NO20140224A1

NO20140224A1 - Forsvinnende perforeringskanonsystem

Info

Publication number: NO20140224A1
Application number: NO20140224A
Authority: NO
Inventors: Alex Moody-Stuart; Michael J Bertoja; Alexey Barykin
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2014-03-11
Also published as: GB2507701B; BR112014004940A2; GB2507701A; WO2013032991A3; US20130118805A1; AU2012300262B2; GB201402990D0; US9695677B2; WO2013032991A2; AU2012300262A1

Abstract

Et system og en metodikk gjør det enklere å danne perforeringer langs et borehull. Teknikken går ut på å benytte et perforeringskanonsystem som har samvirkende komponenter, som f.eks. en bærer, et lastesystem og flere rettede sprengladninger. De samvirkende komponentene er laget for å nedbrytes i mange mindre biter etter detoneringen av de flere rettede sprengladningene. Dette gjør at perforeringskanonsystemet praktisk talt forsvinner inne i borehullet slik at eventuelle gjenværende små biter ikke forstyrrer brønnstrømmen og/eller senere intervensjoner.

Description

FORSVINNENDE PERFORERINGSKANONSYSTEM

BAKGRUNN

[0001] Perforeringskanoner anvendes til å danne åpninger gjennom en brønnforing og inn i formasjonen omkring den. I noen applikasjoner kan perforeringskanoner også anvendes til perforering i åpne borehull. Perforeringskanoner inkluderer generelt et hus og en støtte/lastekomponent som befinner seg inne i huset for å støtte ladningene. En detonerende lunte kobles mellom ladningene og en detonator eller tenner. Detonatoren er utformet for å reagere på et egnet signal og deretter starte detoneringen av den detonerende lunten. Noen ganger befinner det seg en overdrager mellom detonatoren og den detonerende lunten. Når perforeringskanonen er detonert, fjernes de gjenværende komponentene fra brønnen; ellers blir huset, lastekomponenten og avfall fra ladningene igjen i brønnen der de kan ha ugunstig virkning på strømmen i brønnen og/eller senere intervensjoner eller andre aktiviteter etter perforeringen.

OPPSUMMERING

[0002] Den foreliggende offentliggjøringen tilveiebringer generelt et system og en fremgangsmåte for å lage perforeringer langs et borehull. Teknikken benytter et perforeringskanonsystem som har samvirkende komponenter, som f.eks. en bærer, et lastesystem, og flere rettede sprengladninger. De samvirkende komponentene er konstruert for å oppbrytes i flere mindre biter etter detoneringen av de flere rettede sprengladningene. Dette gjør at perforeringskanonsystemet praktisk talt forsvinner inne i borehullet slik at eventuelle gjenværende små biter ikke forstyrrer f.eks. brønnstrømmen og/eller senere intervensjoner.

[0003] Mange modifikasjoner er imidlertid mulige uten å avvike fra læren vesentlig i denne offentliggjøringen. Slike modifikasjoner er følgelig ment å være inkludert innenfor omfanget til denne offentliggjøringen, som definert i kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0004] Heretter vil visse utførelsesformer av offentliggjøringen bli beskrevet med henvisning til de vedlagte tegningene, der like henvisningstall betegner like elementer. Det skal imidlertid forstås at de vedlagte figurene illustrerer de forskjellige implementeringene beskrevet i dette dokumentet, og ikke er ment å begrense omfanget av forskjellige teknologier beskrevet i dette dokumentet, og:

[0005] Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på et brønnsystem som benytter et forsvinnende perforeringskanonsystem, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0006] Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på et perforeringskanonsystem som har samvirkende komponenter som nedbrytes til små biter, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0007] Figur 3 er en illustrasjon av et eksempel av et lastesystem som støtter rettede sprengladninger, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0008] Figur 4 er en illustrasjon tilsvarende den i figur 3, men viser en utside av lastesystemet, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0009] Figur 5 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på en perforeringskanonkomponent som har svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0010] Figur 6 er en skjematisk illustrasjon på et annet eksempel av en perforeringskanonkomponent som har svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0011] Figur 7 er en skjematisk illustrasjon på et annet eksempel av en perforeringskanonkomponent som har svekkede områder i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0012] Figur 8 er en skjematisk illustrasjon på et annet eksempel av en perforeringskanonkomponent som har svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0013] Figur 9 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på en perforeringskanonbærer som har svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggj øringen;

[0014] Figur 10 er et skjematisk tverrsnittriss av en del av perforeringskanonbæreren illustrert i figur 9, i henhold til en utførelsesform av offentliggj øringen;

[0015] Figur 11 er et skjematisk tverrsnittriss tilsvarende det illustrert i

figur 10, men viser et annet eksempel på svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen;

[0016] Figur 12 er et skjematisk tverrsnittriss tilsvarende det som er illustrert i figur 10, men viser et annet eksempel på svekkede områder,

i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen; og

[0017] Figur 13 er et skjematisk riss som illustrerer et annet eksempel på svekkede områder, i henhold til en utførelsesform av offentliggjøringen.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0018] I den følgende beskrivelsen fremsettes tallrike detaljer for å tilveiebringe en forståelse av noen utførelsesformer ifølge den foreliggende offentliggjøringen. De med alminnelige ferdigheter innen teknikken vil imidlertid forstå at systemet og/eller metodikken kan utøves uten disse detaljene, og at tallrike variasjoner eller modifikasjoner fra de beskrevne utførelsesformene kan være mulig.

