NO331766B1 - Anordning og fremgangsmate for deling av ror ved benyttelse av en flerpunkts initierende eksplosjonsinnretning - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører deling av produksjonsrør, rør eller f6ringsrør i en olje- eller gassbrønn, og mer spesielt et system og en fremgangsmåte for dannelse og bruk av en flerpunkts initierende sprenganordning som frembringer en forsterket trykkbølge for deling av produksjonsrøret, røret eller foringsrøret i en olje- eller gassbrønn. En utførelse bruker minst to motsatte initiatorer for å initiere en søyle av sprengmateriale fra motsatte ender, for derved å frembringe motsatte trykkbølger som brer seg mot et midtpunkt mellom de innledende initiatorene og en profilert ladningssammenstilling med et innlegg lokalisert ved midtpunktet, hvilken sammenstilling initieres umiddelbart før ankomsten av de motsatte trykkbølgene, og som menes for å tilfonne en innledende raskt bevegelig stråle for å forrive målledningen før ankomsten av trykkpulsen som brer seg fra de innledende detonasjonene.

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for tilvirkning og bruk av en flerpunkts initierende sprenginnretning som frembringer en forsterket trykkbølge, og mer spesielt et system og for deling av produksjonsrør, rør eller foringsrør eller på annen måte påvirkning av nedihullsstrukturer i en olje- eller gassbrønn ved bruk av en flerpunkts initierende sprenginnretning.

Oppfinnelsens bakgrunn

Bruken av sprenginnretninger for deling av produksjonsrør, rør eller foringsrør brukt for å kle brønner, så som olje- og naturgassbrønner og liknende, er velkjent innen området. For eksempel omtaler US patentsøknad nr. US 2003/0047312, publisert 13. mars 2003 av William T. Bell, en fremgangsmåte og en anordning for deling av borerør, foringsrør og andre massive rørformede strukturer med fjerndetonasjonen av en sprengskjærende ladning.

US 3053182 A omtaler en fremgangsmåte og anordning for deling av produksjonsrør, rør og foringsrør ved anvendelse av en flerpunkts initierende sprenginnrettning, der sprengmateriale er adskilt ved barrierer og detoneres separat.

US 4290486 A omtaler en fremgangsmåte og anordning for deling av rør med anvendelse av sprengkoblet samling av sprengmateriale med en initiator er tilkoblet samlingen av sprengmateriale.

Kommersielle aktiviteter knyttet til utvinningen av gass, råoljepetroleum, mineraler og endog vann eller damp krever bruken av rørmateriale med stor diameter og veggtykkel-se opphengt i et borehull som kan trenge inn i jordskorpen så meget som flere kilome-ter. Borehullet kan avbøyes i hvilket som helst antall grader, for således å frembringe vendinger og vinkler inne i borehullet. Ekstreme hydrostatiske trykk oppleves ved slike dybder og i slike miljøer.

Under kommersielle brønnprosedyrer kan det forekomme tilfeller som krever at produk-sjonsrørstrengen må deles med et punkt under overflaten. Borehullsideveggen kan for eksempel falle sammen mot borestrengen for å hindre den fra å beveges inne i eller fjer-nes fra borehullet. Det er typisk ønskelig å fjerne så meget som mulig av ledningen ved deling av ledningen ved et punkt umiddelbart over punktet der ledningen er fanget og tilbaketrekking av det frie partiet.

I et slikt tilfelle kan et kabelverktøy opphenges inne i den sentrale strømboringen i bo-rerøret for å lokalisere og måle dybdeposisjonen til det sperrende punktet. Denne infor-masjonen kan brukes for å posisjonere et sprengdelende verktøy inne i strømboringen i borerøret for å dele borestrengen over det sperrende punktet, og deretter trekke tilbake den frie borestrengen over det sperrende punktet og derved redde så meget av borehull-investeringen som mulig.

Et sprengdeleborerørverktøy omfatter typisk en betydelig mengde av høyverdig eksplosiv, så som RDX, HMX eller HNS, sammenpresset til høydensitets "pelleter". Pellet-densiteten sammenpresses typisk for å oppnå ved detonasjon en trykkbølgehastighet som gir en trykkpuls som deler ledningen.

Det rørdelende verktøyet omfatter typisk et ytre hus som er et tynnvegget metallisk rør-stykke med slik utvendig diameter at det er forenlig med strømborediameteren i bo-rerøret ment for deling. Den øvre enden av det ytre husrørstykket er forseglet med en gjenget plugg som har isolerte elektriske konnektorer langs en aksial åpning. Den øvre endepluggen i det ytre huset prepareres utvendig for å motta en opphengningsstreng, så som en elektrisk ledende kabelbøyle eller en sammenhengende rørforbindelsesover-gang.

Den nedre enden av det ytre husrørstykket lukkes typisk med en rørformet sammenstilling som innbefatter en stikkpasnings neseplugg. Nesepluggsammenstillingen innbefatter et tungvegget rørstykke med forholdsvis kort lengde, hvilket rørstykke strekker seg aksialt ut fra en indre boreplugg. Borepluggen trenger inn i den sylindriske delen av rørstykkeenden til det ytre huset, mens det rørformede partiet av nesepluggen derimot strekker seg fra den nedre enden av det ytre husrørstykket. Borepluggen tettes om dens omkrets med høytrykks O-ringer og sikres rundt den utvendige diameteren av det ytre husrørstykket.

