NO336706B1 - Perforeringskanonsystem med selvlukkende perforeringshull - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en perforeringskanon i samsvar med innledningen av patentkrav log 3.

Perforeringskanoner brukes ved sprengninger av dype borehull innen petroleums- og naturgassindustrien for tilknytning av boringen ved reservoarhorisonten.

En perforeringskanon består av et ytre kanonrør i hvilket det innvendig er anordnet perforatører - vanligvis hul- eller prosjektilladninger - som ved tenning skyter radialt utover gjennom kanonrøret. Det forblir i kanonrøret etter skuddet perforeringshull.

For tenning av perforatørene er det ført en lunte gjennom kanonrøret, hvilken lunte ved tenning bevirker at perforatørene avfyres.

Problematisk med denne teknikken er rest- og bruddstykker av perforatørene og kon-struksjonsdelene i det indre av kanonrøret som etter skuddet kunne falle inn i borehullet gjennom perforeringshullene. For å unngå dette "produksjonsavfallet" (bruddstykker av perforatørene) foreslås det i WO 00/49271 for uavhengig lukking av perforeringshullene et forskyvbart gliderrør som ligger utvendig på kanonrøret på den ytre veggen av kanon-røret, og som etter skuddet ved hjelp av en justeringsinnretning kan forskyves minst diameteren av perforeringshullet Dette systemet har i horisontalboringen ulemper ettersom gliderrøret her ligger på "foringsrørets indre vegg", og derved vanskeliggjøres en forskyvning av gliderrøret. Med foringsrør menes det ytterste røret som er satt inn i boringen, og i hvilket perforeringskanonen settes inn.

Formålet som ligger til grunn for oppfinnelsen er å forbedre en perforeirngskanon i samsvar med innledningen av patentkrav 1 således at med enkle og sikre midler unngås en uttreden av bruddstykker fra kanonrøret i borehullet.

I henhold til oppfinnelsen løses dette formålet i en første utførelsesform ved at middelet . for automatisk lukking omfatter patroner med et svellbart 2-komponents skum, og disse patronene er anordnet i kanonrøret, samt er oppbrytbare ved hjelp av den tente lunten, slik at skum kommer ut fra patronen, sveller og tilstopper perforeringshullene.

I en foretrukket utførelsesform er det anordnet en patron tilstøtende hver enkelt perforatør.

Med perforeringskanoner i samsvar med innledningen av patentkrav 3, dvs. perforeringskanoner med et ytre kanonrør, i hvilke det innvendig er anordnet perforatører som er tennbare via en lunte som er ført gjennom kanonrøret, og etter tenning slår gjennom kanonrøret ved perforeringshull, idet et middel for automatisk lukking av perforeringshullene er anordnet, og dette middelet omfatter et gliderrør som etter perforeringen er forskyvbart ved hjelp av en justeringsinnretning minst diameteren av perforeringshullet, foreslås det at gliderrøret er anordnet koaksialt mellom perforatørene og kanonrøret. Derved unngås med et enkelt og sikkert midel en uttreden av bruddstykker fra kanon-røret i borehullet. Med horisontale borehull, med hvilke den ytre veggen ligger på foringsrørets innvendige vegg, er det mulig med en sikker forskyvning av gliderrøret.

I en foretrukket utførelsesform er gliderrøret fiksert i dets utgangsposisjon via et sikringselement som etter tenning av lunten brekker opp og frigir forskyvningen av gliderrøret.

Justeringsinnretninger kan være en spent fjær eller et pyroteknisk element som er tennbart ved hjelp av lunten.

I en foretrukket utførelsesform er gliderrøret lukket på siden, ved hvilken det skal forskyves, og er åpent på den andre siden, slik at gliderrøret er tilformet som et stempel, og som er forskyvbart ved hjelp av trykket bygget opp ved tenningen av perforatørene.

For fiksering av gliderrøret etter forskyvningen foreslås det at gliderrøret oppviser en veggtykkelse som tillater en radial utvidelse ved hjelp av trykket som er bygget opp i kanonrøret etter tenningen av perforatørene.

Det er fordelaktig anordnet et fluid mellom gliderrøret og kanonrøret. Med dette fluidet kan tidspunktet for den radiale utvidelsen av gliderrøret styres.

I det etterfølgende forklares nærmere en utførelsesform av oppfinnelsen ved hjelp av fire figurer.