[0019] Den foreliggende offentliggjøringen innebærer generelt et system og en metodikk som vedrører perforeringskanonsystemer. Systemet og metodikken benytter perforeringskanonsysterner dannet av materialer som gjør at komponentene av perforeringskanonsystemet praktisk talt forsvinner mens de er nede i hullet, f.eks. oppløses i mange små biter. For eksempel kan komponentene av perforeringskanonsystemet sprekke, nedbrytes, oppløses, brenne eller på annen måte nedbrytes i mindre biter som ikke forstyrrer brønnaktivitetene, som f.eks. produksjonsaktiviteter og intervensjonsaktiviteter.

[0020] I noen applikasjoner benytter teknikken et perforeringskanonsystem som har samvirkende komponenter, som f.eks. en bærer, et støtte/lastesystem, og flere rettede sprengladninger omfattende ladebokser, brisante sprengstoff, foringer og tetningshetter. De samvirkende komponentene er konstruert for å nedbrytes i flere mindre biter etter detoneringen av de flere rettede sprengladningene. Denne nedbrytingen av perforeringskanonsystemkomponenter gjør at perforeringskanonsystemet praktisk talt forsvinner etter at perforeringene dannes i formasjonen omkring dem.

[0021] Komponentene av perforeringskanonsystemet kan lages av forskjellige materialer og materialkonstruksjoner slik at materialet forsvinner etter detoneringen av perforeringskanonen, f.eks. nedbrytes, oppløses eller på annen måte deler seg i flere biter som ikke kan forstyrre eller som vaskes bort med det strømmende brønnfluidet. Ved å forårsake at perforeringskanonsystemet praktisk talt forsvinner fjernes begrunnelsen for et dypt rottehull under perforeringsintervallet. Følgelig kan lengden på borehullet noen ganger forkortes og kostnadene ved boreprosessen kan reduseres. I noen applikasjoner reduserer det kortere borehullet muligheten for å trenge inn i uønskede høytrykkslommer av fluider, f.eks. gass. Forsvinningen, f.eks. oppløsningen, av perforeringskanonsystemet kan også redusere tiden og utgiftene som noen ganger ville gå med til å trekke ut den anvendte perforeringskanonen til overflaten. Tilsvarende, ved å ikke fjerne perforeringskanonsystemet opp til overflaten ville noen applikasjoner unngå å "drepe" brønnproduksjonen umiddelbart etter perforering. Følgelig er visse gassbrønner og andre brønner som er følsomme for brønndrepingsslam bedre i stand til å støtte økt produksjon.

[0022] Perforeringskanonsystemene beskrevet i dette dokumentet utformes både for å praktisk talt forsvinne, f.eks. oppløses, og for å tilveiebringe tilstrekkelig strukturell integritet for å utføre perforeringsapplikasjonen. I noen applikasjoner utformes samarbeidskomponentene i perforeringskanonsystemet for å oppløse og for å samtidig lette oppløsningen, f.eks. brekke, degradere og/eller oppløse andre samvirkende kanonkomponenter etter detoneringen av perforeringskanonladningene. I tillegg kan forskjellige perforeringskanonsystemkomponenter eller komponentdeler dannes av energirikt stoff som aktiveres via detonering for å brenne eller på annen måte ødelegge minst noen av kanonsystemkomponentene.

[0023] Som et eksempel innlemmer noen utførelsesformer deler av energirikt stoff inn i spesifikke komponenter i perforeringskanonsystemet. Inkludering av det energirike stoffet i perforeringskanonen, som brennes etter detoneringen av de rettede sprengladningene, skaper en resulterende effektiv forsvinning av perforeringskanonsystemet ved å brekke komponentene opp i små partikler, brennende komponenter, og/eller oppløsningskomponenter. Dessuten kan forskjellige kombinasjoner av innganger lette oppløsning av kanonsystemkomponentene, f.eks. letter tilførselen av varme fra forbrenning i kombinasjon med reaksjonsprodukter (reaksjonsprodukter som kan inkludere syre eller oppløsningsmiddel) oppløsning av perforeringskanonsystemkomponentene.

