NO323551B1

NO323551B1 - Method for perforating a soil formation which is intersected by a borehole.

Info

Publication number: NO323551B1
Application number: NO19961374A
Authority: NO
Inventors: Dennis R Wilson; Larry K Moran; Malak Elias Yunan; Wilber R Moyer; Sam J Larocca
Original assignee: Conocophillips Co
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 2007-06-11
Also published as: AU5327494A; NO20054559D0; WO1995009966A1; GB2296924A; CA2172047A1; NO961374D0; NO20054559L; GB2296924B; NO327684B1; CA2172047C; GB9606137D0; NO961374L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å perforere en jordformasjon som gjennomskjæres av et borehull for å frembringe en bane for fluidforbindelse mellom en foringsrørstreng i borehullet og jordformasjonen. The present invention relates to a method for perforating an earth formation that is intersected by a borehole in order to create a path for fluid connection between a casing string in the borehole and the earth formation.

I prosessen med å etablere en olje- eller gassbrønn, blir brønnen typisk utstyrt med en anordning for selektiv utelukning av fluidforbindelse med visse soner i formasjonen for å unngå forbindelse med uønskede fluid. En typisk fremgangsmåte for å styre sonene med hvilke brønnen er i fluidforbindelse med er ved å kjøre brønnforingsrør ned i brønnen, og så tette ringrommet mellom det ytre av forings-røret og veggene i brønnhullet med sement. Deretter kan foringsrøret og sementen perforeres for forutvalgte steder ved en perforeringsanordning eller liknende for å etablere et flertall fluidstrømbaner mellom røret og de produktførende soner i formasjonen. Prosessen med å perforere gjennom foringsrøret og deretter gjennom laget av sement forbruker dessverre en vesentlig del av energien til perfore-ringsanordningen, og formasjonen mottar bare en liten del av perforeringsenergien. In the process of establishing an oil or gas well, the well is typically equipped with a device for selective exclusion of fluid connection with certain zones in the formation to avoid connection with unwanted fluid. A typical method for controlling the zones with which the well is in fluid connection is by driving well casing down into the well, and then sealing the annulus between the outside of the casing and the walls of the wellbore with cement. The casing and cement can then be perforated for pre-selected locations by a perforating device or the like to establish a plurality of fluid flow paths between the pipe and the product-bearing zones in the formation. Unfortunately, the process of perforating through the casing and then through the layer of cement consumes a significant portion of the energy of the perforating device, and the formation receives only a small portion of the perforating energy.

I US 3318381, US 3468386, US 4612992 og US 5224556 er det beskrevet tidligere kjente systemer relatert til dette. Previously known systems related to this are described in US 3318381, US 3468386, US 4612992 and US 5224556.

I tillegg, når man kompletterer horisontale brønnhullseksjoner i en brønn, enten de er foret eller i åpne hull, er det ofte et problem med å få perforeringsapparater inn i den horisontale seksjon på grunn av at tyngdekraften kan være utilstrekkelig til å hjelpe til med å føre utstyret, og friksjonen mellom utstyret og borehullveggen og røret er en ytterligere hindring for en slik operasjon. Av denne samme grunn er det vanskelig i mange tilfeller å føre foringsrør inn i slike brønner, og når foringsrør er installert, er de typiske buefjær sentraliseringsanordninger ineffektive, og det er vanskelig å sentrere foringsrøret i borehullet for å sementere foringsrøret. In addition, when completing horizontal wellbore sections in a well, whether cased or open hole, there is often a problem in getting perforators into the horizontal section because gravity may be insufficient to assist in guiding the equipment, and the friction between the equipment and the borehole wall and pipe is a further obstacle to such an operation. For this same reason, it is difficult in many cases to insert casing into such wells, and once casing is installed, the typical spring-loaded centralizing devices are ineffective, and it is difficult to center the casing in the borehole to cement the casing.

Følgelig er det et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en fremgangsmåte og et apparat for å åpne en fluidstrømningsbane mellom foringsrøret og formasjonen i et brønnhull, som overvinner eller unngår de ovennevnte begrensninger og ulemper med den tidligere teknikk. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for opening a fluid flow path between the casing and the formation in a wellbore, which overcomes or avoids the above limitations and disadvantages of the prior art.

Et videre mål for oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte og et apparat for å perforere et brønnhull, hvor en foringsrørstreng er sentrert i brønnhullet for å muliggjøre effektiv sementering av foringsrøret når det er installert i et horisontalt borehull, og også hvor perforeringsladningene blir dirigert inn i formasjonen uten å gjennomtrenge et foringsrør. A further object of the invention is to provide a method and apparatus for perforating a wellbore, wherein a casing string is centered in the wellbore to enable effective cementing of the casing when installed in a horizontal borehole, and also where the perforating charges are directed into the formation without penetrating a casing.

Et ytterligere mål for oppfinnelsen er å frembringe en fremgangsmåte og et apparat for å perforere et brønnhull, hvor perforeringsladningene blir ledet inn i brønnhullet på en rørstreng og blir detonert ved en trykkbølge eller puls som blir produsert av utstyret som føres inn i brønnhullet separat fra rørstrengen. A further object of the invention is to provide a method and apparatus for perforating a wellbore, where the perforating charges are guided into the wellbore on a pipe string and are detonated by a pressure wave or pulse produced by the equipment which is fed into the wellbore separately from the pipe string .

De ovennevnte og andre mål og fordeler med den foreliggende oppfinnelse er nådd i de utførelser som er illustrert her ved en fremgangsmåte for å plassere eksplosive ladninger i et brønnhull, hvor ladningene er anordnet for å detoneres av en trykkbølge eller sjokkbølge, og også plassering av en trykkbølge-produserende anordning i brønnhullet, hvilken anordning er separat fra ladningene. The above and other objects and advantages of the present invention are achieved in the embodiments illustrated herein by a method of placing explosive charges in a wellbore, where the charges are arranged to be detonated by a pressure wave or shock wave, and also placing a pressure wave-producing device in the wellbore, which device is separate from the charges.

I tillegg er ladningene plassert i utskyvbare stempler som er plassert i forings-rørstrengens vegg, og den trykkbølgeproduserende anordning blir ført inn i forings-rørene i en separat operasjon. Foringsrøret kan også sementeres før ladningene detoneres. Ved å plassere ladningene i stempler som kan skyves ut fra forings-rørstrengen, blir ladningene dirigert inn i formasjonen uten å passere gjennom foringsrøret og/eller sementen. In addition, the charges are placed in extendable pistons that are placed in the wall of the casing string, and the pressure wave producing device is introduced into the casings in a separate operation. The casing can also be cemented before the charges are detonated. By placing the charges in plungers that can be pushed out from the casing string, the charges are directed into the formation without passing through the casing and/or cement.

Et stempel kan monteres i en åpning i den perifere vegg av røret og for å strekke seg generelt radialt utover fra røret til kontakt med veggen av brønnhullet, hvor stempelet inneholder en eksplosiv innretning. En utplasseringsanordning utplasserer stempelet fra en tilbaketrukket stilling som er generelt innenfor den maksimalt ytre profil av røret, til en utskjøvet stilling hvor stempelet strekker seg generelt radialt fra åpningen til kontakt med veggen i brønnhullet. En detonasjonsinnretning plasseres så i brønnhullet for å detonere den eksplosive anordning i stempelet mens stempelet er i sin utplasserte posisjon mot veggen i formasjonen, for å perforere formasjonen med en eksplosiv ladning som er nær formasjonen. Stempelet, når det er utskjøvet, tjener til å sentrere røret i borehullet, og er i det vesentlige klar av den indre utboring i røret for å levne røret helt åpent. A plunger may be mounted in an opening in the peripheral wall of the pipe and to extend generally radially outward from the pipe to contact the wall of the wellbore, the plunger containing an explosive device. A deployment device deploys the piston from a retracted position that is generally within the maximum outer profile of the pipe to an extended position where the piston extends generally radially from the opening to contact the wellbore wall. A detonation device is then placed in the wellbore to detonate the explosive device in the piston while the piston is in its deployed position against the wall of the formation, to perforate the formation with an explosive charge close to the formation. The piston, when extended, serves to center the tube in the bore, and is substantially clear of the internal bore in the tube to leave the tube fully open.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser et tverrsnitt av et brønnhull som gjennomskjærer en jordformasjon med en foringsrørstreng anordnet i det, og atskilt fra veggene i brønnhullet med et flertall borehullaktiverte stempler som er vist aktivert i en utskjøvet stilling, med trekk ifølge foreliggende oppfinnelse, figur 2 er et forstørret enderiss i snitt 2-2 i foringsrøret på figur 1, hvor sentreringsanordningene er vist utskjøvet for å sentrere foringsrørstrengen i brønnhullet, figur 3 er et enderiss i snitt i likhet med figur 2 før foringsrøret er sentrert, og med de borehullaktiverte sentreringsanordninger i tilbaketrukket stilling, figur 4 er et forstørret tverrsnittsriss av et sentreringsstempel med en detonasjonsanordning og en formet ladning plassert i det, med stempelet vist i tilbaketrukket eller innføringsstilling i forhold til forings-rørveggen, figur 5 er et forstørret tverrsnittsriss av sentreringsstempelet på figur 4 i utskjøvet posisjon, hvor den ytre ende av stempelet er i kontakt med en jordformasjon, figur 6 er et tverrsnittsriss av et brønnhull, og viser et foringsrør sentrert i borehullet med stempler i utskjøvet posisjon, og viser videre en trykkbølgegenererende anordning plassert i foringsrøret ved hjelp av en rørstreng, og figur 7 og 8 viser tverrsnittsriss av et brønnhull som har et alternativt system for å produsere en trykkbølge i en foringsrørstreng for å detonere perforeringslad-ninger. The invention shall be described in more detail in the following with reference to the drawings, where Figure 1 shows a cross-section of a wellbore intersecting an earth formation with a casing string arranged therein, and separated from the walls of the wellbore by a plurality of borehole activated pistons which are shown activated in an extended position, with features according to the present invention, Figure 2 is an enlarged end view in section 2-2 of the casing in Figure 1, where the centering devices are shown pushed out to center the casing string in the wellbore, Figure 3 is an end view in section similar to Figure 2 before the casing is centered, and with the borehole activated centering devices in the retracted position, Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of a centering piston with a detonating device and a shaped charge placed therein, with the piston shown in the retracted or insertion position relative to the casing wall, Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of the centering piston on figure 4 in the extended position, where the outer end of the piston is in contact with a soil formation, figure 6 is a cross-sectional view of a wellbore, showing a casing centered in the borehole with pistons in the extended position, and further showing a pressure wave generating device placed in the casing using a tubing string, and Figures 7 and 8 show cross-sectional views of a wellbore having an alternative system for producing a pressure wave in a casing string to detonate perforating charges.

