MXPA04008583A - Sistema detonador de mecha detonante expuesta a alta presion. - Google Patents

Abstract

Un sistema detonador para sistemas de pozos de sondeo que incluye una mecha detonante expuesta a fluidos, presiones y temperaturas del pozo de sondeo; una cabeza de disparo tiene una camara sellada para un detonador electricamente encendido y tiene un sostenedor de carga de inflamacion que forma parte del sello; la camara esta sellada por un auxiliar de encendido de cable de perforacion y por el sostenedor de carga de inflamacion; el sostenedor de carga incluye una compuerta que separa la camara de detonador de una camara de carga de inflamacion y que provee parte del sello de la camara de detonador; el explosivo del detonador y la carga de inflamacion estan colocados en los lados opuestos de la compuerta para que, al momento de la detonacion del detonador, la compuerta se fracture y la explosion se transfiera a la carga de inflamacion y desde esta a la mecha detonante; la cabeza de disparo incluye perforaciones para fijar herramientas de pozo de sondeo tal como, canones perforadores o herramientas de retroceso que van a ser activadas por la mecha detonante.

Description

SISTEMA DETONADOR DE MECHA DETONANTE EXPUESTA A ALTA PRESION CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a sistemas de detonación, y muy particularmente a detonadores para sistemas explosivos que incluyen una mecha detonante expuesta a ambientes hostiles incluyendo fluidos de alta presión.

ANTEDECENTES DE LA INVENCION En operaciones de perforación de pozos petroleros, una práctica común es utilizar cañones perforadores de pozos cuyos componentes explosivos y cargas configuradas están directamente expuestas a presiones y fluidos de la perforación de pozo. Típicamente, estos componentes explosivos pueden ser portados a lo largo de una tira flexible o semi-flexible de un elemento portador metálico y pueden ser asegurados al elemento portador y fijarse a través de orificios hechos en la tira, exponiendo así directamente las cargas configuradas al ambiente de perforación de pozo.

Los cañones perforadores de este tipo se pueden referenciar como cañones perforadores de duración limitada en el sentido de que, cuando las cargas explosivas son incendiadas, el elemento portador se destruye o separa en numerosas piezas pequeñas debido a la explosión de las cargas configuradas y puede caer al fondo del pozo como pequeños desechos. Dichos cañones perforadores portadores de duración limitada tienen la ventaja de que pueden instalar cargas máximas configuradas para un diámetro determinado de pozo, en contraposición con los cañones perforadores de carga configurada portadores huecos convencionales. Los cañones de carga configurada portadores huecos portan una pluralidad de cargas configuradas que deben ajustarse al interior de un tubo portador que las protege del ambiente del pozo de sondeo. Típicamente, los cañones perforadores de duración limitada corren dentro de un pozo en un cable de perforación eléctrico, lo que provee tanto soporte mecánico como conexiones eléctricas para encender el cañón perforador. Generalmente, a la línea está conectado un detonador eléctricamente disparado. Una segunda mecha detonante explosiva secundaria típicamente se inflama por medio del detonador y extiende la longitud del cañón perforador para incendiar en secuencia cada una de las cargas configuradas individuales portadas por el cañón perforador. Por lo tanto, los componentes explosivos de un cañón perforador típico comprenden un detonador, una longitud de mecha detonante, y una pluralidad de cargas configuradas. El ambiente del pozo de sondeo afecta estos componentes de diversas maneras. Los detonadores son muy sensibles a los fluidos de los pozos de - sondeo y típicamente no se incendiarán si los fluidos entran al detonador o se ponen en contacto con el mismo. Las cargas configuradas no funcionarán adecuadamente si se llenan con fluidos del pozo de sondeo. Las cargas configuradas se pueden ajusfar con sellos que no dejan entrar los fluidos del pozo de sondeo a las cargas explosivas. La mecha detonante funciona adecuadamente cuando se expone directamente a la presión de un pozo de sondeo y los fluidos a lo largo de la mayoría de su longitud, siempre y cuando un extremo de la mecha esté protegido contra los fluidos en donde se requiere una transferencia explosiva del detonador. Otras operaciones en pozos de petróleo y gas utilizan mecha detonante expuesta ya sea como la carga explosiva primario o para la transferencia explosiva desde un detonador a otras cargas. Dichas operaciones incluyen exploración, producción, estimulación y operaciones de recuperación de tuberia. Por ejemplo, una operación de retroceso puede utilizar un detonador y mecha detonante sin cargas adicionales tal como las cargas configuradas. La mecha detonante en si provee las fuerzas explosivas gue se necesitan en la operación de retroceso. En estas operaciones se puede utilizar una combinación de un detonador y una mecha detonante expuesta. En estas operaciones, es importante proteger el detonador y la conexión de transferencia explosiva a la mecha detonante contra los fluidos de los pozos de sondeo.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención provee un sistema detonador para mecha detonante en operaciones de pozos en donde, un detonador y su acoplamiento a la mecha detonante están protegidos contra el ambiente del pozo. El sistema incluye una cabeza de disparo que tiene una cámara de detonador sellada para un detonador y un sostenedor de carga de inflamación. El sostenedor de carga incluye una compuerta que separa la cámara de detonador de una carga de inflamación. La cámara de la cabeza de disparo está sellada en un extremo por medio de un auxiliar de encendido y en el otro por el sostenedor de carga para formar una cámara ambientalmente sellada para un detonador. El sostenedor de carga incluye una cámara de carga de inflamación para recibir una carga de inflamación y un extremo de una mecha detonante y también incluye colocar la carga de inflamación junto a la compuerta. Se provee un sello a presión de fluido en la cámara de la carga de inflamación para restringir el flujo de los fluidos del pozo dentro de la cámara de la carga de inflamación . En una modalidad, el detonador es un detonador eléctricamente encendido. El sistema está mecánica y eléctricamente acoplado a una ubicación de superficie por medio de un cable de perforación. Un auxiliar de encendido de cable de perforación provee la conexión eléctrica desde el cable de perforación al detonador y provee un sello en un extremo de la cámara de cabeza de disparo. La cámara de cabeza de disparo protege la conexión eléctrica del auxiliar de encendido al detonador y, de igual manera, protege al detonador eléctricamente encendido. En una modalidad, la cabeza de disparo está diseñada para que se pueda volver a utilizar y el sostenedor de carga de inflamación está diseñado para que sea de duración limitada. El sostenedor de carga de inflamación incluye -una cámara para recibir esa porción del detonador que contiene el explosivo del detonador y colocarla junto a la compuert a . En una modalidad, la cabeza de disparo incluye medios para soportar mecánicamente las herramientas del pozo de sondeo tales como los cañones perforadores, las herramientas de retroceso, etc.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista transversal de un sistema detonador ensamblado de acuerdo con una modalidad de la invención. La figura 2 es una vista plana de un sostenedor de carga de inflamación de acuerdo con una modalidad de la invención.