Det rørformede partiet av nesepluggen tildanner typisk et lukket kammerrom for innelukking av elektriske ledere og et nedre detonatorhus for innelukking av en initiator, så som en initiator med eksploderende brotråd (EBW) eller en initiator med eksploderende folie (EFI).

Inne i et typisk rørdelende verktøy er den øvre enden av det ytre husrørstykket et indre rørformet hus for innelukking av en elektronisk detonasjonspatron. Under det indre rør-formede huset finnes et sylindrisk øvre detonatorhus. Under det øvre detonatorhuset finnes en mengde sprengmateriale. Det nedre detonatorhuset er elastisk atskilt fra borepluggen i stikkpasningsnesepluggen med en passende fjær. Det øvre detonatorhuset innbefatter et lukket kammerrom for innelukking av elektriske ledere, vanligvis en initiator med eksploderende brotråd (EBW) eller en initiator med eksploderende folie (EFI).

Sprengmaterialet består typisk av sprengpelleter tilformet som massive sylinderavsnitt

med en aksial åpning som er lokalisert inne i den ytre hussylinderen, slik at den øverste pelletflaten sammenhengende danner anlegg med det øvre detonatorhuset og den nedre detonatoren sammenhengende danner anlegg med den laveste pelletflaten. Sammenstillingen presses deretter sammen med belastningsfjæren mellom nesepluggskulderen og det nedre detonatorhuset inntil berøring mellom nesepluggskulderen og den nedre, ytre enden av det ytre husrørstykket.

Bruken av sprengladninger for å trenge inn i ledningen og produksjonsrøret i en olje-brønn er velkjent innen området. Bell-patentet omtaler en anordning og en fremgangsmåte for deling av borerør med samtidig detonasjon av motsatte ender på en søyle med sprengpelleter ved elektrisk initierte eksploderende trådinitiatorer (EBW). I tillegg er bruken av profilerte ladninger for å perforere ledning eller produksjonsrør i et borehull velkjent. En profilert ladning er generelt et sylindrisk eller koppformet hus som har en åpen ende, og inne i hvilket det finnes montert et profilert eksplosiv som er konfigurert generelt som en hul konus som har dets konkave side vendt mot den åpne enden av huset. Den konkave overflaten av eksplosivet kles med en tynn metallkledning som, slik som er velkjent innen området, drives eksplosivt for hydrodynamisk å tilforme en stråle av materiale med fluidliknende egenskaper ved detonasjon av eksplosivet. Denne strå-len av viskøst materiale oppviser inntrengningskraft for å gjennomhulle brønnledning-en, dens betonginnlegg og den omgivne jordformasjonen. Den profilerte ladningen er typisk slik konfigurert at innlegget langs dets konkave avgrenser et enkelt konisk innlegg med en liten radial spiss ved en radial vinkel lokalisert mot aksen til nedihullsverk-tøyet brukt for å posisjonere den profilerte ladningen i borehullet. Profilerte ladninger av typen typisk brukt for å trenge inn i ledningen, produksjonsrøret eller foringsrøret i et borehull kan være konisk profilerte ladninger, lineært profilerte ladninger eller krumlin-jet profilerte ladninger. Profilerte ladninger kan være av den forede eller uforede typen. Den resulterende profilerte ladningen initieres generelt ved hjelp av en detonator som utløser en tidsstyrt sekvens med initiering av en tennersammenstilling. Tennersammen-stillingen utfører et signal, så som den sammenhengende tenningen av en detona-torstreng eller en ladning med elektrisitet, til en initiator lokalisert ved initieringsstedet lokalisert nært på sprengmaterialet. Initiatoren kan være en forsterker- eller tennsatslad-ning posisjonert ved eller nær spissen på den profilerte ladningen, og slik lokalisert at detoneringstenneren, detoneringsstrengen eller den elektriske initiatoren kan posisjoneres i tett nærhet til tennsatsladningen for initiering av den profilerte ladningen.

Dybden, ved hvilke slike prosedyrer kan forekomme, kan gi som resultat store hydrau-liske trykk som er tilbøyelig til å svekke og dempe trykket fra sprengpulsen og hindre deling av produksjonsrøret.

For å avhjelpe denne virkningen fra slik hydrostatisk trykkdemping, og for å forsterke den ledningsdelende trykkpulsen, er det blitt gjort anstrengelser i tidligere verktøyer for samtidig å detonere eksplosivet fra motsatte ender av sprengsøylen. Samtidige detone-ringer ved motsatte ender av eksplosivet gir en trykkbølgefront fra en ende som kolliderer med en trykkbølgefront fra den motsatte enden av eksplosivet ved midtpunktet til eksplosivet. Kollisjonen av trykkbølgefrontene kan mangedoble virkningen til eksplosjonen ved punktet for kollisjon med omtrent 4 til 5 ganger det normale trykket.

Til tross for økningen av den tiltenkte rørdelende trykkpulsen frembrakt av de kollide-rende bølgefrontene kan økningen av trykket være utilstrekkelig for å bevirke den ønskede delingen av røret ved visse dybder og for visse tykkelser av ledning, produksjons-rør eller foringsrør.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Noen utførelser av den foreliggende oppfinnelse anviser en flerpunkts initierende sprengdelende anordning omfattende et utvendig hus med et indre som strekker seg mellom motsatte ytre ender av huset. En sprengkoblet samling av sprengmateriale er lokalisert innenfor det indre huset. En første, en andre og en tredje initiator er koblet til samlingen av sprengmateriale ved henholdsvis en første, en andre og en tredje lokalisering, med den tredje lokaliseringen mellom den første og den andre lokaliseringen. I en utførelse brukes minst en detonator for å initiere en tidsstyrt sekvens med initiering av initiatorene koblet til sprengmaterialene.