Det henvises først til figur 1, hvor det er vist et brønnhull W som er boret inn i jordformasjoner såsom for undersøkelse og produksjon av olje og gass. Det illustrerte brønnhull W omfatter en generelt vertikal seksjon A, en radial seksjon B som leder til en horisontal seksjon C. Brønnhullet har gjennomtrengt flere formasjoner, en av hvilke kan være en hydrokarbon-førende sone F. Brønnhullet W ble dessuten boret til å omfatte en horisontal seksjon C som er et langt spenn av kontakt med den interessante formasjon F, som kan være en hydrokarbon-førende sone. Med et langt spenn av kontakt inne i en produksjonssone, er det sannsynlig at flere av de nærværende hydrokarboner vil bli produsert. Dessverre er det tilstøtende soner som har slike fluid som sjøvann, som kan komme over i produksjonsstrømmen og deretter må skilles fra hydrokarbonfluidene og fjernes med tilleggskostnader. Følgelig skal fluidforbindelse med slike nærliggende soner fortrinnsvis unngås. Reference is first made to Figure 1, where a well hole W is shown which has been drilled into soil formations such as for the investigation and production of oil and gas. The illustrated wellbore W comprises a generally vertical section A, a radial section B leading to a horizontal section C. The wellbore has penetrated several formations, one of which may be a hydrocarbon-bearing zone F. The wellbore W was also drilled to include a horizontal section C which is a long span of contact with the interesting formation F, which may be a hydrocarbon-bearing zone. With a long span of contact within a production zone, it is likely that more of the hydrocarbons present will be produced. Unfortunately, there are adjacent zones that have such fluids as seawater, which can enter the production stream and then have to be separated from the hydrocarbon fluids and removed at additional cost. Consequently, fluid connection with such adjacent zones should preferably be avoided.

For å unngå slik forbindelse med ikke produktive soner, blir brønnhullene typisk foret og sementert, og deretter perforert langs produksjonssonene. I de meget av-vikende områder av et brønnhull, såsom den radiale seksjon B og den horisontale seksjon C av brønnhullet, har imidlertid foringsrøret en tendens til å ligge an mot bunnveggen av brønnhullet, og dermed hindre sement fra å omgi foringsrøret slik at det levnes et tomrom hvor brønnhullfluid såsom sjøvann kan bevege seg langs brønnhullet og entre foringsrøret langt fra den formasjon hvor det blir produsert. I det illustrerte brønnhull W, er en foringsrørstreng 60 ført inn i hullet, som er atskilt fra veggene i brønnhullet ved et flertall borehullaktiverte stempler, generelt indikert ved tallet 50, som tjener til å sentrere foringsrøret. De borehullaktiverte stempler eller sentreringsanordninger 50 er trukket inn i foringsrøret 60 mens det blir kjørt inn i brønnhullet som illustrert ved sentreringsanordningene 50 på figur 1, som er foran en aktivator eller skyver 82. Så snart foringsrøret 60 er passende plassert, blir sentreringsanordningene 50 utplassert slik at de stikker utover fra foringsrøret som illustrert bak aktivatoren på figur 1. Sentreringsanordningene 50 beveger forings-røret fra brønnhull veggen hvis foringsrøret 60 ligger an mot denne, eller hvis foringsrøret er innen en forutbestemt nærhet av veggen i brønnhullet W. Denne bevegelse bort fra veggen i borehullet vil dermed etablere et ringformet tomrom rundt foringsrøret 60. Sentreringsanordningene 50 holder avstanden mellom forings-røret 60 og veggene i brønnhullet W mens sement blir injisert inn i det ringformede tomrom for å sette foringsrøret 60. Stemplene blir imidlertid låst i en utskjøvet stilling, og vil dermed holde foringsrøret 60 sentrert selv om foringsrøret ikke er sementert. To avoid such a connection with non-productive zones, the wellbore is typically lined and cemented, and then perforated along the production zones. However, in the highly deviated areas of a wellbore, such as the radial section B and the horizontal section C of the wellbore, the casing tends to abut against the bottom wall of the wellbore, thus preventing cement from surrounding the casing so that it is left a void where wellbore fluid such as seawater can move along the wellbore and enter the casing far from the formation where it is produced. In the illustrated wellbore W, a casing string 60 is guided into the hole, which is separated from the walls of the wellbore by a plurality of downhole actuated rams, generally indicated at numeral 50, which serve to center the casing. The downhole activated pistons or centering devices 50 are pulled into the casing 60 as it is driven into the wellbore as illustrated by the centering devices 50 in Figure 1, which are in front of an activator or pusher 82. Once the casing 60 is suitably positioned, the centering devices 50 are deployed as that they protrude outwards from the casing as illustrated behind the activator in figure 1. The centering devices 50 move the casing from the wellbore wall if the casing 60 rests against it, or if the casing is within a predetermined proximity of the wall in the wellbore W. This movement away from the wall in the borehole will thus establish an annular void around the casing 60. The centering devices 50 maintain the distance between the casing 60 and the walls of the wellbore W while cement is injected into the annular void to set the casing 60. However, the pistons are locked in an extended position, and will thus keep the casing 60 centered even o m the casing is not cemented.

Sentreringsanordningene 50 er bedre illustrert på figur 2 og 3, hvor de er vist i hhv utskjøvet og tilbaketrukket stilling. Det henvises spesielt til figur 2, hvor sju sentreringsanordninger 50 er illustrert for å understøtte foringsrøret 60 bort fra veggene i brønnhullet W, skjønt bare fire er vist i kontakt med veggene i borehullet W. Man bør innse og forstå at sentreringsanordningene virker sammen for å sentrere forings-røret 60 i brønnhullet W. Plassering av sentreringsanordningene 50 i foringsrøret 60 kan anordnes i hvilken som helst av en stor variasjon av anordninger. Det er spesielt foretrukket at sentreringsanordningene 50 anordnes slik at de stikker utover fra alle sider av periferien på foringsrøret 60 slik at foringsrøret 60 kan løftes bort fra sideveggen av brønnhullet W uansett rotasjonsvinkelen for foringsrøret 60. Det er også foretrukket at sentreringsanordningene 50 er regelmessig atskilt langs forings-røret 60 slik at hele lengden av foringsrøret 60 blir sentrert. Avstanden mellom sentreringsanordningene og deres radiale orientering på foringsrøret vil variere, avhengig av omstendighetene under en spesiell komplettering. For eksempel, det kan tenkes at sentreringsanordningene plasseres bare i en radial orientering, eller bare ved endene av en seksjon av foringsrør. I søkerens samtidige US-PA 08/051 032 er det vis forskjellige anordninger for å montere sentreringsstempler i veggene av en rørstreng. The centering devices 50 are better illustrated in figures 2 and 3, where they are shown in respectively extended and retracted positions. Reference is made in particular to Figure 2, where seven centering devices 50 are illustrated to support the casing 60 away from the walls of the wellbore W, although only four are shown in contact with the walls of the borehole W. It should be realized and understood that the centering devices work together to center the casing 60 in the wellbore W. Placement of the centering devices 50 in the casing 60 can be arranged in any of a wide variety of arrangements. It is particularly preferred that the centering devices 50 are arranged so that they protrude from all sides of the periphery of the casing 60 so that the casing 60 can be lifted away from the side wall of the wellbore W regardless of the rotation angle of the casing 60. It is also preferred that the centering devices 50 are regularly spaced along the casing 60 so that the entire length of the casing 60 is centered. The distance between the centering devices and their radial orientation on the casing will vary, depending on the circumstances of a particular completion. For example, it is conceivable that the centering devices are placed only in a radial orientation, or only at the ends of a section of casing. In applicant's co-pending US-PA 08/051 032 there are several different devices for mounting centering stamps in the walls of a pipe string.

Det henvises igjen til figur 2 og 3, hvor de sju illustrerte sentreringsanordninger 50 er jevnt atskilt rundt foringsrøret 60. Når foringsrøret sentreres, skapes det et ringformet rom 70 rundt foringsrøret inne i brønnhullet. Foringsrøret 60 føres inn i brønnhullet med sentreringsanordningene 50 tilbaketrukket som illustrert på figur 3, hvilket tillater betydelig klaring rundt foringsrøret 60 og tillater foringsrøret 60 å følge kurver og svinger i brønnhullet W. Slike kurver og svinger oppstår spesielt i et meget avviksboret eller horisontalt hull. Med sentreringsanordningene 50 tilbaketrukket, kan foringsrøret 60 roteres og resiprokeres for å arbeide det inn i en passende posisjon inne i brønnhullet. De små dimensjoner av foringsrøret 60 med sentreringsanordningene 50 tilbaketrukket (figur 3) kan dessuten tillate at det føres inn i brønnhull som har en mindre dimensjon eller som har smalere fittings eller andre restriksjoner. Reference is made again to Figures 2 and 3, where the seven illustrated centering devices 50 are evenly spaced around the casing 60. When the casing is centered, an annular space 70 is created around the casing inside the wellbore. The casing 60 is fed into the wellbore with the centering devices 50 retracted as illustrated in Figure 3, which allows considerable clearance around the casing 60 and allows the casing 60 to follow curves and turns in the wellbore W. Such curves and turns occur especially in a very deviated or horizontal hole. With the centering devices 50 retracted, the casing 60 can be rotated and reciprocated to work it into a suitable position within the wellbore. The small dimensions of the casing 60 with the centering devices 50 retracted (Figure 3) may also allow it to be fed into wellbores that have a smaller dimension or that have narrower fittings or other restrictions.

På figur 2 og 3 og etterfølgende figurer, som skal forklares nedenfor, kan sentreringsanordningene 50 danne små bulede områder 80 på utsiden av foringsrøret 60. Det er å foretrekke at man ikke har noe som rager ut fra foringsrøret, for å minimalisere drag og potensielle oppheng mens man beveger rørstrengen. Som skal diskuteres nedenfor, blir imidlertid de buede områder 80 benyttet i noen utførelser, spesielt i foringsrør med liten diameter, som ofte brukes i horisontale hull når de fores. Man bør også innse at de bulede områder 80 er avrundet slik at de glir bedre langs veggene i borehullet, og at foringsrørstrengen 60 vil omfatte krageseksjoner 90 som vil strekke seg radialt lenger ut enn de buede områder (se figur 3). Krageseksj onene 90 danner således den maksimale ytre profil av foringsrørstrengen, selv når de bulede områder er til stede. Siden den utadgående utstrekning av de tilbaketrukne sentreringsanordninger 50 er innenfor den maksimale ytre profil av foringsrørstrengen 60, antas det at de minimaliserer problemene med å føre inn foringsrøret. In Figures 2 and 3 and subsequent figures, which will be explained below, the centering devices 50 may form small bulged areas 80 on the outside of the casing 60. It is preferable not to have anything protruding from the casing to minimize drag and potential hang-ups while moving the pipe string. However, as will be discussed below, the curved regions 80 are used in some embodiments, particularly in small diameter casings, which are often used in horizontal holes when lined. One should also realize that the curved areas 80 are rounded so that they slide better along the walls of the borehole, and that the casing string 60 will include collar sections 90 that will extend radially further out than the curved areas (see figure 3). The collar sections 90 thus form the maximum outer profile of the casing string, even when the bulged areas are present. Since the outward extension of the retracted centering devices 50 is within the maximum external profile of the casing string 60, it is believed that they minimize the problems of inserting the casing.