[0024] Eksempler på energirike stoffer omfatter sprengstoff, pyrotekniske blandinger, drivmidler og andre materialer. I noen applikasjoner utformes de energirike stoffene for å skape et dobbeltreagerende regime som har et supersonisk regime og et subsonisk regime. Det supersoniske regimet kan utformes for å skape en forbrenningsbølge innledet med en sterk sjokkbølge for å frembringe en detonasjonsbølge som forplanter seg i en høy hastighet (f.eks. i størrelsesorden flere kilometer per sekund). Hastigheten kan begrenses av det totale termokjemiske energiinnholdet i det reagerende stoffet. Det subsoniske regimet kan utformes for å skape en forbrenningsbølge som frembringer en deflagrasjonsbølge som forplanter seg i en lavere hastighet (f.eks. i størrelsesorden centimeter per sekund), og kan begrenses av varme- og masseoverføringsprosesser.

[0025] I visse applikasjoner oppmuntres oppløsningen av perforeringskanonsystemkomponentene av anvendelsen av energirike stoffer egnet for subsonisk forbrenning og disse materialene kan omfatte drivmidler. Andre utførelsesformer kan imidlertid omfatte pyrotekniske blandinger, f.eks. brennstoffoksideringsforbindelser. Eksempler på pyrotekniske blandinger omfatter sammensetninger med fast brennstoff og fast oksideringsmiddel med eller uten et flytende funksjonelt tilsetningsstoff, eller sammensetninger med fast brennstoff og fast oksideringsmiddel fordelt i polymermatriksen, f.eks. umettet polyesterharpiks. Brennstoffkomponenten kan være organisk eller ikke-organisk, ikke-eksplosivt brennstoff (f.eks. polymetylmetakrylat, kullpulver, grafitt), eller metalliske brennstoffer, som f.eks. aluminium eller magnesium. Som et eksempel kan det faste oksidasjonsmidlet være ammoniumnitrat, ammoniumperklorat eller andre egnede oksidasjonsmidler. Et eksempel på et funksjonelt tilsetningsstoff er et flytende hydrokarbon utformet for å kontrollere gjennomtrengeligheten til ladningsgassen. Ladningene til perforeringskanonsystemet, f.eks. de rettede sprengladningene, kan støpes, presses av partikkelmateriale til en hvilken som helst form eller granulat, eller på annen måte hensiktsmessig dannes. I noen utførelsesformer beskrevet nedenfor kan begrepet "drivmiddel" anvendes om hverandre med "energirike stoffer" for å beskrive de ulike stoffene som kan brenne.

[0026] I noen applikasjoner tilsettes drivmidler for å forbedre nedbrytingen av perforeringskanonsystemkomponentene samtidig som man gjør det enklere å konstruere systemet med tilstrekkelig styrke til å motstå forskjellige utplasseringsapplikasjoner. Drivmidlet/det energirike stoffet gjør oppløsningen enklere og den effektive forsvinningen av perforeringskanonsystemet når det er nede i brønnhullet. Eksempelvis kan tilsetningen av drivmidlet anvendes til å muliggjøre lengre kanonstrenglengder og letter drift i høytrykksmiljøer, samtidig som man muliggjør den etterfølgende nedbrytingen av komponenter.

[0027] Det henvises generelt til figur 1, som illustrerer en utførelsesform av et perforeringskanonsystem utplassert i en brønn. Som eksempel kan perforeringskanonsystemet omfatte en rekke komponenter og kan benyttes i mange typer applikasjoner og miljøer, inkludert forede brønner og åpen-hullsbrønner. Perforeringskanonsystemet kan også benyttes i vertikale brønner, og avvikende brønner, f.eks. horisontale brønner. Perforeringskanonsystemet kan også benyttes med ytterligere komponenter utformet for å lette en bestemt perforering eller annen brønnrelatert applikasjon.

[0028] I eksempelet i figur 1 illustreres et perforeringskanonsystem 20 som en del av et totalt brønnsystem 22 utplassert i en brønn 24 omfattende et borehull 26.1 minst noen applikasjoner utplasseres perforeringskanonsystemet 20 nede i borehullet 26 fra et overflatested 28 via et egnet transportmiddel 30, som f.eks. en kabel, f.eks. wireline eller kveilerør. Perforeringskanonsystemet 20 utplasseres i nærheten av en forhåndsbestemt formasjon 32 som perforeringer skal dannes i. Formasjonen 32 omgir generelt borehullet 26 slik at formasjonen 32 kan perforeres i flere retninger etter detoneringen av perforeringskanonsystemet 20.1 noen applikasjoner dannes borehullet 26 som et åpent hull borehull. Andre applikasjoner benytter imidlertid et foret borehull der perforeringskanonsystemet 20 beveges ned gjennom en omgivende brønnforing 34. Avhengig av den spesifikke applikasjonen kan perforeringskanonsystemet 20 utplasseres i mange typer brønner, inkludert vertikale brønner og horisontale eller på annen måte avvikende rønner.