La figura 3 es una vista transversal del sostenedor de carga de inflamación de la figura 2. La figura 4 es una vista en perspectiva de una caja de carga de caucho de acuerdo con una modalidad de la invención. La figura 5 es una vista transversal de la caja de carga de caucho de la figura 4. La figura 6 es una vista transversal de una tapa de retención de acuerdo con una modalidad de la invención. La figura 7 es una vista transversal de una tapa de retención alternativa de acuerdo con otra modalidad de la invención. La figura 8 es una vista en perspectiva de la tapa de retención de la figura .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En la siguiente descripción de las modalidades, varios términos tales como "encima" y "debajo" y "perforación superior" y "perforación inferior" se utilizan para indicar la posición relativa de los elementos. Estos términos se utilizan con referencia a la posición normal del aparato cuando se utiliza en un pozo de sondeo vertical y no se pretende que los mismos se limiten. En los pozos que incluyen porciones inclinadas u horizontales, el término perforación superior o por encima, se refiere a la dirección hacia la ubicación de superficie del pozo y perforación inferior o por debajo se refiere a la dirección hacia el extremo del pozo más lejano desde la ubicación de superficie. Se entenderá que, de acuerdo con la presente invención, un sistema se puede invertir en algunas aplicaciones, por ejemplo sistemas de encendido inferior, y las posiciones relativas de los diversos elementos pueden entonces invertirse . La figura 1 provee una vista transversal de un sistema detonador ensamblado de acuerdo con una modalidad. El componente mecánico primario de esta modalidad es una cabeza de disparo 10. Otros elementos están fijos a la cabeza de disparo 10 o contenidos dentro de la misma. Una porción superior 12 de la cabeza de disparo 10 es generalmente cilindrica y tiene una cámara interior 14 configurada para recibir por lo menos la porción superior de un detonador 16. En esta modalidad, el detonador 16 es un detonador eléctricamente encendido. Un auxiliar de encendido 18 tiene un extremo inferior acoplado al extremo superior de la cámara 14 por medio de roscas 20. En esta modalidad, el auxiliar de encendido 18 es un auxiliar de encendido de cable convencional. Uno o más sellos de junta tórica 22 son portados en el auxiliar de encendido 18 arriba de las roscas 20 y proveen una sello de presión hermético de fluido que protege a la cámara 14 contra los fluidos del pozo de sondeo y la presión. Como bien se sabe en la técnica, el auxiliar de encendido de cable de perforación 18 incluye un conductor eléctrico en su centro que está aislado del cuerpo del auxiliar 18. El auxiliar de encendido 18 está adaptado para que se conecte al extremo inferior de un cable de perforación convencional para proveer una conexión eléctrica para los sistemas de encendido en la ubicación de superficie de un pozo. Una porción inferior 24 de la cabeza de disparo 10 es una extensión de la porción superior, pero no es un cilindro completo. La porción inferior 24 tiene un grosor de aproximadamente de un cuarto a tres cuartos de aquel de la porción superior 12. Efectivamente es una mitad de cilindro, o sección en forma de U, que provee una buena resistencia estructural, pero está abierto en un lado para permitir el fácil ensamble de otros elementos y también para permitir la disipación de las fuerzas explosivas para reducir al mínimo el daño a la cabeza de disparo 10. En esta modalidad tres, se pueden proveer uno o más perforaciones 26 en la porción más inferior de la cabeza de disparo 10 para sujetar herramientas, tal como las herramientas de retroceso o cañones perforadores. La sección más inferior de la cabeza de disparo 10 con las perforaciones 26 puede estrecharse hasta un punto en la parte inferior y se puede maquinar para proveer superficies planas para que las herramientas se puedan sujetar con pernos. Un sostenedor de carga da inflamación 28, que se muestra con mayor detalle en las figuras 2 y 3, tiene un extremo superior 30 colocado en el extremo inferior de la cámara de detonador 14. Uno o más sellos de junta tórica 32 son portados en el extremo superior 30 para proveer un sello de presión hermético de fluido que protege a la cámara 14 contra los fluidos del pozo de sondeo y la presión. El sostenedor de carga de inflamación 28 generalmente es cilindrico e incluye una cámara superior 34 y una cámara inferior 36 separadas por una compuerta 38. La cámara superior 34 está configurada y colocada para recibir el extremo inferior del detonador 16 que contiene el componente explosivo real