I en utførelse av oppfinnelsen inkluderer den flerpunkts initierende sprenganordningen en profilert ladning og et innlegg som forårsaker forriving av ledningen eller røret ved stedet for tiltenkt atskillelse, noe som forsterker atskillelsesvirkningen fra de mangfoldige trykkbølgende og de etterfølgende bølgekollisjonene.

I en annen utførelse angir oppfinnelsen en fremgangsmåte for deling av en rørformet struktur, hvilken fremgangsmåte innbefatter lokalisering innenfor den rørformede strukturen en sprengkoblet samling av sprengmateriale som har et første område, et andre område og et tredje område minst delvis i mellom det første og det andre området. Minst to trykkbølger som beveger seg gjennom sprengmaterialet frembringes ved bruk av minst en initiator koblet til det første området av sprengmateriale for å initiere en første trykkbølge i det første området av sprengmateriale, og ved bruk av minst en initiator koblet til det andre området av sprengmateriale for å injisere en andre trykkbølge i det andre området av sprengmateriale. Minst en ytterligere pressbølge frembringes i mellom den første og den andre trykkbølgen ved hjelp av minst en initiator koblet til det tredje området av sprengmateriale for å initiere en tredje trykkbølge i det tredje området av sprengmateriale.

I en annen utførelse angir oppfinnelsen en fremgangsmåte for påvirkning av en struktur, idet fremgangsmåten innbefatter lokalisering nær strukturen en sprengkoblet samling av sprengmateriale som har et først område og et andre område. Minst to trykkbølger frembringes, hvilke bølger beveger seg gjennom sprengmaterialet med minst en bølge som stammer fra det første området av sprengmateriale, og minst en bølge som stammer fra det andre området av sprengmateriale. Minst en ytterligere trykkbølge frembringes i mellom den første og den andre trykkbølgen.

Kort omtale av tegningene

Oppfinnelsen, sammen med ytterligere av dens fordeler, kan best forstås med henvis-ning til den etterfølgende redegjørelse sett i sammenheng med de vedføyde tegninger, i hvilke: Fig. 1 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sammensatt sprengpatronsammenstilling med et konisk innlegg som har en halvkuleformet spiss. Fig. 2 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sammensatt sprengpatronsammenstilling innbefattende en eneste initiator lokalisert ved et punkt mellom mangfoldige initiatorer. Fig. 3 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sprengpatronsammenstilling, og som innbefatter motsatte bølgefronter og en profilert ladning. Fig. 4 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sprengpatronsammenstilling, og som innbefatter mangfoldige motsatte bølgefronter. Fig. 5 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sprengpatronsammenstilling med en profilert ladning med et konisk innlegg. Fig. 6 er et tverrsnittsriss som illustrerer en profilert ladning med et konisk innlegg med mangfoldige initiatorer lokalisert på den ytre omkretsen av den koniske ladningen. Fig. 7 er et tverrsnittsriss som illustrerer en sperngpatronsammenstilling og en profilert ladning som innbefatter et konisk innlegg med en halvkuleformet spiss, og som ytterligere illustrerer et sammensatt raskt sprengmateriale med innbyrdes ulike detonasjons-hastigheter.

Detaljer omtale

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en sprengdelende anordning og en fremgangsmåte for tilvirkning av et forsterket trykkbølgefenomen. Anordningen brukes typisk for deling av tykkveggede rørformede mål ved detonering av en sprengladning innenfor ringrommet i en målledning, der tradisjonelle skjæreinnretninger er begrenset i virkning eller uvirksomme på grunn av den ekstreme tykkelsen til målledningen eller på grunn av de ekstreme hydrostatiske trykkene som svekker virkningen til eksplosjonen, så som i en dyp olje- eller gassbrønn. Anordningen og fremgangsmåten begrenses ikke til disse typer av mål, og kan også brukes for tynnveggede mål og mindre ekstreme hydrostatiske trykk.

Anordningen og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse bruker typisk et sprengmateriale eller en samling av sprengmaterialer for å frembringe mangfoldige trykkbølger. Et sprengmateriale er et materiale som under definerte tilstander vil eksplodere for å frembringe en trykkbølge. Et sprengmateriale kan settes sammen av mangfoldige komponenter som innbefatter mangfoldige sprengmaterialer og kan innbefatte ikke-sprengende materialer så lenge totalsamlingen er eksplosiv. Det kan også finnes nabogrupper med forskjellige kombinasjoner eller blandinger av sprengmaterialer. Der slike grupper sprengkobles kan de fortsatt betegnes samlet som "sprengmateriale", selv om det kan finnes mangfoldige materialer tilstede og det endog kan finnes mangfoldige særskilte nabogrupper som hver enkelt består av mangfoldige materialer.

For den foreliggende oppfinnelse vil eksplodering defineres som å gjennomgå en hurtig kjemisk reaksjon med produksjonen av støy, varme og kraftig utvidelse av gasser, og vil ikke innbefatte nukleære reaksjoner. Eksplosjonen beveger seg gjennom materialer og forsynes med drivstoff av sprengmaterialet. Dersom trykkbølgen frembrakt av og drevet av eksplosjonen beveger seg hurtigere enn lydhastigheten, da kan trykkbølgen betegnes spesielt som en sjokkbølge, og eksplosjonen kan betegnes som en detonasjon. Dersom trykkbølgen frembrakt av og drevet av eksplosjonen beveger seg langsommere enn lydhastigheten, da kan trykkbølgen betegnes mer generelt som en trykkbølge, og eksplosjonen kan betegnes som en hurtig forbrenning. Selv om sprengmaterialet i mange eksempler vil eksplodere med detonasjon og frembringe sjokkbølger kan alternative eksempler som besørger mange av fordelene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse bruke trykkbølger frembrakt gjennom en hurtig forbrenning av sprengmateriale. Med henseende på den foreliggende oppfinnelse vil sjokkbølger og trykkbølger samlet betegnes som trykkbølger.