Det henvises igjen til figur 1, hvor en utplasseringsanordning eller skyver 82 som beveger seg fra toppen av foringsrøret til sin nedre ende er vist plassert inne i den horisontalt buede seksjon B av foringsrørstrengen. Utplasseringsanordningen 82 er dimensjonert til å skyve stemplene 50 fra en tilbaketrukket til en utskjøvet stilling. Det skal bemerkes at sentreringsanordningene eller stemplene 50 bak eller til venstre av skyveren 82 er i en utskjøvet stilling, siden de har vært engasjert av den avsmalnende nesedel 85 på skyveren. Den smalnede del 85 kommer i kontakt med de indre ender av stemplene, og skyver dem utover når stempelet beveger seg til legemet 83 har passert stemplene, hvoretter stemplene vil være fullt utskjøvet og låst i en utskjøvet stilling, som skal beskrives nedenfor. Sentreringsanordningene foran skyveren 82 er fremdeles i tilbaketrukket stilling, og følgelig er den sentrale del C av foringsrøret foran skyveren vist liggende på bunnsiden av borehullet. Den øvre vertikale seksjon A og den radiale seksjon B er vist sentrert idet stemplene 50 er utplassert til en utskjøvet stilling. Aktivatoranordningen som vist på figur 1 er en pumpbar aktivator eller utplasseringsanordning med et halerør 81 som strekker seg bakover fra hoveddelen av legemet 83 og tetter den bakre ende av anordningen til innsiden av foringsrøret, slik at anordningen kan skyves ned gjennom borestrengen 60 ved tilførsel av hydraulisk trykk. I tillegg kan aktivatoren føres inn i forings-rørstrengen på enden av en rørstreng, såsom et borerør eller oppkveilet rør, hvor kraften tilføres rørstrengen og dermed en aktiveringsanordning for å engasjere og skyve ut eller utplassere stemplene 50. Referring again to Figure 1, a deployer or pusher 82 which moves from the top of the casing to its lower end is shown positioned within the horizontally curved section B of the casing string. The deployment device 82 is sized to push the pistons 50 from a retracted to an extended position. It should be noted that the centering devices or pistons 50 behind or to the left of the pusher 82 are in an extended position, since they have been engaged by the tapered nose portion 85 of the pusher. The tapered portion 85 contacts the inner ends of the pistons and pushes them outward as the piston moves until the body 83 has passed the pistons, after which the pistons will be fully extended and locked in an extended position, as will be described below. The centering devices in front of the pusher 82 are still in the retracted position, and consequently the central part C of the casing in front of the pusher is shown lying on the bottom side of the borehole. The upper vertical section A and the radial section B are shown centered with the pistons 50 deployed to an extended position. The activator device as shown in Figure 1 is a pumpable activator or deployment device with a tail pipe 81 extending rearward from the main body 83 and sealing the rear end of the device to the inside of the casing so that the device can be pushed down through the drill string 60 by the supply of hydraulic Print. In addition, the activator can be fed into the casing string at the end of a pipe string, such as a drill pipe or coiled pipe, where power is applied to the pipe string and thus an actuation device to engage and push out or deploy the pistons 50.

Sentreringsanordningene eller stemplene kan ta mange former og fasonger, som er illustrert i søkerens samtidige US-PA 07/761 210.1 den foreliggende søknad, er stemplene eller sentreringsanordningene 50 vist på figur 4 og 5 som omfattende en eksplosiv ladning for å perforere formasjoner i borehullet. Det henvises først til figur 4, hvor sentreringsanordningen 50 har et sylindrisk eller i hovedsak sylindrisk løp eller stempel 12 som går glidbart inn i en utboring i en ring 14. Ringen 14 er skrudd inn i et gjenget hull 16 som strekker seg transversalt gjennom veggen av foringsrøret 60. En bulet eller avrundet ytre del 80 strekker seg litt utover forbi den ytre vegg av foringsrøret 60, men bare for å gi et tilstrekkelig sete for ringen 14 i det tynnveggede foringsrør med liten diameter, og er konstruert slik at den ytre forlengelse av den bulede del 80 ikke overskrider den maksimale profil av rør-strengen, som normalt ville representeres ved en ytre diameter av kragene 90 i foringsrørstrengen. Ringen 14 har en skulder 17 utformet på basen av den bulede ytre del 80, som danner en overflate for et sete inne i en tilpasset forsenket overflate på den ytre ende av det gjengede hull 16 i foringsrørveggen. Skulderen 17 danner en vertikal overflate på ringen, som passer mot den tilsvarende vertikale overflate på den ytre ende av hullet 16. En O-ring 18 er anordnet inne i et spor på skulderen 17 for å tette mellom skulderen 17 og en vertikal overflate på enden av hullet 16. Ringen 14 er anordnet slik at dens indre ende ikke strekker seg inn i det indre av foringsrøret 60. Stempelet 12 er anordnet for aksial bevegelse gjennom ringen 14 fra en tilbaketrukket stilling (figur 3 og 4) til en utskjøvet stilling (figur 2 og 5). Stempelet 12 og ringen 14 er montert i foringsrøret 60 slik at deres akser er på linje med hverandre og rettet radialt utover i forhold til aksen for foringsrøret 60. Stempelet 14 omfatter en plugg 19 som er festet til en innvendig utboring eller passasjevei 18 i stempelet, med skruegj enger 22. En ringformet pakning 21 er plassert mellom pluggen 19 og den indre ende av stempelet 12. Stempelet 12 som vist på figur 4 og 5 tjener også som et hus for en perforeringsanordning. Pluggen 19 er kalt en startplugg idet den bærer en anordning for å starte detonasjonen av en formet ladning i stempelet. Pluggen 19 fyller ikke hele passasjen 18, men har tilnærmet samme tykkelse som foringsrøret 60. Pluggen 19 omfatter videre en avrundet indre endeoverflate 25 og en flat fjern endeoverflate 24. Den rundede overflate 25 på den indre ende av pluggen 19 er anordnet for å lette bruken av en utplasseringsanordning for å skyve sentreringsanordningen 50 til en utskjøvet stilling. The centering devices or plungers can take many shapes and forms, as illustrated in applicant's co-pending US-PA 07/761 210.1 the present application, the plungers or centering devices 50 are shown in Figures 4 and 5 as comprising an explosive charge to perforate formations in the borehole. Reference is first made to figure 4, where the centering device 50 has a cylindrical or essentially cylindrical barrel or piston 12 which slides into a bore in a ring 14. The ring 14 is screwed into a threaded hole 16 which extends transversely through the wall of the casing 60. A bulged or rounded outer portion 80 extends slightly outward past the outer wall of the casing 60, but only to provide an adequate seat for the ring 14 in the small diameter thin-walled casing, and is constructed so that the outer extension of the bulged portion 80 does not exceed the maximum profile of the tubing string, which would normally be represented by an outer diameter of the collars 90 in the casing string. The ring 14 has a shoulder 17 formed on the base of the convex outer portion 80, which forms a surface for a seat within a suitably recessed surface on the outer end of the threaded hole 16 in the casing wall. The shoulder 17 forms a vertical surface on the ring, which fits against the corresponding vertical surface on the outer end of the hole 16. An O-ring 18 is arranged inside a groove on the shoulder 17 to seal between the shoulder 17 and a vertical surface on the end of the hole 16. The ring 14 is arranged so that its inner end does not extend into the interior of the casing 60. The piston 12 is arranged for axial movement through the ring 14 from a retracted position (Figures 3 and 4) to an extended position (Figure 2 and 5). The piston 12 and the ring 14 are mounted in the casing 60 so that their axes are aligned with each other and directed radially outward in relation to the axis of the casing 60. The piston 14 comprises a plug 19 which is attached to an internal bore or passageway 18 in the piston, with screw threads 22. An annular gasket 21 is placed between the plug 19 and the inner end of the piston 12. The piston 12 as shown in figures 4 and 5 also serves as a housing for a perforation device. The plug 19 is called a starter plug in that it carries a device for starting the detonation of a shaped charge in the piston. The plug 19 does not fill the entire passage 18, but has approximately the same thickness as the casing 60. The plug 19 further comprises a rounded inner end surface 25 and a flat distal end surface 24. The rounded surface 25 on the inner end of the plug 19 is arranged for ease of use of a deployment device to push the centering device 50 to an extended position.

Den fjerne ende 28 av stempelet 12 kan være skrånet eller avsmalnet innover for å lette installeringen av stempelet 12 i ringen 14. Stempelet 12 er montert i en sentral utboring i ringen 14, som fortrinnsvis er koaksial med åpningen 16 i foringsrøret 60, og blir holdt på plass av en snappring 29. Snappringen 29 er plassert i et snappringspor 31 som er frest inn i veggen av den indre utboring i ringen 14. The distal end 28 of the piston 12 may be beveled or tapered inward to facilitate installation of the piston 12 in the ring 14. The piston 12 is mounted in a central bore in the ring 14, which is preferably coaxial with the opening 16 in the casing 60, and is held in place by a snap ring 29. The snap ring 29 is placed in a snap ring groove 31 which is milled into the wall of the inner bore in the ring 14.

Stempelet 12 omfatter to radiale stempelspor 32 og 33 som er utformet i den ytre sylindriske overflate av stempelet 12. Det første av de to stempelspor er et perifert feste- eller låsespor 32 som er plassert nær den indre ende 27 av stempelet 12 for å engasjeres av snappringen 29 når stempelet er fullt utskjøvet. Det andre av de to spor er et perifert holdespor 33 som er plassert nær den fjerne ende 28 av sylinderen 12 for å engasjeres av snappringen 29 når stempelet er i den tilbaketrukne eller løpende stilling som vist på figur 4. Som stempelet 12 er illustrert på figur 5 i utskjøvet stilling, er snappringen 29 engasjert i det radiale låsespor 32. The piston 12 includes two radial piston grooves 32 and 33 which are formed in the outer cylindrical surface of the piston 12. The first of the two piston grooves is a peripheral fastening or locking groove 32 which is located near the inner end 27 of the piston 12 to be engaged by the snap ring 29 when the piston is fully extended. The other of the two grooves is a peripheral retaining groove 33 which is located near the distal end 28 of the cylinder 12 to be engaged by the snap ring 29 when the piston is in the retracted or running position as shown in Figure 4. As the piston 12 is illustrated in Figure 5 in the extended position, the snap ring 29 is engaged in the radial locking groove 32.