del detonador 16. El componente explosivo del detonador 16 está colocado junto a la compuerta 38 y justo encima de la misma. La cámara inferior 36 del sostenedor de carga de inflamación 28 está configurada para recibir una carga de inflamación 40 acoplada al extremo superior de una longitud de la mecha detonante 42. Como se ilustró, la carga de inflamación 40 está colocada junto a la compuerta 38 y justo debajo de la misma. Una caja de carga de caucho 44, que se muestra con mayor detalle en las figuras 4 y 5, provee un sello hermético al fluido que restringe el flujo de los fluidos del pozo dentro del sostenedor de carga de inflamación 28 de la cámara inferior 36. Una tapa de retención 46 está enroscada sobre el extremo inferior del sostenedor de carga de inflamación 28 para sostener la caja de carga 44, la carga de inflamación 40 y la mecha detonante 42 están en posición en la cámara inferior 36. Un gancho de retención 48 acopla el extremo superior del sostenedor de carga de inflamación 28 para sostener su extremo superior 30 en contacto de sellado con el extremo inferior de la cabeza de disparo 10 en la cámara 14. Un tornillo 50 sostiene el gancho de retención 48 en su lugar. En la modalidad que se ilustra, el detonador 16 es un detonador Top Fire RED-III vendido por Jet Research Center con número de parte 101272595. Sin embargo, la cámara 14 de la cabeza de disparo 10 preferentemente tiene dimensiones interiores seleccionadas para aceptar una variedad de detonadores. No se requiere un detonador especial para soportar presiones particulares o tipos de fluidos, debido a que la cámara 14 está sellada contra la presión del pozo de sondeo y contra los fluidos. En esta modalidad, es conveniente que la energía de salida del detonador 16 sea por lo menos equivalente a medio gramo de HMX explosiva para proveer energía suficiente para fracturar la compuerta 38 y proveer la transferencia explosiva a la carga de inflamación 40. La compuerta. 38 debería tener la resistencia suficiente para soportar las presiones esperadas del pozo de sondeo, debido a que provee parte del sello de presión que protege al detonador 16. La mecha detonante 42 puede ser una mecha detonante convencional tal como la vendida bajo la marca registrada PRIMACORD. En esta modalidad, la mecha detonante 42 puede contener una carga explosiva de ochenta granos de HE explosivo por 0.3 metros . La carga de inflamación 40 es esencialmente un tipo de dispositivo convencional de "detonador" que comprende un explosivo secundario contenido en un tubo metálico, por ejemplo aluminio. El tubo está cerrado en su extremo superior que contiene el componente explosivo real. Su extremo inferior está abierto y no contiene explosivo de carga de inflamación. El extremo superior de la mecha detonante 42 está colocado en el extremo inferior abierto junto al componente explosivo real que comprende la carga de inflamación 40. El extremo inferior abierto está plisado sobre la mecha detonante 42. Las figuras 2 y 3 proveen más detalles del sostenedor de carga de inflamación 28 de la figura 1. Las partes que se identificaron en la figura 1 y que también se muestran en las figuras 2 y 3 se identifican mediante el mismo número de referencia. Las formas interiores de la cámara superior 34, cámara inferior 36, y la compuerta 38 entre las cámaras 34 y 36 se muestran más claramente en la figura 3. La cámara superior 34 puede ser aproximadamente cilindrica, pero puede tener una porción alargada 52 en su extremo superior para gue se conforme a la porción de los componentes electrónicos del detonador 16. La cámara inferior 36 tiene una porción de diámetro reducido 54 y su extremo superior configurado para que se ajuste al diámetro de la carga de inflamación 40. Una porción inferior 56 de la cámara 36 es de diámetro más grande, configurado para recibir la caja de carga 44 con un ajuste a presión de fluido. Las muescas de sello anulares 58 se proveen en la superficie exterior del extremo superior 30 del sostenedor de carga de la caja de carga 28 para portar las juntas teóricas 22 que se muestran en la figura 1. Se provee una muesca anular 60 en la superficie exterior entre el extremo superior 30 y el cuerpo principal del sostenedor de la caja de carga 28 que es, de cierta manera, de un diámetro exterior más pequeño que el extremo superior 30. En esta modalidad, el gancho de retención 48, figura 1, acopla la muesca 60 para retener el sostenedor de la carga de inflamación 28 en la posición adecuada en la cabeza de disparo 10. Se proveen roscas 62 en la superficie exterior del extremo inferior del sostenedor 28, para acoplar el gancho de retención 46, figura 1. El