Der nabogrupperinger eller -avsnitt av sprengmateriale plasseres sammenhengende eller i tett nok nærhet til at eksplosjon av en gruppering eller avsnitt av sprengmateriale resulterer i eksplosjon av en nabogruppering eller -avsnitt av materiale (med detonasjon eller med hurtig forbrenning), da defineres i tillegg de to nabogrupperingene eller

-avsnittene som sprengkoblet. Det kan finnes barrierer eller mellomliggende materialer mellom de sprengkoblede materialene så lenge eksplosjon av minst en resulterer i eksplosjon av den koblede grupperingen. De mangfoldige utførelsene av oppfinnelsen består av to generelt geometriske arrange-menter. I en utførelse er en søyle av sprengmateriale og mangfoldige initiatorer geometrisk fordelt langs en felles akse i samsvar med vilkår mht. sprengtidsstyring og -skjæring. Søylen kan være en sammenhengende samling av sprengmateriale, en samling av avsnitt eller ulike kombinasjoner av sprengmaterialer som er sammenhengende, eller en søyle med avsnitt av sprengmateriale(er) som kan skilles med vegger eller andre materialer, men er fortsatt sprengkoblet. I hvilket som helst av tilfellene over ville det minst ene sprengmaterialet sprengkobles. I en annen utførelse er en profilert ladnings-patronsammenstilling eller en annen bølgeprofilerende eller metallstråleprosjektil til-formende sammenstilling posisjonert mellom to søyles av sprengmateriale anordnet langs en felles akse. Sprengsøylene kan eller kan ikke ha lik lengde med hensyn til den felles aksen, og sprengtypene kan eller kan ikke være av de samme typene, basert på hastigheten til sprengvilkårene. I en annen utførelse kan sprengmaterialet eller avsnittene av sprengmateriale sprengkobles og anordnes i en ikke-søyleformet utforming, så som en sfærisk masse eller en annen utforming som kan være mer egnet for visse ønskede bølgesamvirkninger eller avgivelsesforhold.

Den foreliggende oppfinnelse omtaler mangfoldige geometriske og tidsstyrende arrang-ementer for initieringen av eksplosjonen i sprengmaterialet. Den geometriske lokaliseringen og tidsstyringen av den innledende initieringen til eksplosjonen i sprengmaterialene utformes generelt for å forårsake at mangfoldige trykkbølger stammer fra motsatte ender av sprengmaterialet og forårsake at trykkbølgene kolliderer ved eller nær et midtpunkt. En ytterligere initiering av en eksplosjon i sprengmaterialet utformes for å skje ved eller nær kollisjonsstedet for de innledende trykkbølgene enten før, etter eller samtidig med de innledende initieringene. Denne prosessen utløses vanligvis av en hoveddetonator som er koblet til de respektive initiatorene med tidsstyringen kontrollert mellom den innledende utløsingen av detonatoren til den faktiske initieringen ved de mangfoldige initieringspunktene av de respektive initiatorene. I anledning denne omtalen ville uttrykket koblet inkludere direkte forbindelse eller berøring, likeledes indirekte kobling der for eksempel handlinger på eller ved et element av et koblet par virksomt påvirker det andre elementet av det koblede paret, selv i fraværet av direkte forbindelse. Den kombinerte virkningen av de mangfoldige trykkbølgene frembringer en forsterket puls eller pulser av trykk som forårsaker deling av målledningen. Selv om den innledende utLøsingsinnretningen betegnes som en hoveddetonator menes uttrykket å angi hvilken som helst innretning, bryter, maskin eller annet instrument som brukes for å innlede sekvensføringen til initieringen av eksplosjoner (detonasjoner eller hurtige for-brenninger) i sprengmaterialet. Selv om det i mange tilfeller vil finnes en eneste detonator for mest nøyaktig kontroll av tidsstyringen til de mangfoldige initieringene kan det videre i alternative utførelser finnes mangfoldige detonatorer som atskilt og uavhengig utløser forskjellige aspekter av initieringssekvensen.

I en ytterligere utførelse er initieringspunktet lokalisert ved eller nær kollisjonsstedet for de innledende trykkbølgene, en profilert ladningsinnretning med et innlegg som resulterer i en strålefunksjon av innleggsmaterialet mot målrøret umiddelbart etter ankomsten av trykkbølgene, noe som resulterer i en forriving av målrøret som svekker og forsterker delingen av målrøret. I en annen utførelse kan den profilerte ladningen være uforet. Flere mulige tilnærminger kan brukes for å kontrollere tidsstyringen til initieringen av sprengmaterialet og punktet forsterkning av de resulterende trykkbølgene og trykkpulsen. Initieringsteknikken krever at minst to nøyaktig tidsstyrte initieringshendelser frembringes med formålet av samvirke med en tredje eller etterfølgende initieringshendelser som skjer ved en lokalisering mellom de innledende trykkfrontene eller samvirke med de mangfoldige frembrakte trykkfrontene. De første to trykkfrontene fungerer for å forsterke en tredje førtrykksfront eller for å begrense en tredje etterfølgende trykkhen-delse. Det forsterkede trykksamvirket frembringer mer effektiv skjæring av målledningen på grunn av trykkbølgesamhandlingen og den destruerende virkningen på målledningen.