[0029] Perforeringskanonsystemet 20 utformes som et forsvinnende kanonsystem, i den forstand at det totale perforeringskanonsystemet 20 nedbrytes, f.eks. oppløses i små biter som ikke ugunstig påvirker produksjons- og/eller intervensjonsoperasjoner, selv når det ikke er noe stort rottehull tilgjengelig. "Forsvinningen" av perforeringskanonsystemet henviser til systemkomponentenes evne til å nedbrytes inn i flere små biter som harmløst kan samle seg i et lite rottehull eller annet oppsamlingsområde, eller som kan føres bort med brønnfluidstrømmen.

[0030] Det henvises generelt til figur 2 der det illustreres et eksempel på perforeringskanonsystem 20.1 dette eksemplet omfatter perforeringskanonsystemet 20 flere samvirkende komponenter, som f.eks. flere rettede sprengladninger 36 som kan monteres på forskjellige orienteringer i et lastesystem 38. Som eksempel kan de rettede sprengladningene 36 være innkapslede rettede sprengladninger, og hver rettede sprengladning 36 kan omfatte et eksplosivt materiale 40 anordnet i en ladeboks 42, en foring 41, og en tetningshette 43 for å tilveiebringe et helt lukket trykktett volum. Form, materialer og plassering av foringene på innsiden av ladeboksene 42 utformes for å lede energien til det eksplosive materialet etter detoneringen i en ønsket retning for å danne perforeringene inn i formasjonen 32. Lastesystemet 38 fungerer som et støtteelement som holder de rettede sprengladningene 36 og kan være rørformet. En detonerende lunte 44 kan føres gjennom/langs lastesystemet 38 og kan kobles med de flere rettede sprengladningene 36 for å muliggjøre kontrollert detonering av de rettede sprengladningene 36.

[0031] Perforeringskanonsystemet 20 kan også omfatte en annen samvirkende komponent i form av et hus 46. Huset 46 utformes for å omslutte og beskytte de rettede sprengladningene 36 og lastesystemet 38. Som et eksempel kan huset 46 være i form av et bærerrør 48 som omgir lastesystemet 38.1 tillegg kan et avfyringshode eller en tenner 50 monteres til bærerrøret 48, eller på annen måte monteres hensiktsmessig for å tilveiebringe kontrollert detonering av de rettede sprengladningene 36. Som illustrert kobles avfyringshodet 50 sammen med den detonerende lunten 44 og utformes for å reagere på et egnet signal, som f.eks. signalet som sendes fra overflaten 28, for å starte detonasjon av de rettede sprengladningene 36 på et bestemt tidspunkt og sted.

[0032] I noen utførelsesformer innkapsles de rettede sprengladningene 36 for å lette funksjonen av de rettede sprengladningene under trykk mens de utsettes for brønnvæsker, f.eks. gasser. Materialet som anvendes til å danne foringene 41, lasttilfellene 42 og de tetningshettene 43 kan utformes for å oppbrytes i små biter, f.eks. partikler, for å unngå å skape betydelig eller skadelig avfall. I noen applikasjoner dannes ladeboksene 42, tetningshettene 43, og/eller andre komponenter av de rettede sprengladningene 36 av et tilstrekkelig sterkt, men knuselig materiale, som f.eks. et keramisk materiale og/eller et sintret metallmateriale. Eksempler på metallmaterialer inkluderer materialer som kan oppløses, f.eks. reagere med dannelse av vannløselige produkter i surt eller alkalisk medium, og slike metallmaterialer kan inkludere Al-, Zn-og Mglegeringer.

[0033] De andre samarbeidende komponentene, som f.eks. lastesystemet 38 og huset 46 kan også dannes av materialer som er tilstrekkelig sterke til å muliggjøre utplassering av perforeringskanonsystemet 20 og samtidig muliggjøre oppløsningen i mindre biter etter detoneringen av de flere rettede sprengladningene 36.1 visse applikasjoner utformes f.eks. bærerrøret 48 som et beskyttende hus i stand til å støtte og utplassere vekten av det totale perforeringskanonsystemet 20.1 visse av disse applikasjonene trenger ikke bærerrøret 48 å være en trykkbeholder. I tillegg kan bærerrøret 48 utformes for å tillate forbindelser mellom flere perforeringskanoner for å lette konstruksjonen av en lang kanonstreng. I slike applikasjoner kan huset 46, f.eks. bærerrøret 48, konstrueres av et egnet materiale som går i oppløsning, som f.eks. et oppløsningsmateriale eller materiale som lett sprekker opp. Huset 46 kan også dannes med et brennende materiale, f.eks. et materiale med oksidasjonsmiddel, fragmenteringsmaterialer, eller kjemisk reaktive materialer som gjør det enklere å oppløse huset 46 etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36. Som et eksempel kan et oppløsningsmateriale omfatte en aluminiumslegering som er oppløselig og nedbrytes i brønnvæsker. Et annet eksempel på et materiale for anvendelse i huset 46 er en magnesiumlegering som er et oppløselig og brennbart materiale i et brønnvæskemiljø. Materialet i huset kan også omfatte et materiale som lett sprekker opp, som f.eks. et skjørt komposittmateriale av metall, polymer eller keramisk matriks. Det bør bemerkes at lastesystemet 38 og/eller andre komponenter av perforeringskanonsystemet 20 også kan dannes fra slike materialer.