Snappringen 29 er laget av et sterkt og elastisk materiale, anordnet til å utvide seg inn i snappringsporet 31 når den tvinges utover, og til å falle sammen når den ikke er understøttet, inn i sporene 32 og 33 når den er på linje med disse. Snappringen 29 er elastisk som nevnt ovenfor, slik at den kan bøyes dypt inn i snappringsporene 31 for å gli langs det ytre av stempelet 12 og tillate stempelet 12 å bevege seg fra den tilbaketrukne stilling til den utskjøvete stilling. Snappringen 29 må også være sterk nok til å hindre at stempelet 12 beveger seg hvis det ikke er tilstrekkelig aktiveringskraft påtrykt stempelet 12 for å bøye snappringen 29 ut av holdesporet 33 og inn i snappringsporet 31 for å tillate stempelet 12 å bevege seg gjennom snappringen til den utskjøvete stilling. Stempel sporene 32 og 33 har en form som sammen med snappringen 29 tillater stempelet 12 å bevege seg i en retning men ikke i den andre. I den retning i hvilken snappringen 29 tillater bevegelse, krever snappringen 29 en aktiverings- eller utplasseringskraft av en viss størrelse før den vil tillate stempelet 12 å bevege seg. Størrelsen av aktiverings- eller utplasseringskraften avhenger av fjærkonstanten i snappringen 29, den relevante friksjonskraft mellom snappringen 29 og stempelet 12, formen av stempelsporet, og andre faktorer. En spesiell anordning av snappringen og sporene er vist i mer, detalj i søkerens samtidige US søknad serienr. OS/051 032, som er tatt med her som referanse. The snap ring 29 is made of a strong and elastic material, arranged to expand into the snap ring groove 31 when forced outwards, and to collapse when unsupported into the grooves 32 and 33 when aligned therewith. The snap ring 29 is elastic as mentioned above so that it can be bent deep into the snap ring grooves 31 to slide along the outside of the piston 12 and allow the piston 12 to move from the retracted position to the extended position. The snap ring 29 must also be strong enough to prevent the piston 12 from moving if there is insufficient actuation force applied to the piston 12 to bend the snap ring 29 out of the retaining groove 33 and into the snap ring groove 31 to allow the piston 12 to move through the snap ring to the deferred position. The piston grooves 32 and 33 have a shape which together with the snap ring 29 allows the piston 12 to move in one direction but not in the other. In the direction in which the snap ring 29 allows movement, the snap ring 29 requires an activation or deployment force of a certain magnitude before it will allow the piston 12 to move. The magnitude of the actuation or deployment force depends on the spring constant of the snap ring 29, the relevant frictional force between the snap ring 29 and the piston 12, the shape of the piston groove, and other factors. A particular arrangement of the snap ring and grooves is shown in more detail in applicant's contemporaneous US application serial no. OS/051 032, which is included here as a reference.

Så snart foringsrøret 60 er plassert i brønnhullet for permanent installasjon, blir stemplene utplassert til den utskjøvete stilling. Utplasseringsmetoden utgjør en utplasseringskraft på den indre ende av hvert stempel for å overvinne motstanden av snappringen i holdesporet 33 og forårsake at snappringen 29 rir opp og ut av holdesporet 33, hvoretter snappringen 29 blir skjøvet opp i snappringsporet 31 inne i ringen 14. Dette tillater stempelet å bevege seg ut i det ringformede rom i brønn-hullet. Så snart stempelet kommer i kontakt med brønnhull veggen, vil det løfte foringsrøret bort fra brønnhullet og sentrere foringsrøret til snappringen 29 kommer på linje med og utvider seg inn i låsesporet 32. Stempelet bør ha en slik lengde at stemplene kan bli fullt utplassert til låsesporet 32 mens det gir den maksimale mengde av sentrering. Når stemplene er fullt utplassert, vil den indre overflate 25 av pluggen 19 være i hovedsak klar for foringsrørets utboring for alle praktiske formål, og foringsrørets utboring skal være i hovedsak fullt åpen. Once the casing 60 is placed in the wellbore for permanent installation, the pistons are deployed to the extended position. The deployment method constitutes a deployment force on the inner end of each piston to overcome the resistance of the snap ring in the retaining groove 33 and cause the snap ring 29 to ride up and out of the retaining groove 33, after which the snap ring 29 is pushed up into the snap ring groove 31 inside the ring 14. This allows the piston to move out into the annular space in the well-hole. As soon as the piston makes contact with the wellbore wall, it will lift the casing away from the wellbore and center the casing until the snap ring 29 aligns with and expands into the locking groove 32. The piston should be of such length that the pistons can be fully deployed to the locking groove 32 while providing the maximum amount of centering. When the pistons are fully deployed, the inner surface 25 of the plug 19 will be substantially ready for the casing bore for all practical purposes, and the casing bore shall be substantially fully open.

Ringen 14 omfatter videre en tetteanordning for å danne en trykklett forsegling mellom stempelet 12 og ringen 14. Mer spesielt, ringen 14 omfatter to O-ringer 34 og 36, som er plassert på hver side av snappringen 29 i O-ringsporene 37 og 38. O-ringene 34 og 36 tetter det ytre av stempelet 12 for å hindre at fluid passerer fra en side av foringsrørveggen til den andre gjennom utboringen i ringen 14. O-ringene 34 og 36 må gli langs det ytre av stempelet 12 og passere de to stempelsporene 32 og 33 og samtidig holde en trykklett forsegling. Følgelig er det et trekk ved den foretrukne utførelse at mellomrommet mellom O-ringene 34 og 36 er slik at når stempelet 12 beveger seg gjennom utboringen i ringen 14 fra den tilbaketrukne stilling til den utskjøvete stilling, er en av O-ringene 34 eller 36 i tettende kontakt med en glatt ytre overflate av stempelet 12, mens den andre kan være overfor et av stempelsporene 32 og 33. The ring 14 further comprises a sealing device to form a pressure-tight seal between the piston 12 and the ring 14. More particularly, the ring 14 comprises two O-rings 34 and 36, which are placed on either side of the snap ring 29 in the O-ring grooves 37 and 38. The O-rings 34 and 36 seal the outside of the piston 12 to prevent fluid from passing from one side of the casing wall to the other through the bore in the ring 14. The O-rings 34 and 36 must slide along the outside of the piston 12 and pass the two piston grooves 32 and 33 and at the same time maintain a pressure-tight seal. Accordingly, it is a feature of the preferred embodiment that the space between the O-rings 34 and 36 is such that when the piston 12 moves through the bore in the ring 14 from the retracted position to the extended position, one of the O-rings 34 or 36 is in sealing contact with a smooth outer surface of the piston 12, while the other may be opposite one of the piston grooves 32 and 33.

Stempelet 12 omfatter videre en utad skrånende perifer kant 39 med forstørret diameter på sin indre ende 27, hvilken kant 39 er større enn utboringen i ringen 14 som mottar stempelet 12. Kanten 39 tjener således som en stopper mot ringen 14 for å begrense den utadgående bevegelse av stempelet 12. Den indre overflate av ringen 14 omfatter en skråkant 41 for å engasjere den utadskrånende perifere kant 39 på stempelet når den indre ende 27 av stempelet er tilnærmet på linje med den indre endeoverflate av ringen 14. Derfor, mens det utskjøvete stempel 12 er forsenket i ringen 14 og klar av den indre overflate av foringsrøret 60, vil den innadvendte avrundede overflate 25 av startpluggen strekke seg litt inn i utboringen i forings-røret for et formål som skal beskrives, slik at den er i det vesentlige klar av utboringen for å levne foringsrøråpningen helt åpen og tillate passering av utplasseringsanordningen 82 eller andre liknende anordninger såsom pakninger eller liknende, som ville passere gjennom utboringen i foringsrørstrengen. The piston 12 further comprises an outwardly sloping peripheral edge 39 with an enlarged diameter on its inner end 27, which edge 39 is larger than the bore in the ring 14 which receives the piston 12. The edge 39 thus serves as a stop against the ring 14 to limit the outward movement of the piston 12. The inner surface of the ring 14 includes a chamfer 41 to engage the outwardly sloping peripheral edge 39 of the piston when the inner end 27 of the piston is approximately aligned with the inner end surface of the ring 14. Therefore, while the extended piston 12 is countersunk in the ring 14 and clear of the inner surface of the casing 60, the inward rounded surface 25 of the starter plug will extend slightly into the bore in the casing for a purpose to be described, so that it is substantially clear of the bore to leave the casing opening fully open and allow the passage of the deployment device 82 or other similar devices such as gaskets or the like, which would fit re through the borehole in the casing string.