En tilnærmelse er å få samtidige initieringer til å skje ved motsatte ender av en søyle sprengmateriale, noe som frembringer mangfoldige bølgefronter som beveger seg mot et punkt mellom søylen av sprengmateriale og en tredje initieringshendelse av en profilert ladning eller en annen bølgeprofilerende sammenstilling med et innlegg som stråler radialt fra et tredje eksplosjonsstedet mot den indre veggen av målledningen, noe som resulterer i en svekkelse eller forriving av målledningen umiddelbart før i tid til ankomsten av trykkpulsen frembrakt av de motsatte innledende initieringer av sprengmateriale. Den tredje initieringshendelsen kan tidsstyres for å skje umiddelbart før tidspunktet for ankomst av trykkpulsen frembrakt av de motsatte innledende initieringer av sprengmateriale.

I en alternativ utførelse kan initieringen av den tredje sprenghendelsen være samtidig med eller etterfølgende til tidspunktet for ankomst av trykkpulsen frembrakt av de motsatte innledende initieringer av sprengmateriale.

Initieringen av eksplosivene kan gjennomføres med flere forskjellige initiatorer som innbefatter optiske initiatorer, elektriske initiatorer eller elektriske detonatorer (felles betegnet her som elektriske initiatorer), svakt detonerende tennere eller et tidsstyrt sprengtog (samlet betegnet her som sprenginitiatorer). Elektrisk initiering kan gjennom-føres ved bruk av et høyspennings utladningssystem og EBW- eller EFI-type initiatorer, der høyspennings utladningssystemet kan ha ytterligere tidsstyrende kretsløp for å frembringe de ønskede forsinkelser mellom initieringshendelser. Sprenginitiering kan også oppnås ved bruk av en svak detonasjonstenner (MDF) for å opprette et ikke-sprengende, initierende sprengtog gjennom sprengsøylen (uten fordetonasjon av søylen) med tidsstyring oppnådd ved hjelp av formålte lengder av MDF. En annen måte for å oppnå tidsstyring gjennom et sprengtog er å bruke ulike typer av eksplosiv valgt i sam svar med variasjonene til tidsstyringen for ulike partier av sprengsøylen som skal for-brukes. En trykkbølgeutforming kunne også manipuleres på denne måten, for eksempel med en kjerne satt sammen av et raskere brennende eksplosiv og en omgivende sylinder av et langsommere brennende eksplosiv, av hvilke begge kunne være del av det samme sprengområdet eller -grupperingen. Uansett måten for tidsstyring frembringes mangfoldige initieringspunkter for å bevirke samhandlende trykkfronter. Uavhengig av bruks-måten kobles initiatorene liknende til sprengmaterialet, enten ved å være i berøring med sprengmaterialet eller i nærhet, og med tilstrekkelig ankomst til at initiatoren kan initiere en eksplosjon i sprengmaterialet.

Mangfoldige trykkbølgepåvirkninger oppnås ved innføring av etterfølgende initieringspunkter og frembringelse av ytterligere steder for trykkbølgekollisjon og trykkbølgepå-virkninger.

Uavhengig av sluttutformingen består den forsterkede anordningen av mangfoldige initieringspunkter (minst 3 initieringspunkter brukes) for å frembringe begrensende eller samvirkende trykkbølgefronter som forsterker trykket og effekten til de mangfoldige initieringshendelsene for å frembringe en delevirkning av målrøret gjennom teknikker med forriving eller trykkbølgepåvirkning.

Sp rengsammenstilling

Sprengsammenstillingen innbefatter generelt en søyle sprengmateriale med initiatorer lokalisert ved mangfoldige motsatte eller geometrisk spredte lokaliseringer på eller innenfor sprengmaterialet. Fig. 1 illustrerer den to-endede samtidige initieringen med en profilert ladning og et innlegg lokalisert ved et punkt mellom de mangfoldige initiatorene. En sprengsammenstilling kan tilvirkes ved bruk av flere initierende innretninger, så som initiatorer med svart detonerende tenner eller forsterkersammenstillinger eller med eksploderende brotråd (EBW) eller en initiator med eksploderende folie (EFI) eller andre initiatorer for å initiere en eksplosjon av sprengmaterialet.

Fig. 1 er et tverrsnittsriss av sprengsammenstillingen 10 som har et rørformet ytre pat-ronhus 12 og en indre boring 14, og som inneholder en øvre søyle av sprengmateriale 2 forseglet ved en øvre ende med en forbindelsesplugg 16 og ved en motsatt nedre ende en nedre søyle av sprengmateriale 3 forseglet med en avrundet endeplugg 18. Forbindelsespluggen 16 innbefatter en aksial boring 20 for omdirigering av detonasjonssignal fører til et tennerhull 22, mer generelt betegnet som del av initieringssammenstillingen eller -sammenstillingene. Et boss 17 som stikker ut fra den nedre endebunnen av forbindelsespluggen 16 er utvendig gjenget for fastgjøringen av den ønskede oppheng-ningsstrengen, så som en elektrisk kabel eller et servicerør til det ytre patronhuset 12. Tennerhuset 22 er lokalisert nær et øvre sprengmateriale 2.