[0034] I en annen utførelsesform omfatter perforeringskanonsystemet 20 et halvt oversvømmet kanonsystem som benytter et lett bærerrør 48 i stand til å motstå strekkbelastning av en forholdsvis lang kanonstreng kombinert med et trykkholdig lastesystem 38, f.eks. lasterør, med rettede sprengladninger 36 på innsiden. Mellomrommet mellom bærerrøret 48 og lastesystemet 38 oversvømmes i denne utførelsesformen, og lastesystemet tilveiebringer seter for ladningene 36 og utgangsplan som tildekkes med tilsvarende deksler. I denne typen utførelsesform kan lastesystemet 38, ladningene 36 med tilsvarende deksler og den detonerende lunten 44 settes sammen til et helhetlig, sylindrisk fast legeme med glatt sylindrisk overflate. Lastesystemet 38 kan deretter plasseres inne i en tynn, ugjennomtrengelig sekk, forseglet og sentrert inne i bærerrøret 48.1 denne utførelsesformen og andre utførelsesformer beskrevet i dette dokumentet kan lastesystemet 38 og/eller huset 46 dannes fra en rekke forskjellige materialer i stand til å gå i oppløsning og få perforeringskanonsystemet 20 til å forsvinne praktisk talt etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36. Eksempler på slike materialer som nedbrytes på grunn av eller etter detoneringen av de rettede sprengladningene inkluderer oppløsende materialer, f.eks. oppløselig aluminium, brennbare materialer, f.eks. PMMA eller drivmiddel, eller materialer som lett sprekker opp. Slike skjøre materialer kan anvendes alene eller i kombinasjon med andre materialer, som f.eks. drivmiddel, integrert i den tilsvarende kanonsystemkomponenten, f.eks. bærerrøret 48 og/eller lastesystemet 38. Andre materialer som nedbrytes til mindre biter kan inkludere materialer som er oppløselige i sure medier, som f.eks. materialer basert på karbonater og sammensatte karbonatformuleringer.

[0035] Det henvises generelt til figurene 3 og 4 der det er illustrert en annen utførelsesform der lastesystemet 38 og den detonerende lunten 44 er utformet for å brenne opp etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36.1 dette eksempelet støtter og posisjonerer lastesystemet 38 de rettede sprengladningene 36/ladningsforingene 42 og er konstruert av eller innlemmer et støpt eller dannet energirikt stoff 52, f.eks. et drivmateriale. Lastesystemet 38 kan imidlertid også dannes av andre egnede materialer, som f.eks. en oppløsende polymer, en oppløsende aluminiumlegering og/eller en oppløselig magnesiumlegering. Som omtalt ovenfor kan huset 46 og andre komponenter av perforeringskanonsystemet 20 også dannes fra disse materialene for å lette nedbryting av det totale kanonbærersystemet 20 inn i flere mindre biter. Tilsvarende kan ladeboksene 42, tetningshettene 43 og/eller andre komponenter av rettede sprengladninger 36 også dannes fra materialet omfattende drivmidlet 52 eller andre egnede materialer som nedbrytes til mindre biter som følge av detonasjonen av det høyeksplosive materialet 40 i rettede sprengladninger 36. Ladeboksene 42 kan anordnes i en rekke retninger, som f.eks. de sekvensielle vinkelretningene illustrert i figur 3.

[0036] Energirikt stoff 52, f.eks. drivmiddel, kan integreres eller på annen måte kombineres med forskjellige samvirkende komponenter av perforeringskanonsystemet 20. Drivmidlet kan f.eks. plasseres inne i huset 46, f.eks. langs en generelt sentral stav på linje med en akse av perforeringskanonsystemet 20 og strekke seg gjennom lastesystemet 38. Det energirike materialet/drivmiddelmaterialet 52 kan også støpes for å fore huset 46 for å danne det totale bærerrøret 48 eller deler av bærerrøret 48.1 noen utførelsesformer kan drivmaterialet 52 integreres med det materialdannende huset 46 på en måte som gjør det enklere å forbrenne og brenne huskomponenten eller for å hjelpe til å dele opp huskomponenten i flere mindre biter. Etter avfyring/detonering av de rettede sprengladningene 36 antennes drivmidlet 52 og oppløses således, f.eks. brenner delene dannet av drivmidlet. Antenningen og brenningen produserer også varme og trykk som kan anvendes til å bryte opp andre deler av perforeringskanonsystemet 20. Videre avgir tenningen og brenningen produserte kjemikalier, f.eks. syrer, oppløsningsmidler og/eller katalysatorer som kan anvendes til å bidra til å oppløse eller på annen måte nedbryte de samvirkende komponentene i perforeringskanonsystemet 20.1 noen applikasjoner kan oppløsningen av spesifikke komponenter, som f.eks. lastesystem 38, anvendes for å indusere raskere og fullstendig oppløsning av samvirkende komponenter, f.eks. huset 46.