Som bemerket ovenfor i forbindelse med figur 1-3, er sentreringsanordningene 50 fra begynnelsen anordnet i tilbaketrukken stilling slik at foringsrøret 60 kan føres inn i brønnen uten drag og interferens fra sentreringsanordninger 50 som strekker seg utover. Snappringen 29 er engasjert inne i holdingssporet 33 for å holde stempelet i tilbaketrukket stilling til stempelet 12 beveges utover. Så snart forings-røret 60 er på plass i brønnhullet for permanent installasjon, blir stemplene 12 utplassert til den utskjøvete stilling. En utplasseringsanordning som skal diskuteres nedenfor, gir en utplasseringskraft på den indre ende av hvert stempel 12 for å overvinne motstanden av snappringen 29 i holdesporet 33 og forårsake at snappringen 29 beveger seg inn i snappringsporet 31 når den ytre overflate av stempelet 12 utvider snappringen utover. Utplasseringskraften beveger videre stempelet 12 radialt utover gjennom utboringen i ringen 14 slik at snappringen 29 rir over den ytre. overflate av.stempelet 12 for å engasjere låsesporet 32 og dermed feste stempelet i den utskjøvete posisjon. Når det er utskjøvet, går den indre ende av stempelet og den avrundede endeoverflate 25 av startpluggen 19 i hovedsak klar av foringsrørets utboring for å levne foringsrøret helt åpent for å føre verktøy eller utstyr gjennom. Uttrykket fullt åpen utboring, i sammenheng med oljefelt-terminologi, omfatter en slik situasjon som den foreliggende, hvor for praktiske formål utstyr kan bevege seg uhindret gjennom røret. I den foreliggende situasjon, er den avrundede ende 25 på pluggen 19 konstruert for å trenge inn i utboringen omkring 3,5 mm. Når stempelet er utskjøvet, blir denne inntrengning ytterligere redusert nåi utplasseringsanordningen 82 tvinger stempelet utover og deformerer den avrundede endeoverflate 25 på pluggen 19. Ethvert utstyr som kan passere gjennom en foringsrørstreng kan lett passere dette endeområde 25 når sentreringsanordningen er utplassert. As noted above in connection with Figures 1-3, the centering devices 50 are initially arranged in a retracted position so that the casing 60 can be fed into the well without drag and interference from the centering devices 50 extending outwards. The snap ring 29 is engaged inside the holding groove 33 to hold the piston in a retracted position until the piston 12 is moved outwards. As soon as the casing 60 is in place in the wellbore for permanent installation, the pistons 12 are deployed to the extended position. A deployment device to be discussed below provides a deployment force on the inner end of each piston 12 to overcome the resistance of the snap ring 29 in the retaining groove 33 and cause the snap ring 29 to move into the snap ring groove 31 as the outer surface of the piston 12 expands the snap ring outward. The deployment force further moves the piston 12 radially outwards through the bore in the ring 14 so that the snap ring 29 rides over the outer one. surface of the piston 12 to engage the locking groove 32 and thereby secure the piston in the extended position. When extended, the inner end of the piston and the rounded end surface 25 of the starter plug 19 substantially clears the casing bore to leave the casing fully open for passing tools or equipment through. The term fully open drilling, in the context of oilfield terminology, encompasses such a situation as the present, where for practical purposes equipment can move unhindered through the pipe. In the present situation, the rounded end 25 of the plug 19 is designed to penetrate the bore about 3.5 mm. When the plunger is extended, this penetration is further reduced as the deployment device 82 forces the plunger outward and deforms the rounded end surface 25 of the plug 19. Any equipment that can pass through a casing string can easily pass this end area 25 when the centering device is deployed.

Som illustrert på figur 2 og 3, er foringsrøret 60 og sentreringsanordningene 50 valgt basert på størrelsen av brønnhullet W slik at stemplene 12 kan gå helt ut til den utskjøvete stilling og komme i kontakt med borehullveggen rundt det meste av foringsrøret 60. Følgelig, under utplassering av stempelet 12, er utplasseringskraften forventet å bevege stemplene 12 til deres fullt utskjøvete stilling hvor snappringen 29 vil snappe inn i festesporet 32 når stempelet 12 beveger seg til den helt utskjøvete posisjon. Festesporet 32 har skarpe kanter slik at snappringene river dypt inn i sporet for å hindre snappringen fra å bli utvidet og således hindre at stempelet 12 trekkes tilbake inn i foringsrøret 60. As illustrated in Figures 2 and 3, the casing 60 and centering devices 50 are selected based on the size of the wellbore W so that the pistons 12 can fully extend to the extended position and contact the wellbore wall around most of the casing 60. Consequently, during deployment of the piston 12, the deployment force is expected to move the pistons 12 to their fully extended position where the snap ring 29 will snap into the retaining groove 32 as the piston 12 moves to the fully extended position. The fastening groove 32 has sharp edges so that the snap rings tear deeply into the groove to prevent the snap ring from being expanded and thus prevent the piston 12 from being pulled back into the casing 60.

Omtrent samtidig som snappringen 29 engasjerer festesporet 32, kommer den utadskrånende forstørrede kant 39 av stempelet 12 i kontakt med den skrå kant 41 av ringen 14 for å stoppe den utadgående bevegelse av stempelet 12. Følgelig, så snart snappringen 29 snapper inn i festesporet 32, kan ikke stempelet 12 bevege seg videre utover, og kan ikke bli trukket tilbake. At about the same time that the snap ring 29 engages the retaining groove 32, the outwardly sloping enlarged edge 39 of the piston 12 contacts the beveled edge 41 of the ring 14 to stop the outward movement of the piston 12. Accordingly, as soon as the snap ring 29 snaps into the retaining groove 32, the piston 12 cannot move further outwards, and cannot be withdrawn.

Det henvises fortsatt til figur 4, hvor den innvendige utboring 18 i stempelet 12 er vist med en formet ladmngsinnsats installert i det. Den formede ladningsinnsats omfatter en koppformet kardesk eller bærer 46 som er dimensjonert til å passe inn i utboringen 18 i stempelet 12. En låsemasse brukes til å holde kardesken 46 i hulrommet i stempelet. Bæreren 46 ligger an mot en skulder 47 i stempelutboringen 18, hvor skulderen 47 er enden på gjengene 22 som er skåret inn i utboringen 18 i stempelet ved dets indre ende for å motta pluggen 19. Et antenningshull 48 er utformet i den indre vegg 49 av den koppformede bærer 46. En tynn metallfolie 51 er plassert over den ytre overflate av hullet 48 som vender mot pluggen 19. Ved den fjerne ende av stempelet 12, er det en ytre endekette 54 montert inne i en forsenket skulder 45, og blir holdt på plass ved en presstilpasning og en låsemasse. En formet ladning 58 er plassert i kardesken 46 ved en konisk fordypning og metallforing 59 i den fjerne ende av overflaten på den formede ladning som vender utover. Reference is still made to Figure 4, where the internal bore 18 in the piston 12 is shown with a shaped charging insert installed therein. The shaped charge insert comprises a cup-shaped card plate or carrier 46 which is dimensioned to fit into the bore 18 in the piston 12. A locking mass is used to hold the card plate 46 in the cavity of the piston. The carrier 46 rests against a shoulder 47 in the piston bore 18, the shoulder 47 being the end of the threads 22 which are cut into the bore 18 in the piston at its inner end to receive the plug 19. An ignition hole 48 is formed in the inner wall 49 of the cup-shaped carrier 46. A thin metal foil 51 is placed over the outer surface of the hole 48 facing the plug 19. At the far end of the piston 12, there is an outer end chain 54 mounted inside a recessed shoulder 45, and is held on space by a press fit and a locking mass. A shaped charge 58 is housed in the card case 46 by a conical recess and metal liner 59 at the far end of the outward facing surface of the shaped charge.

Den motsatt indre ende av stempelet 12 har pluggen 19 som ligger rundt den indre ende. Pluggen 19 har en sylindrisk forsenkning 62 som er utformet fra innsiden av pluggen 19 for å motta et detonatorskjell eller kopp 64. Skjellet 64 blir holdt på plass inne i forsenkningen 62 ved hjelp av en gjengelåsemasse, trykktilpasning eller liknende. På den avrundede ytre overflate 25 av pluggen 19 og i sentrum av pluggen 19, er det utformet en forsenkning 66 i den ytre veggoverflate 25 motsatt forsenkningen 62 på innsiden av pluggen 19. Forsenkningen 66 kan for eksempel være 4,75 mm i diameter og 1 mm dyp for å levne et integrert brekkskiveområde 68 utformet mellom forsenkningene 62 og 66. Brekkskiven kan være i størrelsesorden 0,7 mm tykk. Skjellet 64 som er sammenstilt inne i fordypningen 62 har i sin innvendige utboring et detoneringssystem som består av et luftrom 70, en primær ladning bestående av et lag av blyazid 72, og en basisladning bestående av et lag av RDX sprengstoff 74. Typiske primærladninger er av blyazid, blystyfanat, diazodinitrofenol, kvikksølvfulminat og nitromannitt. Blandinger av diazodinitrofenol kaliumklorat, nitromannitt/diazodinitrofenol og blyazid/blystyfanat eller et lag av en blanding av blystyfanat kan plasseres over blyazid. The opposite inner end of the piston 12 has the plug 19 which lies around the inner end. The plug 19 has a cylindrical recess 62 which is formed from the inside of the plug 19 to receive a detonator shell or cup 64. The shell 64 is held in place within the recess 62 by means of a thread locking compound, press fit or the like. On the rounded outer surface 25 of the plug 19 and in the center of the plug 19, a recess 66 is formed in the outer wall surface 25 opposite the recess 62 on the inside of the plug 19. The recess 66 can be, for example, 4.75 mm in diameter and 1 mm deep to leave an integral break disc area 68 formed between the recesses 62 and 66. The break disc can be on the order of 0.7 mm thick. The shell 64 assembled inside the recess 62 has in its internal bore a detonation system consisting of an air space 70, a primary charge consisting of a layer of lead azide 72, and a base charge consisting of a layer of RDX explosive 74. Typical primary charges are of lead azide, lead styphanate, diazodinitrophenol, mercury fulminate and nitromannite. Mixtures of diazodinitrophenol potassium chlorate, nitromannite/diazodinitrophenol and lead azide/lead styphanate or a layer of a mixture of lead styphanate can be placed over lead azide.

En alternativ anordning av en bruddskive på figur 5 omfatter et sirkel spor 61 utformet innover i pluggen 19 på hver side av skiven 68. For å gi plass for dette spor 61, er bruddskiven 68 laget tykkere for å unngå en unødig svekkelse av integriteten til barrieren 68 som beskytter detonatorskjellet 64. Ved å underkutte sirkelsporet eller kanten 61 rundt omkretsen av bruddskiven 68, vil bruddskiven 68 gi etter mer forutsigbart enn om man stoler bare på normal ettergivning av metallet mellom forsenkningene 66 og 62. Dette gir i sin tur startpålitelighet til trykkbølge-detoneringsprosessen. Man kan også benytte en tykkere skive 68 mellom forsenkningene 66 og 62 for å beskytte detonatoren mot utilsiktet aktivering av bevegelse av en stempelaktiverings- eller utplasseringsanordning 82 gjennom foringsrøret. An alternative arrangement of a rupture disc in figure 5 comprises a circular groove 61 formed inwardly in the plug 19 on each side of the disc 68. To make room for this groove 61, the rupture disc 68 is made thicker to avoid an unnecessary weakening of the integrity of the barrier 68 which protects the detonator shell 64. By undercutting the circular groove or rim 61 around the perimeter of the rupture disk 68, the rupture disk 68 will yield more predictably than if one relies only on the normal yielding of the metal between the recesses 66 and 62. This in turn provides initial reliability to the pressure wave - the detonation process. A thicker disc 68 may also be used between the recesses 66 and 62 to protect the detonator from inadvertent activation by movement of a piston activation or deployment device 82 through the casing.