sostenedor de carga de inflamación 28 se puede manufacturar a partir de materiales no costosos y fácilmente maquinados tal como aluminio, cobre o bronce. Esto reduce el costo del sostenedor de carga 28, que en esta modalidad es destruido cuando se enciende el detonador 16. La selección particular de material depende de la presión en el pozo y de los tipos de fluidos que se van a encontrar . Las figuras 4 y 5 proveen vistas en perspectiva y transversales de la caja de carga 44 de la figura 1. La caja de carga 44 de preferencia está hecha de un material elastomérico , por ejemplo, caucho. Un extremo superior 64 de la caja de carga 44 tiene una forma afilada y un diámetro exterior que se selecciona para formar un ajuste a presión dentro de la porción inferior 56 de la cámara inferior 36 del sostenedor de carga de inflamación 28. Un extremo inferior 66 tiene un diámetro exterior más pequeño, dardo como resultado un soporte 68 entre el extremo superior 64 y el extremo inferior 66. El soporte 68 está acoplado por el gancho de retención 46, figura 1, para sostener la caja de carga 44 en la cámara inferior 36 del sostenedor de carga de inflamación 28. La caja de carga 44 tiene un diámetro interior 70 en su extremo superior configurado para formar un ajuste a presión sobre la carga de inflamación 40, figura 1. La caja de carga 44 tiene, en su extremo inferior, un diámetro interior 72 configurado para formar un ajuste a presión sobre la mecha detonante 42, figura 1. Es preferible moldear la caja de carga 44 sin un tapa-juntas en sus superficies interior o exterior para mejorar el sello hermético al fluido entre la carga de inflamación 40, la mecha detonante 42, la caja de carga 44 y el sostenedor de carga de inflamación 28. La figura 6 provee una vista transversal de la tapa de retención 46 de la figura 1. La tapa 46 es una simple tapa cilindrica que tiene una superficie roscada interior 74 en su extremo superior, configurada para que se acople a las roscas 62 en el extremo inferior del sostenedor de carga de inflamación 28, figuras 2 y 3. El extremo inferior de la tapa 46 tiene una abertura 76 configurada para que se ajuste sobre el extremo inferior 66 de la caja de carga 44. Entre la porción roscada 74 y la abertura de diámetro más pequeño 76 está un soporte 78 adaptado para que acople el soporte 68 en la caja de carga 44, figuras 4 y 5. La superficie exterior de la tapa 46 puede ser estriada, si se desea, para facilitar el apretado manual de la tapa 46 sobre el sostenedor de carga de inflamación 28. Las figuras 7 y 8 proveen vistas transversales y en perspectiva de una tapa de retención alternativa 80 que se puede utilizar en lugar de la tapa de retención 46 que se muestra en las figuras 1 y 6. La tapa alternativa 80 provee más protección para la caja de carga 44 de las figuras 4 y 5. Un extremo superior 82 de la tapa de retención 80 es esencialmente idéntico a la tapa de retención 46. La tapa de retención 80 tiene, en su extremo superior, una superficie interior roscada 84 configurada para que se acople a las roscas 62 en el extremo inferior del sostenedor de carga de inflamación 28, figuras 2 y 3. El extremo inferior 86 de la tapa 80 básicamente es un cilindro hueco configurado para que se ajuste sobre y complementariamente cubra el extremo inferior 66 de la caja de carga 44. Entre la porción roscada 84 y el extremo superior de diámetro más pequeño 86 está un soporte 88 adaptado para acoplar el soporte 68 en la caja de carga 44, figuras 4 y 5. Una abertura 90 en el extremo más inferior de la tapa de retención 90 está configurada para que se ajuste a la mecha detonante 42 de la figura 1. Se puede observar que si la tapa de retención alternativa 80 es sustituida por la 'tapa de retención 46 de la figura 1, esencialmente toda la caja de carga 44 queda cubierta y protegida por la tapa de retención 80. La tapa de retención 80 es particularmente útil en pozos en donde las condiciones ambientales de presión, temperatura y gases, tal como el metano, pueden ocasionar que la caja de carga 44 aumente o pierda su resistencia y posiblemente permitan que los fluidos del pozo de sondeo fluyan entre la mecha detonante 42 y la caja de carga 44. La tapa de retención 80 mantiene un ajuste cerrado de la caja de carga 44 a la mecha detonante 42. Si ocurre un aumento de la caja de carga, únicamente incrementará el sello entre la caja de carga 44 y la mecha 42, debido a que la tapa 80 está preferentemente hecha de metal, el cual mantiene sus dimensiones. La tapa de retención 80 puede tener una superficie exterior estriada para facilitar el giro manual durante el procedimiento de ensamble que se describe a continuación.

