsforra des wirkur.gssteigernden Futterstoffes entsprechend der Erfindung bilden die aus verhältnismässig wenig enthaltenen Wismut-Kupfer-5 legierungsn gefertigten Futterstoffe· Diese
Legierungen sind nämlich auch bei recht kleinem, z. B. 0,7 % Wismutanteil ausserordentlich gröde, und sie werden auf eine dynamische Kraftwirkung wie ein Detonationsstoss zum Pulver zerbrochen# 10 Demzufolge entsteht eine stöpselfreie Perforation.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des wirkungssteigernden Futterstoffes entsprechend der Erfindung bilden die allein aus Wismut bestehenden Futterstoffe. Mit diesen kann 15 man eine ausserordentliche Eindringtiefe ohne
Stöpseltiefe erreichen.
Wir haben den aus Wismut gefe tigen Futterstoff entsprechend der Erfindung mit dem bekannten Kupfer-Futterstoff verglichen. Die mit zwei Sorten 20 von Futterstoff versehenen - sonst gleichen -
Hohlsprengfüllungen haben wir in eine Aluminiummasse eingeschossen. Wir haben je 20 Einschüsse vorgenommen und die minimalen und maximalen Werte der Eindringtiefe, weiterhin den Durchschnitt und 25 die eventuelle Stöpselbildung geprüft. Die erhaltenen
Ergebnisse zeigt die unterstehende Tabelle.
4/ * 9 ·“
Der Vergleich des Wismut- enthaltenen Futterstoffes entsprechend der einen Ausführungsform der Erfindung mit dem bekannten Futterstoff 5 Futterstoff Kupferfutter- mit Wismut- Stoff anteil
Eindringtiefe/mm 10 minimal 165 102 maximal 2'25 166 durchschnittlich 189 131
VorkommansHäufigkeit der Stöpselbildung/% 0 55 15
Aus der Tabelle geht hervor, dass die minimale Einciringtiefe bei dem Futterstoff entsprechend der Erfindung mit der bei dem bekannten Futterstoff gemessenen maximalen Eindringtiefe gleich ist· 20 Die durchschnittliche Eindringtiefe des Futterstoffes entsprechend der Erfindung ist um 44 % länger als bei den bekannten Futterstoffen.
Aus der Tabelle ist auch ablesbar, dass bei dem Futterstoff entsprechend der Erfindung keine 25 Stöpselbildung vorkommt.
Der wirkungssteige rude Futterstoff entsprechend der Erfindung sichert verschiedene technisch-wirtschaftliche Vorteile.
Bei den kohlenhydrogenfördernden Brunnen wird 30 wegen der in die zementierten Rohre geschlagenen
Eindringkanäle von grösserer Tiefe und ohne Stöpsel die hydraulische Beziehung zwischen den Lagerschichten hinter den zementierten Rohren und dem Raum innerhalb des Rohree verbessert· Als Ergebnis von diesen - 10 - kann man aus den Brunnen Kohlenhydrogen in grösserer Menge gewinnen.
Betrachtend, dass die Länge der Eindringkanäle während des Perforierens vergrössert wird, und dass 5 die Kanäle keine Stöpsel enthalten, kann man die spezifische, das heisst auf eine einheitliche Brunnenlänge fallende Schusszahl mit Beibehalten des gleichen Strömungsergebnisses vermindern.
Claims (2)
1. Ein wirkungssteigender Futterstoff, hauptsächlich für Röhrenperforation der Kohlenhydrogenfördernden Brunnen, dadurch gekennzeich- 5 net, dass der Futterstoff aus einer wismuthaltic&n Legierung und/oder aus einer wismuthaltigen Metallmischung und/oder aus elementarem Wismut besteht·
2. Die Ausführungsform des Futterstoffes entsprechend dem 1. Anspruchspunkt, dadurch g e - 10 kennzeichnet, dass die wismuthaltige Legierung von eutektischer Zusammensetzung ist·
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