[0037] Det henvises generelt til figurene 5-9, der forskjellige utførelsesformer av de samvirkende komponentene til perforeringskanonsystemet 20 dannes med svekkede områder 54. Som eksempel kan de svekkede områdene 54 dannes i huset 46, lastesystemet 38 og/eller de rettede sprengladningskomponentene som f.eks. ladeboksene 42 som maskinbearbeidede linjer, tynnede områder, hakkede områder eller andre typer svekkede områder. I en utførelsesform maskinbearbeides linjene inn i komponenten på en måte som hjelper til å bryte opp perforeringskanonsystemkomponenten, f.eks. huset 46, i små biter via detonering av de rettede sprengladningene 36. Igjen kan huset 46 (og/eller andre samvirkende komponenter) ha svekkede områder 54 dannet langs sine innvendige og/eller utvendige overflater for å danne et cellelignende mønster eller annet egnet mønster. Den svekkede områdekonflgurasjonen kan anvendes til å kontrollere størrelsen på fragmentene som perforeringskanonsystemkomponenten knuses inn i etter detoneringen av de rettede sprengladningene. Dybden, skarpheten og konfigurasjonen av de svekkede områdene, f.eks. hakkene, kan velges i henhold til intensiteten til sjokkbølge virkningen som følge av detonasjonen. Som illustrert i figurene 5-8, kan det svekkede områdemønsteret omfatte vinkelrette rutenett (se figur 5), flere lineære hakk (se figur 6), diamantformede mønstre (se figur 7), og/eller skruelinjemønstre (se figur 8) av svekkede områder.

[0038] De svekkede områdene 54 kan dannes for å muliggjøre massiv fragmentering som følge av sjokkbølgen skapt av detonasjonen. De samarbeidende kanonsystemkomponentene tilveiebringer tilstrekkelig strukturell integritet inntil avfyringen av perforeringskanonsystemet startes. Det bør bemerkes at de svekkede områdene 54 kan anvendes med en rekke strukturelle materialer, inkludert mange av fragmenterings- og oppløsningsmaterialene, de brennbare eller på annen måte oppbrytende materialene beskrevet ovenfor. Eksempler inkluderer stål, oppløselige aluminium- eller magnesiumlegeringer, komposittmaterialer, hakk-følsomme materialer som f.eks. hvitt eller grått jern, eller forskjellige andre egnede materialer.

[0039] I figur 9 illustreres en annen utførelsesform av bærerrøret 48 der bærerrøret 48 er dannet av segmenter 56 kuttet langs et fast, sylindrisk rør. Segmentene kan skjæres gjennom radialt i en lengderetning og klebes sammen for å danne en sylinderflate som er stabil under ytre trykk. Denne type sammensatt struktur kan motstå ytre trykk og samtidig ha evnen til å oppløses forutsigbart etter støt fra innsiden, f.eks. under støt av detonasjonen av de rettede sprengladningene 36. Segmentene 56 kan skjøtes med flere egnede teknikker. Som illustrert i det delvise tverrsnittrisset i figur 10, kan f.eks. segmentene 56 skjøtes og hindres fra å gli i forhold til hverandre ved å feste eller på annen måte skjøte segmentene 56 til et tynt, indre basisrør 58. Segmentene 56 kan også omgis av, og noen ganger kobles til, et ytre skjold 60, som hindrer at segmentene 56 separerer seg.

[0040] I et annet eksempel dannes bærerrøret 48 med et kilderør 61 som har en serie tynne radiale kutt 62 som strekker seg halvveis gjennom bærerrøret 48 i en radial retning, som illustrert i figur 11.1 dette eksemplet kan det indre basisrøret 58 og/eller skjoldet 60 også kombineres med kilderøret 61. En annen utførelsesform illustreres i figur 12 der det dannes tykkere, radiale kutt 64 minst delvis gjennom kilderøret 61 i en generelt radial retning. De tykkere kuttene 64 kan fylles med et annet materiale, som f.eks. et fyllmateriale 66 utformet for å lette anvendelse og/eller oppløsning av bærerrøret 48. Som eksempel kan fyllmaterialet 66 omfatte et konstruksjonsmateriale, et energirikt stoff (eksplosiv/brennbart materiale 52), et detonerende luntemateriale, en lineært rettet sprengladning, eller et annet egnet materiale for å fremme oppløsningen av komponenten i flere mindre biter, f.eks. kan anvendelsen av energirike stoffer 52 (energirikt fyllmateriale 66) inne i de svekkede områdene 54 ytterligere forbedre oppløsningen av de samvirkende komponentene etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36. Det bør bemerkes at de svekkede områdene 54 kan kombineres med energirikt fyllmateriale 52 eller andre typer materialer for å forbedre oppløsning i forskjellige perforeringskanonsystemkomponenter, inkludert huset 46, lastesystemet 38, og rettede sprengladningskomponenter som f.eks. ladningsforingsrør 42.