På figur 5 er sentreringsstempelet 12 vist forflyttet til en utskjøvet og låst stilling hvor den fjerne ende 28 av stempelet er i kontakt med borehullveggen. En utplasseringsanordning 82, såsom den som er vist på figur 1, er beveget gjennom den indre utboring i foringsrøret for å komme i kontakt med den ytre overflate 25 på pluggen 19 på den indre ende av stempelet. Når utplasseringsanordningen 82 passerer over posisjonen til foringsrørstrengen hvor sylinderen er plassert, blir sylinderen tvunget utover med tilstrekkelig kraft til å overvinne motstanden av snappringen 29 i holdesporet 33. Denne kraft forårsaker at snappringen beveger seg oppover og utvider seg utover i sporet 31 mens den utvider seg over den ytre overflate av stempelet 12. Stempelet fortsetter sin bevegelse til den skrånende forstørrede del 39 på stempelet 12 ligger an mot en tilsvarende skrå overflate 41 på ringen 14, hvoretter stempelet 12 blir plassert slik at snappringen 29 trekker seg inn i låsesporet 32 for å holde den utskjøvete sylinder 12 i en forutbestemt fast posisjon. Ved dette punkt vil utplasseringsanordningen 82 (figur 1) ha passert det utskjøvete stempel 12 og fortsatt nedover gjennom foringsrørstrengen. In Figure 5, the centering piston 12 is shown moved to an extended and locked position where the far end 28 of the piston is in contact with the borehole wall. A deployment device 82, such as that shown in Figure 1, is moved through the inner bore in the casing to engage the outer surface 25 of the plug 19 on the inner end of the piston. As the deployer 82 passes over the position of the casing string where the cylinder is located, the cylinder is forced outward with sufficient force to overcome the resistance of the snap ring 29 in the retaining groove 33. This force causes the snap ring to move upward and expand outward in the groove 31 as it expands over the outer surface of the piston 12. The piston continues its movement until the inclined enlarged portion 39 of the piston 12 abuts a correspondingly inclined surface 41 of the ring 14, after which the piston 12 is positioned so that the snap ring 29 retracts into the locking groove 32 to holding the extended cylinder 12 in a predetermined fixed position. At this point, the deployment device 82 (Figure 1) will have passed the extended piston 12 and continued downward through the casing string.

Pluggen 19 ved den indre ende av stempelet 12 er anordnet slik at den strekker seg litt inn i den indre utboring av foringsrørstrengen, slik at når utplasseringsanordningen 82 passerer pluggen 19, vil den avrundede overflate 25 lede utplasseringsanordningen forbi pluggen 19. Pluggen 19 er av et materiale som er bløtt nok til å bli litt deformert ved passering av utplasseringspluggen, og er også dimensjonert slik at gummipakningsdelen 81 på baksiden av utplasseringspluggen er til en viss grad deformerbar for å tillate dens passering. Pluggen 19 er anordnet slik at deformasjonen av den buede overflate 25 ikke brekker bruddskivedelen 68 som er utformet mellom det ytre hulrom 66 og det indre hulrom 62 i detonatoranordningén. Det skal også bemerkes at det eksplosive materiale 72 er i en avstand fra enden på pluggen 19. Passering av utplasseringsanordningen 82 gjennom den indre utboring i foringsrøret 60 vil således ikke forårsake tilstrekkelig de formering av pluggen 19 til å bringe bruddskiven 68 i kontakt med det eksplosive materiale 72. Så snart stempelet er utskjøvet og låst i sin forutbestemte faste posisjon som vist på figur 5, er perforeringsapparatet nå på plass for å tillate perforering av den formasjon som borehullet gjennomskjærer. Det skal bemerkes, at alternativt kan stempelet 12 utplasseres ved utøvelse av et hydraulisk trykk på det indre av foringsrørstrengen, som frembringer en kraft som utøves mot den indre ende av stempelet for å bevege stempelet utover. The plug 19 at the inner end of the piston 12 is arranged so that it extends slightly into the inner bore of the casing string, so that when the deployment device 82 passes the plug 19, the rounded surface 25 will guide the deployment device past the plug 19. The plug 19 is of a material that is soft enough to be slightly deformed by the passage of the deployment plug, and is also sized so that the rubber gasket portion 81 on the back of the deployment plug is somewhat deformable to allow its passage. The plug 19 is arranged so that the deformation of the curved surface 25 does not break the rupture disk part 68 which is formed between the outer cavity 66 and the inner cavity 62 in the detonator device. It should also be noted that the explosive material 72 is at a distance from the end of the plug 19. Thus, passing the deployment device 82 through the internal bore in the casing 60 will not cause sufficient expansion of the plug 19 to bring the rupture disk 68 into contact with the explosive material 72. Once the piston is extended and locked in its predetermined fixed position as shown in Figure 5, the perforating apparatus is now in place to permit perforation of the formation that the wellbore intersects. It should be noted that alternatively, the piston 12 can be deployed by applying a hydraulic pressure to the interior of the casing string, which produces a force which is exerted against the inner end of the piston to move the piston outward.

Det skal bemerkes at en spesiell fordel med det apparat som er beskrevet her er at sentreringsstempelet og ringen 14 som fører stempelet, når de er anordnet, kan sammenstilles i foringsrørstrengen like før foringsrøret føres inn i borehullet W. Følgelig, håndtering av foringsrøret opp til det punkt det blir installert i borehullet, er ikke utsatt for den fare som kunne bli forårsaket ved å ha eksplosive anordninger installert under skipning og håndtering av foringsrøret før installasjonen. Det skal også bemerkes at det ikke er noen anordning tilstede i systemet som er beskrevet hittil som kan starte den eksplosive anordning inne i stempelet, slik at håndtering i den konfigurasjon som er beskrevet ovenfor er ansett for trygg, og betyr ingen fare for personell som installerer anordninger i foringsrøret eller installerer foringsrøret i borehullet. It should be noted that a particular advantage of the apparatus described herein is that the centering piston and the ring 14 which guides the piston, when provided, can be assembled in the casing string just before the casing is introduced into the wellbore W. Accordingly, handling of the casing up to the point it is installed in the borehole, is not exposed to the danger that could be caused by having explosive devices installed during shipping and handling of the casing prior to installation. It should also be noted that there is no device present in the system described so far that could initiate the explosive device inside the piston, so that handling in the configuration described above is considered safe, and poses no danger to installation personnel devices in the casing or installs the casing in the borehole.

Det henvises nå til figur 6, som viser foringsrøret 60 ført inn i en brønn. Sentreringsanordningene er vist utplassert ved hjelp av en pumpbar aktivatoranordning 82 som den som er vist på figur 1, eller ved tilføring av hydraulisk trykk til forings-rørstrengen på overflaten. Dette er oppnådd ved å stenge en ventil ved basen av foringsrørstrengen og å tilføre den nødvendige aktiverings- eller utplasseirngskraft som er nødvendig for å bevege stemplene fra den tilbaketrukne stilling til den utplasserte stilling. Følgelig, pumper eller andre trykkgenererende mekanismer vil frembringe den nødvendige utplasseringskraft for stemplene. Reference is now made to Figure 6, which shows the casing 60 led into a well. The centering devices are shown deployed by means of a pumpable activator device 82 such as that shown in Figure 1, or by applying hydraulic pressure to the casing string at the surface. This is accomplished by closing a valve at the base of the casing string and applying the necessary actuation or deployment force necessary to move the pistons from the retracted position to the deployed position. Accordingly, pumps or other pressure generating mechanisms will produce the necessary deployment force for the pistons.

Så snart foringsrøret er sentrert inne i brønnhullet, kan sement injiseres i ringrommet og herdes rundt hele den ytre periferi av foringsrøret, over et passende intervall av foringsrøret, for å tette foringsrøret fra formasjonen. Som foreslått av den foreliggende oppfinnelse, er foringsrørstrengen ved sentreringssystemet som beskrevet, anordnet slik at de deler av brønnhullet hvor man ønsker å ha sentrering bare virker for sentreringsanordningene, og sentreringsanordningene er ikke utformet til å frembringe en perforeringsfunksjon. Innenfor en sone motsatt formasjonen F som vist på figur 6, hvor det er ønskelig å åpne foringsrøret for å tillate gjenvinning av fluid fra formasjonen inn i foringsrørstrengen og å perforere formasjonen, er imidlertid sentreringsanordningene av den type som er vist på figur 4 og 5, som omfatter en formet ladning eller liknende for å perforere formasjonen som skal produseres. Once the casing is centered within the wellbore, cement can be injected into the annulus and cured around the entire outer periphery of the casing, over a suitable interval of the casing, to seal the casing from the formation. As proposed by the present invention, the casing string at the centering system as described is arranged so that the parts of the wellbore where centering is desired only work for the centering devices, and the centering devices are not designed to produce a perforation function. However, within a zone opposite the formation F as shown in Figure 6, where it is desirable to open the casing to allow recovery of fluid from the formation into the casing string and to perforate the formation, the centering devices are of the type shown in Figures 4 and 5, comprising a shaped charge or the like to perforate the formation to be produced.

Ved begynnelsen av installasjonen av foringsrøret i brønnhullet, er det viktig å merke seg at sentreringsanordninger som ikke er utplassert tillater at foringsrøret roteres og resiprokeres slik at det kan arbeides forbi trange områder eller andre hindringer i hullet. Disse tilbaketrukne sentreringsanordninger 50 forstyrrer heller ikke fluidbanen gjennom foringsrørstrengen, slik at fluid kan sirkuleres gjennom foringsrøret for å fjerne borkaks fra enden av foringsrørstrengen. Foringsrørets indre kan også utstyres med fluid som er mindre tette enn brønnhullfluidet, i ringrommet, og forårsake at foringsrørstrengen flyter. Det er klart at sentreringsanordningene 50 ifølge den foreliggende oppfinnelse tillater flere fremgangsmåter for å installere foringsrøret i dets ønskede plass i brønnhullet. At the beginning of the installation of the casing in the wellbore, it is important to note that centering devices that are not deployed allow the casing to be rotated and reciprocated so that it can be worked past narrow areas or other obstructions in the hole. These retracted centering devices 50 also do not disturb the fluid path through the casing string so that fluid can be circulated through the casing to remove cuttings from the end of the casing string. The interior of the casing can also be equipped with fluid that is less dense than the wellbore fluid, in the annulus, causing the casing string to float. It is clear that the centering devices 50 of the present invention allow for several methods of installing the casing in its desired location in the wellbore.

Så snart foringsrøret 60 er i en passende posisjon, blir sentreringsanordningene utplassert for å sentrere foringsrøret. Som diskutert ovenfor, er det flere fremgangsmåter for å utplassere sentreringsanordningene. Så snart stemplene er utplassert og snappringene har festet dem i den utskjøvete faste posisjon hvor de stikker utover mot veggen i brønnhullet, kan sementen injiseres med kjente teknikker i ringrommet som er utformet ved sentrering av foringsrøret inne i borehullet. Once the casing 60 is in a suitable position, the centering devices are deployed to center the casing. As discussed above, there are several methods of deploying the centering devices. As soon as the pistons are deployed and the snap rings have fixed them in the extended fixed position where they protrude towards the wall of the wellbore, the cement can be injected by known techniques into the annulus formed by centering the casing inside the borehole.