Con referencia a las figuras, se describirá el ensamble y la operación de un sistema detonador de la modalidad ilustrada. El ensamble comienza con la cabeza de disparo principal 10 que de preferencia está manufacturada a parti de tubería de pared pesada de acero de alta resistencia- u otros materiales con suficiente resistencia para que se utilice en pozos de sondeo. La cámara 14 puede ser maquinada para recibir un detonador particular eléctricamente encendido, pero de preferencia está configurado para recibir un rango de detonadores eléctricamente encendidos come rc i a Iment e 'disponibles.' Los detonadores típicos, tales como si detonador :RED-II antes mencionado, están adaptados para que · se fi en mecánicamente al extremo inferior' del auxiliar de encendido 18 ¡por medio de una manga de caucho en la porción superior del detonador 16.· -Un contacto eléctrico en la parte' superior · del detonador ' 16 hace contacto con el · conductor " ce tral en el auxiliar de encendido 18- para proveer- una trayectoria eléctrica a un cable. Un segundo contacto eléctrico, o conexión a tierra, está colocado entre un conductor en la superficie exterior del detonador 16 y la pared Ínter ior:;de la cabeza de disparo 10. Después que se ha unido el detonador 16 al extremo inferior del auxiliar de encendido 18, el ensamble se baja al interior del extremo superior 12 de la cabeza de disparo 10. El auxiliar de encendido está mecánicamente conectado mediante roscas 20 y forma un sello de presión hermético al fluido en la parte superior de la cámara 14 por medio de los sellos de junta tórica 22. Se puede observar que en esta modalidad, la porción inferior del detonador 16, es decir, la porción que contiene un material explosivo, se extiende por debajo de la cámara 14 y dentro de la porción inferior 24 de la cabeza de disparo 10 que tiene un lado abierto. Por lo tanto, la cámara 14 no queda directamente expuesta a las fuerzas explosivas producidas por el detonador 16, y como resultado, la cabeza de disparo 10 se puede volver a utilizar varias veces. La siguiente parte del procedimiento es ensamblar el sostenedor de carga de inflamación 28, la carga de inflamación 40, la mecha detonante 42, la caja de carga 44 y la tapa 46. La mecha detonante 42 se puede cortar a la longitud apropiada de acuerdo con la operación deseada y el tipo de herramienta que se va a atornillar en las perforaciones 26 en el extremo inferior de la cabeza de disparo 10. Una tapa de retención 46 u 80 se puede entonces colocar sobre la mecha detonante 42. A continuación, la mecha detonante 42 se inserta a través de la caja de carga 44. El extremo 72 de la caja de carga 44 está configurado para que se ajuste herméticamente sobre la mecha detonante 42 y se debe estrechar hasta cierto grado cuando se inserta la mecha 42. Es conveniente aplicar un material lubricante y, de preferencia un material de sellado contra agua, tal como grasa de petróleo o de silicona, a la superficie exterior de la mecha detonante 42 para facilitar la inserción de la mecha 42 a través de la caja de carga 44. Se debería insertar hasta que una porción de la mecha 42 sobresalga del extremo grande 70 de la caja de carga 44. El extremo abierto de la carga de inflamación 40 es deslizado entonces sobre el extremo de la mecha 42 y se plisa sobre la mecha 42. La mecha 42 y la carga de inflamación 40 son entonces empujadas de regreso hacia la caja de carga 44 hasta que el extremo inferior de la carga de inflamación 40 queda asentado en el extremo grande 70 de la caja de carga 44. Cuando se asienta, una porción del extremo cerrado de la carga de inflamación 40 se extiende desde la caja de carga 44, tal como se muestra en la figura 1. Es conveniente aplicar un material de lubricación y, de preferencia, un material de sellado contra agua, tal como grasa de petróleo o silicona, a la superficie exterior del extremo afilado largo 64 de la caja de carga 44. El extremo largo 64 entonces se inserta en la cámara inferior 36 del sostenedor de carga de inflamación 28. Debido a que el extremo largo 64 de la caja de carga 44 está configurado para un ajuste apretado dentro de la cámara 36, se debe forzar a entrar y la grasa facilita el proceso. El proceso también aplica fuerza de compresión sobre la caja de carga 44 formando un sello resistente a los fluidos entre la mecha detonante 42, la caja de carga 44 y la superficie interior de la cámara 36. Cuando se inserta adecuadamente, el extremo superior de la carga de inflamación 40 es colocado junto o, de preferencia, en contacto con la superficie inferior de la compuerta 38. La tapa 46 u 80 entonces se desliza hacia arriba de la mecha 42, sobre el extremo 72 de la caja de carga 44 y es enroscada sobre las roscas 62 en el extremo inferior del sostenedor de carga de inflamación 28. La tapa 46 u 80 debería apretarse para aplicar fuerza de compresión al soporte 68 sobre la caja de carga 44 para restringir el movimiento de la caja de carga 44 y la carga de inflamación 40 y para mantener el sello hermético al fluido. Si se utiliza la tapa 80, también aplicará fuerzas de compresión al extremo inferior 66 de la caja de carga 44 para mantener su contacto hermético al fluido con la mecha detonante 42. Los sellos, sellos de junta tórica, son entonces insertados dentro de las muescas 58 en el extremo superior 30 del sostenedor de carga de inflamación 28 y, de preferencia se aplica a los sellos un material lubricante y, de preferencia, un material de sellado contra agua, tal como grasa de petróleo o de silicona. Enseguida, el extremo superior 30 del sostenedor de carga de inflamación 28 es deslizado sobre el extremo inferior expuesto del detonador 16 hasta que el extremo superior 30 se asienta en el extremo inferior de la cámara 14 en la cabeza de disparo 10. En este punto, el extremo inferior del detonador 16 debería estar junto a la superficie superior de la compuerta 38. El gancho de retención 40 es entonces insertado dentro de la muesca 60 en el sostenedor de carga de inflamación 28 y se adjunta a la cabeza de disparo 10 con el tornillo 50. Generalmente se agregan varios pasos de seguridad al procedimiento antes descrito. Por ejemplo, el auxiliar de encendido 18 se puede adjuntar a un cable antes de ser insertado en la cabeza de disparo 10. Una vez conectado al cable, un sistema de encendido debería proveer un cortocircuito para mantener