Den nedre enden av det ytre patronhusrørstykket 12 er virksomt åpnet og lukket med en avrundet endeplugg 18. Den avrundede endepluggen 18 omfatter en pluggbasis 26 som har en O-ringpasning innenfor den nedre enden av den ytre patronhusboringen 28. Fremstikkende fra den indre enden av pluggbasisen 26 finnes et lederørstykkeboss 30 som har en aksial gjennomgående boring 49 og en holderfatning 51 for en nedre initia-torsammenstilling. Pluggbasisen 26 er sikret til det ytre patronhusrørstykket 12 med fester, så som skjærpinner eller -skruer eller utvendig gjenget for å oppta den indre boringen ved den nedre enden av det ytre patronhuset. Fremstikkende fra den øvre indre enden av basispluggen 26 finnes et lederørstykkeboss 30 for berøring med en nedre ende av en sammenpressingsfjær 33. Den øvre enden av sammenpressingsfjæren 33 er i nær berøring med den nedre enden av en nedre masse med sprengmateriale 3.

I en utførelse er et tredje sprengmateriale 4 lokalisert nært mellom en nedre ytterflate av det øvre sprengmaterialet 2 og en øvre ytterflate av det nedre sprengmaterialet 3.1 en annen utførelse omfatter det tredje sprengmaterialet en profilert ladningsinnretning med et konisk profilinnlegg 5.1 de ønskede utførelser kan sprengmaterialet 2,3 og 4 være den samme typen av materiale eller ulike materialer, eller forskjellige kombinasjoner av materialer. I tillegg kan hvert enkelt sprengmateriale være et ensartet materiale eller et kompositt eller en blanding av ulike materialer. Slike ulike materialer kunne blandes ensartet, plassert generelt i radiale eller aksiale områder, så som en kjerne og en omgivende sylinder eller som en serie av skiver, eller kombineres på annen måte på en sammenhengende måte, eller mer generelt på en sprengkoblet måte.

Elektrisk sammenstilling

Den øvre enden av tennerhuset 22 er nært berørt av den nedre enden på forbindelsespluggen 16. Tennerhuset 22, eller mer generelt initieringssammenstillingen, innelukker en hoveddetonator, så som en kapasitiv antenningspatron for utløsing av den sekvensvise tidsstyrte initieringen av en øvre initiator 42 og en nedre initiator 40, og en midtini-tiator 44 lokalisert ved et punkt mellom den første og den andre initiatoren.

I en utførelse løper en første svakt detonerende tenner 46 ned innsiden av et rørstykke 50 som strekker seg aksialt gjennom søylen av sprengpelleter, og en andre svakt detonerende tenner 47 med lik lengde er spiralformet over søylen av sprengpelleter. På grunn av deres like lengder bevirker de samtidig initiering av toppen og bunnen til søylen. I denne utførelsen løper en tredje svakt detonerende tenner 48 gjennom rørstykket 50 til en initiator 44 ved et punkt mellom det første og det andre initieringspunktet. I anledning denne omtalen kan hver enkelt av disse tennerne betegnes som en initieringssammenstilling som frembringer en bane mellom hoveddetonatoren og ett av initieringsste-dene. Ettersom hver enkelt initieringssammenstilling kobles til detonatoren vil en med erfaring innen området erkjenne at settet med initieringssammenstillinger også kunne betegnes som en eneste initieringssammenstilling som kombinerer de atskilte forløpene. Uttrykk som betegner atskilte sammenstillinger for hvert enkelt forløp menes i denne redegjørelsen likeverdig å angi begge synspunkter.

I andre utførelser kan sprengsammenstillingen tilvirkes med initiatorer med eksploderende brotråd (EBW) eller en initiator med eksploderende folie (EFI) eller andre initiatorer for å initiere eksplosjon av sprengmaterialet.

I andre utførelser kan det finnes mangfoldige første, andre og tredje initiatorer. I alle utførelsene vil det finnes minst tre initiatorer tidsstyrt for å frembringe en første trykk-bølge (eller et sett trykkbølger) som begynner ved en første lokalisering av en sprengmasse, og en andre trykkbølte (eller et sett trykkbølger) som begynner ved en andre lokalisering av en sprengmasse, og en tredje eller etterfølgende initiering ved et punkt mellom den første lokaliseringen og den andre lokaliseringen, fortrinnsvis et punkt slik posisjonert at trykkbølgene fra den første og den andre initieringen krysser ved eller nær det tredje eller det etterfølgende initieringspunktet mellom det første og det andre initieringspunktet.

Et tennerhus 22 er sikret til og strekker seg fra den nedre enden av forbindelsespluggen 16 inn i den indre boringen 14 på det ytre patronhuset 12. Under tennerhuset 22 finnes et øvre initiatorhus 32. En øvre initiator, så som en initiator med eksploderende brotråd (EBW) eller en initiator med eksploderende folie (EFI) er anbrakt inne i en holderfatning tilformet i det øvre initiatorhuset sideveis fra husaksen. Et rør 50 forbinder den kapasitive antenningspatronen inne i tennerhuset med den øvre initiatoren. Røret 50 forbinder også den kapasitive antenningspatronen med en nedre initiator. Det samme røret 50, eller i noen utførelser avvikende rør, forbinder den kapasitive antenningspatronen med en initiator lokalisert ved et punkt mellom den øvre og den nedre initiatoren. Detonasjonssignalledeføringer 46 og 48 omledes fra antenningspatronen gjennom det øvre initiatorhuset og langs veggen av husboringen 14. En ledekanal omleder føringene 46 gjennom nesepluggbasisen 26 inn i det indre 51 av neserørstykket.