Sementen rundt foringsrøret 60 kan gis tid til å størkne mens produksjonsstrengen blir sammenstilt og installert i foringsrøret. Det er viktig å bemerke, at ved dette punkt i prosessen med å etablere brønnen, er foringsrøret og brønnhullet forseglet fra formasjonen. Følgelig er det ennå ikke noe problem med å styre trykket i formasjonen eller med tap av trykkontrollfluid inn i formasjonen. I en konvensjonell kompletteringsprosess, blir perforeringsstrengen sammenstilt for å skape perfo-reringer i foringsrøret nær den hydrokarbon-førende sone. Følgelig, er fluid med høy tetthet anordnet i brønnhullet og produksjonsstrengen for å opprettholde et tilstrekkelig trykk mot påvirkningen av formasjonstrykket for å unngå en utblås-ningssituasjon. Mens produksjonsstrengen blir sammenstilt og ført inn i brønnhullet kan noe av brønnhullfluidene, i en overbalansesituasjon, bli tvunget inn i formasjonen. Følgelig må produksjonsstrengen installeres raskt for å begynne produksjon av brønnen så snart brønnen er perforert. Med den foreliggende oppfinnelse er imidlertid slike problemer unngått. Så snart foringsrøret er satt på plass, kan produksjonsstrengen sammenstilles og installeres i foringsrøret før foringsrøret åpnes og perforering av formasjonen utføres. Hvis produksjonsstrengen allerede er på plass i brønnen, er det allerede tilstrekkelig kontroller tilstede på overflaten for å hindre en utblåsning, slik at foringsrøret og produksjonsstrengen kan bli i en underbalansetilstand. Produksjonen kan således begynne når kommunikasjon er etablert med formasjonen, såsom ved perforering. Følgelig blir brønnen bragt på linjen på en mer kontrollert måte. The cement around the casing 60 can be allowed time to solidify while the production string is assembled and installed in the casing. It is important to note that at this point in the process of establishing the well, the casing and wellbore are sealed from the formation. Consequently, there is still no problem with controlling the pressure in the formation or with loss of pressure control fluid into the formation. In a conventional completion process, the perforation string is assembled to create perforations in the casing near the hydrocarbon-bearing zone. Accordingly, high density fluid is provided in the wellbore and production string to maintain a sufficient pressure against the influence of the formation pressure to avoid a blowout situation. While the production string is assembled and fed into the wellbore, some of the wellbore fluids may, in an overbalance situation, be forced into the formation. Consequently, the production string must be installed quickly to begin production of the well as soon as the well is perforated. With the present invention, however, such problems are avoided. Once the casing is in place, the production string can be assembled and installed in the casing before the casing is opened and perforation of the formation is performed. If the production string is already in place in the well, sufficient controls are already present at the surface to prevent a blowout, allowing the casing and production string to remain in an under-equilibrium state. Production can thus begin when communication is established with the formation, such as by perforating. Consequently, the well is brought on line in a more controlled manner.

Figur 6 viser et apparat og et system for å aktivere detonatorene inne i detonatorskjellet 64 (figur 5) i stemplene, for å avfyre de formede ladninger og trenge gjennom formasjonen. En rørstreng med liten diameter, såsom et produksjonsrør 76 eller oppkveilet rør føres inn i det indre av foringsrørstrengen etter at sentreringsanordningene 50 er utplassert. Foringsrøret kan være sementert eller ikke-sementert på plass. En detonerende lunte 84 kan være forinstallert i den nedre ende av rørstrengen 76 og ført inn i brønnen sammen med rørstrengen. Alternativt kan rørstrengen plasseres i foringsrørstrengen, og den detonerende lunte ført inn i rørstrengen. I sistnevnte tilfelle, for å sette den detonerende lunte 84 på plass, kunne bunnen av rørstrengen være utstyrt med en låsemekanisme 93. Etterat røret 76 er ført inn i foringsrørstrengen, kan en synkestav med den detonerende lunte hengende etter, senkes ned i rørstrengen og låses inne i røret. Alternativt kan en innretning pumpes til låsen 93 med en detonerende lunte hengende etter. Et per-foreringshode 89 ville bli ført ved den etterfølgende, øvre ende av den detonerende lunte 84 for å frembringe en anordning for å starte den detonerende lunte. Perforeirngshodet ville normalt bruke en detonator aktivert ved elektriske, mekaniske eller hydrauliske midler. Så snart røret er ført, kan en produksjonspakning 86 settes inn. På dette tidspunkt kan man droppe en synkestav 91 som ville slå mot perforeringshodet og derved starte den detonerende lunte. Alternativt kan en trådlinje brukes til å operere perforeringshodet eller på annen måte starte den detonerende lunte. Så snart den detonerende lunte er startet, resulterer den i utvikling og forplantning av en trykkbølge inne i rørstrengen 76. Denne trykkbølge blir så kommunisert gjennom fluidet i røret 76 og foringsrøret 60 til pluggen 19 ved den indre ende av sylindrene 12. Om nødvendig, kan rørstrengen Figure 6 shows an apparatus and system for activating the detonators within the detonator shell 64 (Figure 5) in the pistons to fire the shaped charges and penetrate the formation. A small diameter tubing string, such as a production tubing 76 or coiled tubing, is fed into the interior of the casing string after the centering devices 50 are deployed. The casing may be cemented or uncemented in place. A detonating fuse 84 may be pre-installed at the lower end of the pipe string 76 and introduced into the well together with the pipe string. Alternatively, the pipe string can be placed in the casing string, and the detonating fuse introduced into the pipe string. In the latter case, in order to set the detonating fuse 84 in place, the bottom of the tubing string could be provided with a locking mechanism 93. After the tubing 76 is inserted into the casing string, a sinking rod with the detonating fuse trailing behind can be lowered into the tubing string and locked inside the tube. Alternatively, a device can be pumped to the lock 93 with a detonating fuse trailing behind. A perforating head 89 would be carried at the trailing, upper end of the detonating fuse 84 to provide a means for initiating the detonating fuse. The perforating head would normally use a detonator activated by electrical, mechanical or hydraulic means. As soon as the pipe is routed, a production packing 86 can be inserted. At this point one can drop a sinking rod 91 which would strike the perforating head and thereby start the detonating fuse. Alternatively, a wire line may be used to operate the perforating head or otherwise initiate the detonating fuse. Once the detonating fuse is initiated, it results in the development and propagation of a pressure wave within the tube string 76. This pressure wave is then communicated through the fluid in the tube 76 and the casing 60 to the plug 19 at the inner end of the cylinders 12. If necessary, the the pipe string

76 sentreres i foringsrøret ved hjelp av konvensjonelle sentreringsanordninger 78. Sentrering av rørstrengen 76 i foringsrørstrengen kan være viktig, tatt i betraktning viktigheten av å forplante en trykkbølge til sylindrene 12 på alle sider slik at kraften av denne trykkbølge er tilstrekkelig til å bryte skiven 68 i pluggen 19. Denne 76 is centered in the casing using conventional centering devices 78. Centering the tubing string 76 in the casing string may be important, considering the importance of propagating a pressure wave to the cylinders 12 on all sides so that the force of this pressure wave is sufficient to break the disc 68 in the plug 19. This one

sprekking av skiven 68 vil sekvensielt starte kruttladningene 72 og 74 inne i skjellet 64 som er plassert i pluggen 19. Tester har vist at startingen av detonatoren vil finne sted uten anordning av et luftrom 70 i skjellet 64 ved å lokalisere kruttladningene nær bruddskiven 68. Mengden av trykk som er nødvendig for å bryte skiven økes når luftrommet er eliminert, slik at kruttet kommer i kontakt med skiven, imidlertid detonering vil finne sted. Man tror at prinsippet bak detoneringen er en adiabatisk kompresjon inne i skallet 64 som er tilstrekkelig til å starte kruttladningene 72, 74 der inne. Det synes derfor bare å være nødvendig å generere tilstrekkelig trykk inne i det indre av foringsrøret for å forårsake at bruddskiven 68 sprekker, som dermed vil starte detonatoren inne i skjellet 64. Når en formet ladning er tilstede i stempelet 12, blir start av detonatoren kommunisert gjennom åpningen 48 inne i bæreren 46 for å detonere den formede ladning 58. Denne detonasjon produserer en gjennomtrekningskraft som blir direkte påtrykt formasjonen F, slik at hele den utadrettede energi i den formede ladning blir anvendt til perforering og frakturering av formasjonen. bursting the disk 68 will sequentially initiate the gunpowder charges 72 and 74 inside the shell 64 which is placed in the plug 19. Tests have shown that the initiation of the detonator will take place without the provision of an air space 70 in the shell 64 by locating the gunpowder charges close to the rupture disk 68. The quantity of pressure necessary to break the disk is increased when the air space is eliminated, so that the gunpowder contacts the disk, however, detonation will take place. It is believed that the principle behind the detonation is an adiabatic compression within the shell 64 which is sufficient to initiate the gunpowder charges 72, 74 therein. It therefore seems only necessary to generate sufficient pressure within the interior of the casing to cause the rupture disk 68 to rupture, which will thereby initiate the detonator within the shell 64. When a shaped charge is present in the piston 12, initiation of the detonator is communicated through the opening 48 inside the carrier 46 to detonate the shaped charge 58. This detonation produces a penetration force which is directly applied to the formation F, so that the entire outward directed energy in the shaped charge is used for perforating and fracturing the formation.

I den konfigurasjon som er vist på figur 6, vil røret 76 med mindre diameter, som huser den detonerende lunte, være utstyrt med spor eller hull i den ytre vegg for å lette overføring av trykkbølgen som kommer fra den detonerende lunte til perfo-reringssylindrene 12. Eksperimenter har imidlertid vist at en trykkbølge kan forplantes gjennom veggene av tette rør, som er tilstrekkelig til å starte detonatorene inne i pluggen 19 i sylindrene 12. Systemet som vist på figur 6 med en produksjonspakning 86 satt på plass vil tillate at komplettering finner sted med et underbalansert fluid i rørstrengen, slik at, etter perforering av formasjonen F, kan fluid lett mottas i foringsrørstrengen gjennom den nå åpne sylinder 12 og derfra inn i produksjonsrøret 6 for transport til overflaten. In the configuration shown in Figure 6, the smaller diameter tube 76 housing the detonating fuse will be provided with grooves or holes in the outer wall to facilitate transmission of the pressure wave emanating from the detonating fuse to the perforating cylinders 12 However, experiments have shown that a pressure wave can be propagated through the walls of tight tubes, which is sufficient to initiate the detonators inside the plug 19 of the cylinders 12. The system shown in Figure 6 with a production packing 86 in place will allow completion to take place with an underbalanced fluid in the tubing string so that, after perforating the formation F, fluid can easily be received in the casing string through the now open cylinder 12 and thence into the production tubing 6 for transport to the surface.