Figur 1 viser et kanonrør 1 til en perforeringskanon for anvendelse i petroleums- og naturgassindustrien for tilknytning av et borehull ved reservoarhorisonten. Kanonrøret 1 er ved dets to ender lukket ved hjelp av henholdsvis et koblingsstykke eller en tetning 18.1 det indre av kanonrøret 1 finnes et gliderrør 4, og anordnet i dette en ladningsbærer 9, ved hvilken det er festet perforatører 10. På den viste figuren er disse perforatørene 10 hulladninger. For tenning av disse perforatørene 10 finnes det en lunte 11 som er ført til det respektive antennelsespunktet for perforatørene 10. Lunten 11 er ved hjelp av koblingsstykket eller tetningen 18 ført inn i det indre av perforeringskanonen.

Det indre røret eller gliderrøret 4 er lukket ved en ende, f.eks. ved hjelp av en kappe 5. Tilgrensende kappen 5 befinner det seg et sikringselement 7, her en skjaerstift, som før skuddet fester gliderrøret 4 på slik måte at gliderrøret 4 ikke kan forskyves i kanonrøret 1 i lengderetning.

I kanonrøret 1 kunne det motsatt perforatørene 10 anbringes bruddanvisningssteder 3, slik at etter tenningen av perforatørene 10 kan hulladningsstrålen 12 (se figur 2) som dannes uhindret trenge gjennom kanonrøret 1. Figur 2 viser et utsnitt av en perforeirngskanon umiddelbart etter tenningen. Lunten 11 har antent perforatørene 10. Hulladningsstrålen eller hulladnings jetstrålen 12 som dannes har slått gjennom gliderrøret 4 og kanonrøret 1. Metallhuset til perforatørene 10 deles derved og danner splint- og bruddstykker som danner en del av "produksj onsavfallet". Figur 3 viser et utsnitt av perforeringskanonen umiddelbart etter skuddet. Hulladningsstrålen 12 har slått gjennom gliderrøret 4 ved perforeringshullet 14 og kanonrøret 1 ved perforeringshuUet 13.1 det indre av gliderrøret 4 har det bygget seg opp et trykk. Dette trykket strømmer mot gliderrøret 4 i retning av sikringselementet 7, ettersom gliderrøret 4 er lukket ved siden av sikringselementet 7 ved hjelp av en kappe 5 og er åpent ved den motsatte siden. I det indre har det dannet seg "produksjonsavfall" 17. Figur 4 viser et utsnitt av perforeringskanonen etter skuddet. Ved hjelp av trykket i gliderrøret 4 er sikringselementet 7 blitt avskåret, slik at gliderrøret 4 er forskjøvet til ved det nærliggende forbindelsesstykket eller tetningen 18, derved kunne de resterende smådeler eller produksjonsavfallet 17 ikke forlate kanonrøret 1. Det vises ikke at det indre røret 4 er oppblåst etter skuddet og derved fastkilt med kanonrøret 1.

Oppfinnelsen består også av en mekanisme som etter skuddet lukker perforeringshullene eller gjennomslagshullene 13 i kanonveggen 2 og således hindrer en uttreden av "produksjonsavfallet" 17. Som lukkemekamsme kunne fungere skumpatroner eller, slik som omtalt, en glider- eller rotasjonsmekanisme. I tilfellet av skumpatronene erstattes noen av perforatørene 20 ved hjelp av patroner med 2-komponentsskum. Ved hjelp av lunten 11 som antenner perforatorene eller ladningene 10 bevirkes det en omvandling av patronen med oppsvelling av skummet og tilstopping av perforeringshullene 13.