En annen måte brukt for å utvikle tidsstyrte sekvensvise detonasjoner av sprengsøylen er å benytte elektriske initiatorer, så som initiatorer med eksploderende brotråd (EBW) og initiatorer med eksploderende folie (EFI). En initiator med eksploderende brotråd (EBW) omfatter en liten mengde av moderat til høy kvalitets eksplosiv som detoneres med sprengfordampningen av et metallfilament eller en folie (EFI) på grunn av en høy spenningsbølge påtvunget av filamentet. En kapasitiv antenningspatron er grunnleggen-de en elektrisk kondensatorutladningskrets som fungerer for brått å utlade med en høy terskelspenning. Betegnende er initiatoren med EBW eller EFI forholdsvis ufølsom for statiske eller RF-frekvensspenninger. Den kapasitive antenningskretsen og EBW eller EFI fungerer følgelig samvirkende for å gi en betydelig sikkerhetsfordel. En uvanlig høy spenningsbølge kreves for å detonere initiatoren med EBW (eller EFI), og den kapasitive antenningspatronen leverer høyspenningsbølgen på en nøyaktig styrt måte. Sys-temet er forholdsvis upåvirkelig for statiske utladninger, tilfeldige elektriske felt og ra-diofrekvensutstrålinger. Ettersom EBW- og EFI-initieringssystemene funksjonelt er de samme i det etterfølgende og de vedføyde patentkravet, menes henvisninger til en EBW-initiator å inkludere og omfatte en EFI.

Fig. 2 illustrerer en særskilt utførelse av en sprengsammenstilling som generelt innbefatter en søyle av sprengmateriale med initiatorer lokalisert ved mangfoldige, motsatte eller geometrisk spredte lokaliseringer på eller inne i sprengmaterialet. Fig. 1 illustrerer den to-endede, samtidige initieringen med den tredje initiatoren lokalisert ved et punkt mellom de mangfoldige initiatorene. Andre elektriske og ikke-elektriske teknikker kjent for de med erfaring innen området kan også brukes for effektivt å overføre detonerings-signalet eller -aktiviteten fra hoveddetonatoren til de mangfoldige initieringspunkter i, på eller koblet til den sprengkoblede samlingen av sprengmateriale.

Driftsmåte

Fig. 3 illustrerer en utførelse av et flerpunkts initieringssystem, der nøyaktig tidsstyrte initieringspunkter frembringer mangfoldige trykkbølgefronter og samhandlinger med flertrykksbølge. En første initiator 40 og en andre initiator 42 er utformet for å initieres samtidig og fortrinnvis før en tredje initiator 44. Ved et tidspunkt bestemt på forhånd har trykkbølgefrontene frembrakt av den første og den andre initiatoren beveget seg fremover i like, men motsatte retninger langs den felles aksen 60. Ved et tidspunkt bestemt på forhånd starter en tredje initiator 44 ved et tredje initieringspunkt mellom den første og den andre initiatoren. Den tredje trykkbølgen brer seg utover i like og motsatte retninger aksialt gjennom søylen av sprengmateriale og radialt gjennom søylen av sprengmateriale. Trykkbølgefrontene frembrakt av den første og den andre initiatoren er begrenset i natur, og hver enkelt frembringer en forholdsvis innkompressibel bølgefront som sprer seg aksialt mot et punkt mellom den første og den andre initiatoren. Trykk-bølgene frembrakt av den tredje initiatoren 44 (som beveger seg mot trykkbølgene frembrakt av den første og den andre initiatoren) øker i størrelse og kolliderer med trykkbølgefrontene utviklet av den første og den andre initiatoren. Samhandlingen til disse trykkbølgefrontene brer seg radialt og frembringer trykkbølgesamhandling med målledningen. Tertiære og etterfølgende trykkbølgekollisjoner frembringes også av de sekundære kollisjonene.

Fig. 4 illustrerer den andre utførelsen av et flerpunkts initieringssystem, der nøyaktig tidsstyrte initieringspunkter og en sprengsammenstilling med profilert ladning frembringer mangfoldige trykkbølgefronter og -virkninger som forsterker delingen av målledningen ved forriving av den indre veggen i målledningen. I denne utførelsen utformes en første initiator 40 og en andre initiator 42 for å initiere samtidig. Ved et tidspunkt bestemt på forhånd har trykkbølgefrontene frembrakt av den første og den andre initiatoren spredt seg likt, men i motsatte retninger langs den felles aksen 60. Ved et tidspunkt bestemt på forhånd starter en tredje initiator 44 ved et tredje initieringspunkt mellom den første og den andre initiatoren. I denne utførelsen er det tredje initieringspunktet innenfor en profilert ladningssammenstilling. Sprengkraften til den profilerte ladningssammenstillingen forårsaker en strålevirkning av innlegget til den profilerte ladningssammenstillingen mot en indre vegg av målledningen. I alternative utførelser kunne denne profilerte ladningen ikke ha noe innlegg, men utvikler fortsatt noe av de samme gunstige resultatene. Trykkbølgefrontene frembrakt av den første og den andre initiatoren, frembringer hver enkelt en forholdsvis innkompressibel bølgefront som brer seg mot et punkt mellom den første og den andre initiatoren, der den tredje initiatoren og den profilerte ladningssammenstillingen er lokalisert. Initieringen og den etterføl-gende stråle- eller metallpartikkelvirkningen, frembrakt av den tredje initiatoren, foku-seres og virker radialt mot målveggen. Fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis gjennomfø-res tidsstyringen slik at en første delingsvirkning frembringes med forrivingen av målledningen før en andre delingsvirkning som forårsakes av kollisjonen til den første og den andre motsatte bølgefronten. En sterkt fokusert radial virkning utvikles på grunn av de begrensende bølgefrontene som konvergerer ved punktet for den tredje initieringen.