[0041] Det henvises generelt til figur 13 der det illustreres en annen utførelsesform der perforeringskanonsystemkomponenten omfatter små gjentatte former klemt fast eller på annen måte holdt sammen for å danne et forutsigbart mønster eller tesselasjon. Den tesselerte overflaten til komponenten muliggjør pålitelig oppløsning i flere fragmenter som ikke overstiger størrelsen på det repeterende elementet. Den tesselerte overflatetilnærmingen kan anvendes på en rekke perforeringskanonsystemkomponenter, selv om figur 13 anvendes for å illustrere overflaten på bærerrøret 48 for forklaringens skyld.

[0042] Bærerrøret 48 kan f.eks. omfatte periodiske eller regelmessige tesselasjoner 68 anvendt for å danne den sylindriske overflaten av bærerrøret. Tesselasjonene 68 kan ha en rekke former, som f.eks. trekanter, firkanter, femkanter, sekskanter eller andre former. De gjentakende formene kan fremstilles av en rekke egnede strukturelle materialer, inkludert oppløselige eller på annen måte nedbrytbare materialer. I noen utførelsesformer kan tesselasjonene 68 lages av stål og klemmes sammen ved hjelp av aluminiumnagler. Etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36 skjæres naglene av. Syrebehandlinger og/eller andre typer behandlinger kan imidlertid anvendes for å nedbryte naglene for å fremme oppløsningen. En rekke festeanordninger 70 og teknikker kan imidlertid anvendes, som f.eks. klebemidler, klemmer, kabelinnhyllinger og andre typer festeanordninger. Festeanordningene 70 er egnet til å opprettholde den strukturelle integriteten til komponenten under utplassering og forberedelse nede i brønnhullet og samtidig muliggjøre separasjon av tesselasjonene etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36.

[0043] I tilsvarende utførelsesformer kan komponentoverflatene benytte halvregelmessige eller ikke-periodiske tesselasjoner 68 der det benyttes to eller flere former til å danne overflaten av komponenten, f.eks. bærerrøret 48.1 et annet eksempel skapes et tesselert mønster på komponentenes overflate på en måte som følger arrangementet, f.eks. spiralkurve, på de rettede sprengladningene 36, slik at et senter i det periodiske eller halvperiodiske mønsteret justeres med en akse av ladningen. Kompatibiliteten av grensesnitt mellom de gjentatte formene og ladningsfasen gjør det mulig å lage et praktisk arrangement for montering av ladningen. De rettede ladningene 36 kan f.eks. monteres ved hjelp av en plastmantel eller en direkte forbindelse til den tesselerte overflaten til bærerrøret 48.1 noen applikasjoner kan de rettede sprengladningene 36 huses i ladningsbakker eller i tynnveggede lasterør. Lasteskuffene eller de tynnveggede lasterørene kan dannes fra en rekke materialer utsatt for oppløsning, inkludert sprø materialer, forbruksmaterialer, drivmidler, korrosjonsbestandige legeringer, gipsformer, nedbrytbar/oppløselig plastikk og andre egnede materialer.

[0044] Perforeringskanonsystemkomponentene utsatt for oppløsning kan kombineres inn i perforeringskanonsystemet. Perforeringskanonsystemet utplasseres deretter nede i borehullet 26 til et ønsket sted, som f.eks. et sted tilstøtende formasjon 32. På et ønsket tidspunkt startes detonasjonen av de rettede sprengladningene 36 via avfyringshodet 50.1 mange av utførelsesformene beskrevet ovenfor forårsaker detonasjonen av de rettede sprengladningene at de samvirkende perforeringskanonsystemkomponentene knuser, brenner, oppløser eller på annen måte brytes opp i flere, små biter. Oppløsningen skaper en effektiv forsvinning av perforeringskanonsystemet slik at kanonsystemkomponentene ikke er gjenstand for gjenfinning. En rekke perforeringskanonsystemkomponenter kan utformes for å gå i oppløsning etter detoneringen av de rettede sprengladningene. I mange utførelsesformer oppløser de rettede sprengladningskomponentene (f.eks. ladeboksene 42), lastesystemet 38, og huset 46 samtidig etter detoneringen av de rettede sprengladningene 36.