al detonador 16 en condición de seguridad. Una herramienta, tal como un cañón perforador se puede adjuntar a las perforaciones 26 en el extremo inferior del auxiliar de encendido 10 antes que la mecha detonante 42 sea cortada a la longitud adecuada. Una vez ensamblado con una herramienta deseada, todo el ensamble se puede insertar dentro de un pozo de sondeo y bajar al mismo por medio del uso de un cable de perforación. Debido a que el ensamble se desplaza hacia abajo en la perforación, quedará inmerso en los fluidos del pozo de sondeo incluyendo, petróleo, agua salada y diversos gases. La presión aumentará con la profundidad y fácilmente puede alcanzar los miles de kilogramos por metro cuadrado. La cámara 14 es sellada contra la exposición a los fluidos de alta presión en su parte superior con la ayuda del auxiliar de encendido 18 y los sellos 22 y, en su parte inferior, por el sostenedor de carga de inflamación 28, incluyendo los sellos 32 y la compuerta 38. La cámara superior 34 del sostenedor de carga de inflamación 28 efecti amente es una extensión de la cámara 14 y también está protegida contra los fluidos y la presión del pozo de sondeo. La cámara inferior 36 del sostenedor de carga de inflamación 28 está protegida contra los fluidos del pozo de sondeo con la ayuda de los sellos que se forman entre la caja de carga 44, la mecha detonante 42 y la superficie interior de la cámara inferior 36 en el sostenedor de carga de inflamación 28. La presión externa proveniente de los fluidos del pozo de sonde impulsa la mecha del detonador 42 y la caja de carga 44 al interior de la cámara 36, mejorando el sello hermético a los fluidos. Las fuerzas no degradan el rendimiento de la carga de inflamación 40 y de la mecha detonante 42. Sin embargo, el sello sustancialmente evita que cualesquiera fluidos del pozo de sondeo ingresen a la cámara inferior 36 o a la carga de inflamación 40 en donde podrían, de otra manera, interferir con la transferencia explosiva que va de la carga de inflamación 40 a la mecha detonante 42. Una vez que el ensamble ha alcanzado la profundidad seleccionada, el detonador se puede incendiar mediante la aplicación de una señal apropiada proveniente de un sistema de encendido en la ubicación de la superficie del pozo a través del cable de sondeo. La explosión del detonador fractura la compuerta 38 y transfiere la explosión a la carga de inflamación 40 la cual detona. La detonación de la carga de inflamación 40 inicia la detonación de la mecha detonante que puede transferir la explosión a otros componentes explosivos al fondo de la perforación. En la modalidad que se ilustra, las fuerzas explosivas destruirán el sostenedor de carga de inflamación. Sin embargo, la cabeza de disparo 10 no queda directamente expuesta a las fuerzas explosivas ya que, ninguno de los materiales explosivos es incendiado dentro de una cámara cerrada 14 en la cabeza de disparo 10. Como resultado, la cabeza de disparo 10 en esta modalidad normalmente podría volver a utilizarse varias veces. Si no se desea volver a utilizar la cabeza de disparo 10, la cámara 14 se podría extender en su extremo inferior para que todo el detonador 16 quede contenido dentro de la cámara 14. El sostenedor de carga de inflamación 28 se podría acortar para que la compuerta 38 quedara ubicada en el extremo superior del sostenedor de carga de inflamación 28. Esto colocaría a la compuerta junto al extremo inferior del detonador 15 y a la caja de carga de inflamación justo debajo de la compuerta. La cámara 14 seguiría sellada contra la presión y los fluidos ambientales para proteger el detonador. Sin embargo, las fuerzas generadas por la detonación del detonador en la cámara 14 pueden dañar la cabeza de disparo 10 lo suficiente para evitar que se volviera a utilizar. Por ejemplo, incluso una expansión pequeña del extremo inferior de la cámara 14 puede evitar la formación de un sello hermético a la presión y al fluido con un nuevo sostenedor de carga de inflamación 28. La modalidad descrita anteriormente incluye un detonador eléctricamente encendido y que es llevado al interior de un pozo de sondeo y encendido por un cable y un auxiliar de encendido de cable. Resulta aparente que otros tipos de detonadores y otros tipos de medios de transporte y de encendido pueden ser sustituidos dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el sistema puede ser llevado al interior de un pozo de sondeo en una tubería de serpentín. Un auxiliar de encendido conectado a la tubería de serpentín puede incluir una fuente de energía eléctrica para encender un detonador eléctricamente encendido y se puede iniciar con la ayuda de presión hidráulica, una señal acústica codificada, un sincronizador, un dispositivo mecánico lanzado o, de otro modo, llevado hacia abajo a la tubería, etc. Un detonador mecánicamente encendido se puede acoplar a un auxiliar de encendido en una tubería de serpentín y se puede incendiar mediante un pulso de presión o mediante un dispositivo mecánico lanzado o, de otro modo, llevado hacia abajo a la tubería. Dichos dispositivos se pueden llevar al pozo de sondeo en una cuerda de trabajo en lugar de una tubería de serpentín o cable de perforación. En cualquiera de estos casos, el auxiliar de encendido puede seguir proveyendo un sello de fluido y presión para que la cámara de detonador de la cabeza de disparo proteja al detonador contra los fluidos del pozo de sondeo. Como se describió anteriormente, la mayoría de las partes de las modalidades descritas tienen superficies exteriores aproximadamente cilindricas y cámaras interiores. Las formas cilindricas generalmente son las preferidas en las aplicaciones de pozos de sondeo y para realizar acoplamientos roscados o sellos de fluido y presión que utilizan juntas tóricas. Sin embargo, las formas cilindricas no son esenciales para la práctica de la presente invención. Las d sposiciones de sellado y acoplamiento están disponibles para otras formas transversales, tal como la forma cuadrada o hexagonal en donde se podrían desarrollar los componentes de la presente invención. Aunque la presente invención se ha ilustrado y descrito con referencia a las modalidades y métodos de uso particulares, resulta aparente que se pueden realizar varios cambios y sustituciones de partes dentro del alcance de la invención, tal como se define en las siguientes reivindicaciones .