Forsterkningen og fokuseringen oppnådd gjennom dette prinsippet gir en sterkt effektiv skjærevirkning når anordningen posisjoneres og detoneres innenfor et rørformet mål og kan gi gunstige virkninger i andre mål. Deling oppnås gjennom bruddmekanismer med stålinntrenging og trykkbølgesamhandling på grunn av den sterke påførte trykkpulsen innenfor den begrensende og etterfølgende kollisjon av den første og den andre trykk-bølgefronten. Fig. 5 illustrerer en utførelse med en sprengpatronsammenstilling som inkluderer en profilert ladning med et ko-lineært innlegg. Sammenstillingen innbefatter et første område med sprengmateriale 2, et andre område med sprengmateriale 3 og et tredje område med sprengmateriale 4 som kan være en ulik materialkombinasjon av enten materiale 2 eller materiale 3. Det tredje området med sprengmateriale 4 inneholder i en profilert ladning som har et innlegg 5 og en initiator 44. Fig. 6 illustrerer en utførelse med en kollisjon av sprengmateriale som er geometrisk sfærisk i samlet form. Den spesielt illustrerte utførelsen inkluderer en profilert ladning i midten, men andre utførelser kan simpelthen være en samling av sprengkoblet sprengmateriale uten inkluderingen av en profilert ladning. Fig. 7 illustrerer en utførelse av et parti med en samling av sprengmateriale, i hvilken et område av sprengmateriale 4 er satt sammen av et ytre ringrom med en type av sprengmateriale og en indre kjerne med en alternativ type av sprengmateriale som kan ha en avvikende eksplosjonsrate.

Et flerpunkts initierende deleverktøy av typen omtalt, og en fremgangsmåte for drift slik som omtalt, resulterer i en mer effektiv sprenganordning på grunn av fokuseringen og retningsstyringen av den oppnådde sprengtrykkbølgen. Søylelengde og diameter av verktøyet bestemmes av målstørrelsen og driftsbehovene. Verktøyet menes å være forholdsvis lite i diameter og kan ha hvilken som helst lengde.

Selv om kun noen få utførelser av den foreliggende oppfinnelse er blitt omtalt skal det forstås at den foreliggende oppfinnelse kan omfattes i mange andre spesielle former uten fravikelse fra ideen eller omfanget av den foreliggende oppfinnelse. De foreliggende eksempler skal derfor ansees som illustrerende og ikke begrensende, og oppfinnelsen skal ikke begrenses til detaljene angitt her, men kan modifiseres innenfor omfanget av patentkravene.

Claims (9)

1. Anordning for sprengdeling,karakterisert vedat anordningen omfatter: et utvendig hus (12) med et indre som strekker seg mellom motsatte ytre ender av huset; en sprengkoblet samling av sprengmateriale lokalisert innenfor det indre; en første initiator (42) koblet med samlingen av sprengmateriale ved en første lokalisering, en andre initiator (40) koblet med samlingen av sprengmateriale ved en andre lokalisering; en tredje initiator (44) koblet med samlingen av sprengmateriale ved en lokalisering mellom den første og den andre lokaliseringen; og minst en detonator koblet til minst en av initiatorene for å initiere en tidsstyrt sekvens med initiering av initiatorene som inneholder sprengmaterialet.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat samlingen av sprengmateriale omfatter en sfærisk masse av sprengmateriale.

3. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den første og den andre initiatoren (42,40) er lokalisert ved motsatte ender av sprengmaterialet, og den tredje initiatoren (44) er lokalisert ved et punkt mellom den første og den andre initiatoren.

4. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat den tredje initiatoren (44) er lokalisert ved et punkt mellom den første og den andre initiatoren (42,40) og er koblet til detonatoren på en måte utformet for å frembringe initiering ved et forvalgt tidspunkt.

5. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat initiatorene er anbrakt spredt ved overflaten av det sfæriske sprengmaterialet.

6. Fremgangsmåte for deling av en rørformet struktur, karakteri sert ved at fremgangsmåten omfatter: innenfor den rørformede strukturen lokaliseres en sprengkoblet samling av sprengmateriale som har et første område, et andre område og et tredje område minst delvis imellom det første og det andre området; minst to trykkbølger som beveger seg gjennom sprengmaterialet frembringes ved bruk av minst en initiator koblet til det første området av sprengmateriale for å initiere en første trykkbølge i det første området av sprengmateriale, og ved bruk av minst en initiator koblet til det andre området av sprengmateriale for å initiere en andre trykk-bølge i det andre området av sprengmateriale; minst en ytterligere trykkbølge frembringes imellom den første og den andre trykkbølgen ved bruk av minst en initiator koblet til det tredje området av sprengmateriale for å initiere en tredje trykkbølge i det tredje området av sprengmateriale.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat den første og den andre trykkbølgen initieres tilnærmet samtidig.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat en profilert ladning omfattes i et tredje området av sprengmateriale, og den profilerte ladningen initieres før ankomsten av enten den første eller den andre trykkbølgen ved initieringsstedet til den profilerte ladningen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat et innlegg inkluderes i den profilerte ladningen i det tredje området av sprengmateriale.