[0045] Avhengig av applikasjonen og/eller miljøet der perforeringskanonsystemet 20 benyttes kan systemet ha mange former og konfigurasjoner. Perforeringskanonsystemet 20 kan benytte en rekke samvirkende komponenter, inkludert komponenter som f.eks. de rettede sprengladningene 36, lastesystemet 38, den detonerende lunten 44, huset 46 og avfyringshodet 50. Disse komponentene kan utformes med en rekke egenskaper som letter oppløsningen av komponenten etter detoneringen av de rettede sprengladningene. I tillegg kan enkeltkomponenter eller oppsamlende komponenter utformes med forskjellige kombinasjoner av fysiske egenskaper, egenskaper for det energirike stoffet, kjemiske egenskaper og/eller andre egenskaper som er utformet for å lette den forhåndsbestemte oppløsningen. Ladeboksene, lastesystemet og bærerrøret kan hver dannes f.eks. fra oppsprekkbare, brennbare, oppløsbare, kjemisk reaktive og/eller andre materialer i stand til å gå i oppløsning i mindre biter. Det oppløsende materialet kan omfatte metaller, polymerer, f.eks. oppløselige polymerer, energirike stoffer, kompositter eller andre egnede materialer. Oppløsningen kan forårsakes av detonering av de rettede sprengladningene eller ved kombinasjon av detonasjonen og andre betingelser som forekommer eller induseres nede i borehullet.

[0046] Selv om noen få utførelsesformer av offentliggjøringen er blitt beskrevet i detalj ovenfor, vil de med alminnelige ferdigheter innen teknikken lett forstå at mange modifikasjoner er mulige uten å avvike vesentlig fra læren i denne offentliggjøringen. Følgelig er slike modifikasjoner ment å være inkludert innenfor omfanget av denne offentliggjøringen, som definert i kravene.

Claims

1. System for å lage perforeringer langs et borehull, omfattende: et perforeringskanonsystem, omfattende: flere innkapslede rettede sprengladninger, hver innkapslede rettede sprengladning har en ladeboks, brisante sprengstoff, en foring og en tetningshette; en bærer for å huse de flere innkapslede rettede sprengladningene; og et lastesystem for å støtte de flere innkapslede rettede sprengladningene; de innkapslede rettede sprengladningene; bæreren og lastesystemet som reduseres til mindre biter via detonasjon av de flere innkapslede rettede sprengladningene.

2. Systemet som angitt i krav 1, der komponentene i hver innkapslede rettede sprengladning er dannet for å sprekke opp i mindre biter etter detoneringen.

3. Systemet som angitt i krav 2, der hver ladeboks og hver tetningshette omfatter et keramisk materiale som kan brytes opp som følge av detonasjonen.

4. Systemet som angitt i krav 2, der hver ladeboks, og hver tetningshette omfatter et sintret metallmateriale som kan knuses som følge av detonasjonen.

5. Systemet som angitt i krav 1, der bæreren omfatter et oppløselig materiale.

6. Systemet som angitt i krav 1, der bæreren omfatter et brennbart materiale.

7. Systemet som angitt i krav 1, der bæreren omfatter et skjørt materiale, som brytes opp i mindre biter som følge av detonasjonen.

8. Systemet som angitt i krav 1, der bæreren omfatter et kjemisk reaktivt materiale.

9. Systemet som angitt i krav 1, der lastesystemet omfatter et brennbart materiale.

10. Systemet som angitt i krav 1, der lastesystemet omfatter et oppløselig materiale.

11. Systemet som angitt i krav 1, der lastesystemet omfatter et oppløselig polymermateriale.

12. Systemet som angitt i krav 1, der minst én av bæreren, lastesystemet og de flere rettede sprengladningene omfatter et energirikt stoff.

13. Fremgangsmåte for perforering, omfattende: tilveiebringelse av et perforeringskanonsystem med en bærer, et lastesystem plassert inne i bæreren, og flere rettede sprengladninger; senkelse av perforeringskanonsystemet nedhulls i et borehull; og detonering av de flere rettede sprengladningene på en måte som får perforeringskanonsystemet til å gå i oppløsning slik at bæreren, lastesystemet, og de rettede sprengladningene hver reduseres til mindre biter.

14. Fremgangsmåten som angitt i krav 13, videre omfattende å danne en ladeboks, og en tetningshette av hver rettede sprengladning fra et skjørt materiale.

15. Fremgangsmåten som angitt i krav 13, videre omfattende å danne bæreren som en skjør bærer av oppløselig materiale.

16. Fremgangsmåten som angitt i krav 13, videre omfattende å danne minst én av lastesystemet, bæreren, og de flere rettede sprengladningene med et integrert energirikt stoff.

17. Fremgangsmåten som angitt i krav 13, videre omfattende å danne bruddmønster med svekkede områder langs bæreren for å kontrollere knusing av bæreren inn i mindre biter etter detoneringen.

18. System for perforering nedhulls, omfattende: et perforeringskanonsystem dannet av flere samvirkende komponenter, perforeringskanonsystemet har flere rettede sprengladninger, de flere samvirkende komponentene konstrueres for hver å nedbrytes i flere mindre biter etter detoneringen av de flere rettede sprengladningene.

19. Systemet som angitt i krav 18, der de flere samvirkende komponentene omfatter en bærer, et lastesystem og flere rettede sprengladninger.

20. Systemet som angitt i krav 18, der minst noen av de samvirkende komponentene omfatter drivmateriale som aktiveres ved detoneringen.