Det henvises nå til figur 7 og 8, hvor et alternativt system for detonering av perfo-ratørene omfatter en nedpumpningsanordning for å plassere en detonerende lunte inne i det indre av en foringsrørstreng. Et viktig trekk ved dette sentrerings- og perforeringssystem er at perforatørene ikke er funksjonelt armert når de installeres i foringsrørstrengen, og heller ikke når de plasseres i borehullet, idet en startkilde ikke er anordnet. Det er således en anordning for å starte perforatørene etter at de er plassert inne i brønnhullet. I denne utførelse, er det igjen anordnet en detonerende lunte for å generere en trykkbølge som i sin tur sprekker den beskyttelsesmembran eller skive 68 på enden av pluggen 19 inne i perforeringssylinderen 12, hvor en slik sprekking av membranen forårsaker at detonatorens sprengstoff avfyres. Avfyring av detonatorens sprengstoff vil starte avfyring av den formede ladning. Den detonerende lunte 104 bæres i et hus 94 som er festet på en forskyvningsplugg 96. Pluggen 96 kan pumpes ned bak sement som blir injisert i ringrommet for å isolere foringsrørstrengen fra formasjonen. Den detonerende lunte 104 er vist på figur 7 oppkveilet inne i huset 94 som er utløsbart festet på en nedpumpningsplugg 96. En elektrisk ledning eller liknende 98 som er festet på huset 94 blir trukket inn i foringsrørstrengen gjennom en boks (ikke vist) på overflaten. Så snart Reference is now made to Figures 7 and 8, where an alternative system for detonating the perforators comprises a pump-down device for placing a detonating fuse within the interior of a casing string. An important feature of this centering and perforating system is that the perforators are not functionally reinforced when they are installed in the casing string, nor when they are placed in the borehole, as a starting source is not provided. There is thus a device for starting the perforators after they have been placed inside the wellbore. In this embodiment, a detonating fuse is again provided to generate a pressure wave which in turn ruptures the protective membrane or disc 68 on the end of the plug 19 inside the perforating cylinder 12, where such rupture of the membrane causes the detonator's explosive to be fired. Firing the detonator's explosive will initiate the firing of the shaped charge. The detonating fuse 104 is carried in a housing 94 which is attached to a displacement plug 96. The plug 96 can be pumped down behind cement which is injected into the annulus to isolate the casing string from the formation. The detonating fuse 104 is shown in Figure 7 coiled up inside the housing 94 which is releasably attached to a pump down plug 96. An electrical wire or similar 98 which is attached to the housing 94 is drawn into the casing string through a box (not shown) on the surface. As soon

forskyvningspluggen 96 og huset 94 når bunnen av foringsrørstrengen, lander den i et sete 102 hvoretter en trykkøkmng i foringsrøret blir registrert på overflaten for å indikere at pluggen har satt seg på bunnen av foringsrørstrengen i setet 102 og tettet enden på foringsrøret, i det minste delvis. Setet 102 frembringer en låsemekanisme (ikke vist) for å holde pluggen 96 på plass i setet. Slike forskyvningsplugger og låsemekanismer er vanlig brukt i sementeringsoperasjoner. Deretter blir ledningen 98 trukket oppover som vist på figur 8 for å utløse huset 94 fra forskyvningspluggen 96. Den detonerende lunte 94 som er plassert inne i huset, og som er festet på forskyvningspluggen 96, blir da trukket ut bak det oppadgående hus 94 i en tilstrekkelig avstand til å sikre at den detonerende lunte er på plass inne i rørstrengen motsatt sentrerings/perforeringsanordningene som skal aktiveres ved en trykkbølge. Den øvre ende av den detonerende lunte festes inne i huset 94 til en elektrisk operert detonator (ikke vist) på enden av en elektrisk ledning 98. Når forskyvningspluggen 96 lander på bunnen og man vet at sementen i rørstrengen er plassert, gir man 24 til 48 timer for sementen å størkne. Etterat sementen er størknet, blir en elektrisk strøm ført fra overflaten gjennom ledningen 98 for å detonere luntedetonatoren. Avfyring av den detonerende lunte genererer en trykkbølge inne i foringsrøret 60 som i sin tur faller på bruddskiven.eller membranen 96 i enden på stempelet 12 for å avfyre detoneringsblandingene 72, 74 inne i deto-natorkoppen. Denne detonasjon i skjellet 64 leder energi gjennom åpningen 48 inn i bæreren 46 for å starte den formede ladning 58 inne i sylinderen 12. Dette i sin tur forårsaker at den formede ladning 58 trenger inn i formasjonen F for å utvikle en kommunikasjonsbane mellom det indre av foringsrørstrengen og formasjonen. displacement plug 96 and housing 94 reaches the bottom of the casing string, it lands in a seat 102 after which a casing pressure increase is recorded at the surface to indicate that the plug has settled on the bottom of the casing string in the seat 102 and sealed the end of the casing, at least partially . The seat 102 provides a locking mechanism (not shown) to hold the plug 96 in place in the seat. Such displacement plugs and locking mechanisms are commonly used in cementing operations. Next, the wire 98 is pulled upward as shown in Figure 8 to release the housing 94 from the displacement plug 96. The detonating fuse 94 which is located inside the housing and which is attached to the displacement plug 96 is then pulled out behind the upwardly moving housing 94 in a sufficient distance to ensure that the detonating fuse is in place within the pipe string opposite the centering/perforating devices to be activated by a pressure wave. The upper end of the detonating fuse is attached inside the housing 94 to an electrically operated detonator (not shown) on the end of an electrical wire 98. When the displacement plug 96 lands on the bottom and it is known that the cement in the pipe string is placed, one gives 24 to 48 hours for the cement to set. After the cement has solidified, an electrical current is passed from the surface through conduit 98 to detonate the fuse detonator. Firing of the detonating fuse generates a pressure wave inside the casing 60 which in turn impinges on the rupture disk or diaphragm 96 at the end of the piston 12 to fire the detonating mixtures 72, 74 inside the detonator cup. This detonation in the shell 64 conducts energy through the opening 48 into the carrier 46 to initiate the shaped charge 58 inside the cylinder 12. This in turn causes the shaped charge 58 to penetrate the formation F to develop a communication path between the interior of the casing string and the formation.

I fremgangsmåten for å perforere formasjonen som beskrevet, merker man at ordet "gjennomtrengning" er brukt til å beskrive prosessen for å åpne en kommunikasjonsbane inn i formasjonen. Grunnen til at gjennomtrengning av formasjonen er ønskelig er at permeabiliteten av reservoarstenen vanligvis er redusert eller plugget nær brønnhullet på grunn av lekkasje av bore fluid inn i de første centimeter av sten som omgir brønnhullet. Dette reduserer permeabiliteten nær brønnhullet, og er kalt hudskade. I den foreliggende perforeringsteknikk, er ikke den formede ladning konstruert til å slå et hull i foringsrøret som i et normalt perforeringssystem, men isteden å etablere kommunikasjon med reservoarstenen og å gjennomtrenge selve stenen med en frakturering- og gjennomtrengningseksplosjon som forlenger kommunikasjonen utenfor hudskaden. Normale formede ladninger i et perforeringssystem plasseres innenfor foringsrørstrengen og må derfor gå gjennom fluidene inne i foringsrørstrengen, foringsrørveggen av stål, og deretter inn i den hudskadede del av reservoaret. I det foreliggende system er den formede ladning plassert direkte mot formasjonen, og derfor vil en meget større del av energien som utvikles av den formede ladning gå til selve formasjonsstenen. In the method of perforating the formation as described, note that the word "penetration" is used to describe the process of opening a communication path into the formation. The reason why penetration of the formation is desirable is that the permeability of the reservoir rock is usually reduced or plugged near the wellbore due to leakage of drilling fluid into the first few centimeters of rock surrounding the wellbore. This reduces the permeability near the wellbore, and is called skin damage. In the present perforating technique, the shaped charge is not designed to punch a hole in the casing as in a normal perforating system, but instead to establish communication with the reservoir rock and to penetrate the rock itself with a fracturing and penetrating explosion that extends the communication beyond the skin lesion. Normal shaped charges in a perforating system are placed within the casing string and therefore must pass through the fluids within the casing string, the steel casing wall, and then into the skinned part of the reservoir. In the present system, the shaped charge is placed directly against the formation, and therefore a much larger part of the energy developed by the shaped charge will go to the formation stone itself.

Man kan lett forstå at forskjellige andre teknikker kunne utvikles for å frembringe plassering av en detonerende lunte i det indre av enten en fdringsrørstreng eller starte den trykkbølge som er beskrevet her for å detonere perforeringsanordningene. Den detonerende lunte kunne for eksempel pumpes inn bak en pumpbar plugg eller liknende for å plassere den detonerende lunte i et horisontalt område av røret. I en vertikal eller nær vertikal rørseksjon, kunne tyngdekraften være tilstrekkelig til å senke en detonerende lunte med en vekt på sin nedre ende, inn i en rørstreng. I tillegg kunne andre fremgangsmåter brukes til å utvikle en trykkbølge for å starte den formede ladning. Man kan også lett se at en variasjon av detonatorer kunne brukes til å starte eksplosjonen av den formede ladning inne i sentreringssylinderen 12. It can be readily appreciated that various other techniques could be developed to produce the placement of a detonating fuse in the interior of either a spring tube string or to initiate the pressure wave described herein to detonate the perforating devices. The detonating fuse could, for example, be pumped in behind a pumpable plug or the like to place the detonating fuse in a horizontal area of the tube. In a vertical or near-vertical section of pipe, gravity could be sufficient to sink a detonating fuse with a weight on its lower end into a string of pipe. In addition, other methods could be used to develop a pressure wave to initiate the shaped charge. It can also be readily seen that a variety of detonators could be used to initiate the explosion of the shaped charge within the centering cylinder 12.

Claims

1. Method for perforating an earth formation intersected by a borehole (W) to create a path for fluid connection between a casing string (60) in the borehole and the earth formation (F), where a pipe string is arranged in the borehole with sections having extendable pistons (50) in the wall of the pipe string for movement between a retracted position in the pipe string and an extended position with the outer end of the piston against the borehole (W) wall, where the pistons (50) have explosive charges (58),

characterized by activating the explosive charges (58) in the pistons by passing an activation device (84, 104) down a casing in the casing string (60) to produce a pressure wave or pulse which ruptures a disc or diaphragm (68) to activating detonators (72) in the pistons' detonator shells (64) to fire the explosive charges (58), the activation device comprising a detonating fuse which is placed in the casing without direct contact with the detonators (62) or the charges (58).