Ved anvendelsen av en glider- eller rotasjonsmekanisme anbringes det i kanonen et andre rør, et gliderrør 4 som etter gjennomslaget forskyves minst diameteren av perforeringshullet 13 (enten langsgående; glidende mekanisme eller tverrgående; rotasjonsmekanisme). På figur 1 er forskyvningsbanen betegnet ved hjelp av en X (se henvis-ningstall 8). For bevegelse av det indre røret, henholdsvis det andre røret eller glider-røret 4 etter skuddet, kan en forspent fjær fungere. Gliderrøret 4 fikseres i utgangsposi-sjonen via et sikringselement 7 som for eksempel ved hjelp av lunten 11 ødelegges. Som sikringselement 7 kunne for eksempel bolter, sprengringer eller skruer fungere. Ødeleggelsen kan for eksempel også skje via et pyroteknisk element - eventuelt også med en forsinkelsessats. For bevegelse av glidermekanismen gliderrøret 4 kan det også fungere med det indre trykket i kanonen forårsaket etter skuddet ved hjelp av reaksjons-produktene til sprengstoffet i perforatorene 10. Dersom gliderøret 4 er lukket på siden, i hvilken det skal beveges, og er holdt åpent på den andre siden, kan dette gliderrøret 4 bevege seg som et stempel. Det indre trykket kan kun avlastes gjennom perforeringshullene 14 og gjennomføringene 6 for lunten 11. Tiden inntil den fullstendige trykkopp-bygningen er tilstrekkelig til at gliderrøret 4 forskyves og således at gjennomslagshullene 13,14 lukkes. Samtidig bevirker gasstrykket en oppsvulming av gliderrøret 4 (kjent også for tradisjonelle perforeringskanoner under betegnelsen "Gun Swell"). Det oppsvulmede gliderrøret 4 kan fastkiles med den indre veggen av det ytre røret eller kanonrøret 1 og kan således ikke gli tilbake. Tidspunktet for denne utvidelsen kan f.eks. kontrolleres via et fluid mellom den indre og den ytre veggen. Til dette kan det f.eks. anvendes fett eller silikonolje.

Claims (9)

1. Perforeirngskanon med et ytre kanonrør (1), i hvilket det innvendig er anordnet per-foratører (10) som er antennbare via en lunte (11) som er ført gjennom kanonrøret (1), og som etter tenning slår gjennom kanonrøret (1) ved perforeringshull (13), idet et middel for automatisk lukking av perforeringshullene (13) er anordnet,karakterisert vedat middelet for automatisk lukking omfatter patroner med et svellbart 2-komponentes skum, og disse patronene er anordnet i kanonrøret (1) og er avbrytbare ved hjelp av den antente lunten (11), slik at skum kommer ut av patronene, sveller opp og tilstopper perforeringshullene (13).

2. Perforeringskanon ifølge krav 1,karakterisert vedat en patron er anordnet tilstøtende hver enkelt perforatør (10).

3. Perforeringskanon med et ytre kanonrør (1), i hvilket det innvendig er anordnet per-foratører (10) som er antennbare via en lunte (11) som er ført gjennom kanonrøret (1), og som etter tenning slår gjennom kanonrøret (1) ved perforeringshull (13), idet et middel for automatisk lukking av perforeringshullene (13) er anordnet, og dette middelet omfatter et gliderrør (4) som etter perforeringen er forskyvbar ved hjelp av en justeringsinnretning minst diameteren av perforeringshullet (13),karakterisert vedat gliderrøret (4) er anordnet koaksialt mellom perforatorene (10) og kanonrøret (1).

4. Perforeringskanon ifølge krav 3,karakterisert vedat gliderrøret (4) er fiksert i dets utgangsposisjon via et sikringselement (7) som etter tenning av lunten (11) bryter opp og frigir forskyvningen av gliderrøret (4).

5. Perforeringskanon ifølge krav 3 eller 4,karakterisertved atjusteringsinnretningen er en spent fjær.

6. Perforeirngskanon ifølge ett av kravene 3 til 5,karakterisertved at justeringsinnretningen er et pyroteknisk element som er antennbart ved hjelp av lunten (11).

7. Perforeringskanon ifølge ett av kravene 3 til 6,karakterisertv e d at gliderrøret (4) er lukket på en side, ved hvilken det skal forskyves, og er åpent på den andre siden og er derved forskyvbart som et stempel ved hjelp av trykket som bygger seg opp gjennom tenningen av perforatorene (10).

8. Perforeringskanon ifølge ett av kravene 3 til 7,karakterisertv e d at gliderrøret (4) oppviser en veggtykkelse som tillater en radial utvidelse og derved fiksering i kanonrøret (1) etter forskyvningen av gliderrøret (4) ved hjelp av trykket som bygges opp i kanonrøret (1) etter tenningen av perforatorene (10).

9. Perforeringskanon ifølge ett av kravene 3 til 8,karakterisertved at et fluid er anordnet mellom gliderrøret (4) og kanonrøret (1).