Claims (28)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las s i gu i ent e s : REIVINDICACIONES

1.- Un sistema detonador para mecha detonante, caracterizado porque comprende: una cabeza de disparo que tiene una cámara de detonador configurada para recibir por lo menos una porción de un detonador y que tiene una superficie de sellado superior y una superficie de sellado inferior, la superficie de sellado superior está adaptada para formar un sello contra fluidos y presión con un auxiliar de encendido, y un sostenedor de carga de inflamación que tiene una superficie de sellado superior y una compuerta adaptada para formar un sello contra fluidos y presión con la superficie de sellado inferior de la cabeza de disparo, la superficie de sellado superior del sostenedor de carga de inflamación y la compuerta configurada para colocar la compuerta junto a un componente explosivo de un detonador portado en la cámara de detonador cuando la superficie superior de sellado del sostenedor de carga de inflamación es acoplada con la superficie de sellado inferior de la cámara de detonador y que también tiene una cámara de carga de inflamación debajo de la compuerta adaptada para recibir una carga de inflamación junto a la compuerta.

2. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de detonador está configurada para recibir por lo menos una porción de un detonador eléctricamente encendido y la superficie de sellado superior está adaptada para formar un sello contra fluidos y presión con un auxiliar de encendido de cable.

3. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una caja de carga de sellado que tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo tiene una superficie exterior configurada para formar un sello hermético contra fluidos con una superficie interior de la cámara de carga de inflamación y que tiene una superficie interior configurada para formar un sello hermético contra fluidos con una carga de inflamación portada en la cámara de carga de inflamación.

4. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el segundo extremo de la caja de carga de sellado tiene una superficie interior configurada para formar un sello hermético contra fluidos con una mecha detonante.

5. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el segundo extremo de la caja de carga de sellado tiene una superficie exterior que tiene un diámetro más pequeño que un diámetro de la superficie exterior del primer extremo de la caja de carga de sellado, formando asi un soporte en la superficie exterior de la caja de carga de sellado entre el primer extremo de la caja de carga de sellado y el segundo extremo de la caja de carga de sellado.

6. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende: una rosca en una superficie exterior de la cámara de carga de inflamación, una tapa de retención que tiene una rosca interior acoplada a la rosca de la cámara de carga de inflamación y que tiene un soporte interior que se acopla al soporte que está en la superficie exterior de la caja de carga de sellado y reteniendo asi una porción de la caja de carga de sellado en la cámara de carga de inflamación .

7. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la tapa de retención comprende una cámara para recibir el segundo extremo de la caja de carga de sellado.

8. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de detonador está configurada para recibir únicamente una porción de un detonador y para colocar un componente explosivo de un detonador debajo de la superficie de sellado inferior de la cámara de detonador.

9.- El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 8, caracteri ado porque el sostenedor de carga de inflamación comprende una cámara superior que se extiende desde la superficie de sellado superior hasta la compuerta, la cámara está configurada para recibir una porción de un detonador que contiene un explosivo y para colocar la porción de explosivo junto a la compuerta.

10.- El sistema detonador de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque además comprende: un detonador eléctricamente encendido portado en la cámara de detonador, y un auxiliar de encendido de cable de perforación conectado en acoplamiento de sellado a la superficie de sellado superior de la cámara de detonador, y acoplado eléctricamente al detonador eléctricamente encendido.

11. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la superficie de sellado superior del sostenedor de carga de inflamación está conectada en acoplamiento de sellado a la superficie de sellado inferior de la cámara de detonador.

12. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende una carga de inflamación portada en la cámara de carga de inflamación junto a la compuerta .

13. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende una longitud de mecha detonante que tiene un extremo acoplado a la carga de inflamación .

14. - El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende una caja de carga de sellado que tiene un primer extremo colocado en la cámara de carga de inflamación entre la carga de inflamación y una superficie interior de la cámara de carga de inflamación, y formando un sello sustancialmente hermético contra fluidos la carga de inflamación y la superficie interior de la cámara de carga de inflamación .

15.- El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la caja de carga de sellado comprende un segundo extremo que se extiende a lo largo de una porción de la mecha detonante y que forma un sello sustancialmente hermético contra fluidos con la mecha detonante.

16.- El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el primer extremo de la caja de carga de sellado tiene un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior del segundo extremo de la caja de carga de sellado, formando asi un soporte en la superficie exterior de la caja de carga de sellado entre el primer extremo de la caja de carga de sellado y el segundo extremo de la caja de carga de sellado.

17.- El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque además comprende: una rosca en una superficie exterior de la cámara de carga de inflamación, una tapa de retención que tiene una rosca interior acoplada a la rosca de la cámara de carga de inflamación y que tiene un soporte interno que se acopla al soporte que está en la superficie exterior de la caja de carga de sellado y reteniendo asi una porción de la caja de carga de sellado en la cámara de carga de inflamación.

18.- El sistema detonador de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la tapa de retención comprende una cámara para recibir el segundo extremo de la caja de carga de sellado.

19. - Un método para detonar una mecha detonante en un pozo de sondeo, caracterizado porque comprende: colocar un detonador en una cámara de cabeza de disparo, sellar un primer extremo de la cámara de cabeza de disparo con un auxiliar de encendido, sellar un segundo extremo de la cámara de cabeza de disparo con el sostenedor de carga de inflamación que tiene una compuerta interna colocado debajo del detonador, y colocar una carga de inflamación debajo de la compuerta.

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el detonador es un detonador eléctricamente encendido y el auxiliar de encendido es un auxiliar de encendido de cable de perforación.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende: proveer una cámara de carga de inflamación debajo de la compuerta, y colocar un sello contra fluidos entre la carga de inflamación y la cámara de carga de inflamación.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque además comprende acoplar la carga de inflamación a un extremo de una sección de la mecha detonante dentro de la cámara de carga de inflamación.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende colocar un sello contra fluidos entre la mecha detonante y la cámara de carga de inflamación .

24.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque además comprende encender el detonador.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende soportar mecánicamente una herramienta explosiva para pozo de sondeo desde la cabeza de disparo.

26. - El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque además comprende acoplar de manera explosiva la mecha detonante a la herramienta explosiva.

27. - El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque además comprende colocar la cabeza de disparo y la herramienta explosiva en un pozo de sondeo.

28. - El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque además comprende encender el detonador.