NO338794B1 - Fremgangsmåte for komplettering av en olje- eller gassbrønn, og anvendelse av perforatorer med rettet ladning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en foring for en rettet ladning som kan danne flere skjærende stråler for å øke penetreringen ved brønnkomplettering.

Den absolutt vesentligste prosessen ved utførelse av en komplettering i en foret brønn er å danne en strømningsbane mellom produksjonssonen, også kjent som en formasjon, og brønnboringen. Når det benyttes en perforator, danner den skjærende strålen etter initiering av anordningen en åpning i foringsrøret, og den fortsetter med å trenge inn i formasjonen via et sementeringslag. Hele prosessen kalles vanligvis en perforering. Selv om mekaniske perforeringsanordninger er kjent, dannes slike perforeringer nesten utelukkende ved bruk av anordninger med rettet ladning, fordi de er effektive, enkle å anbringe og kan danne mange perforeringer; for eksempel kan 30000 eller flere benyttes ved én komplettering. Energiholdige materialer kan også gi tilleggsfordeler ved at de kan bevirke stimulering av brønnen på den måten at sjokkbølgen som passerer inn i formasjonen kan øke effektiviteten til perforeringen og bevirke øket strømning fra formasjonen. En slik perforator vil normalt være i form av en rettet ladning, også kalt en hulladning. I det følgende skal enhver henvisning til en perforator, når ikke annet er nevnt, oppfattes til å bety en perforator med rettet ladning.

En rettet ladning er en energiholdig anordning dannet av et hylster eller hus, i hvilket er innsatt en ganske tynn metallforing. Foringen danner en indre flate i et hulrom, og de øvrige flater i hulrommet dannes av huset. Hulrommet er fylt med et energiholdig eksplosivmateriale, som ved å detoneres bevirker at foringsmaterialet bryter sammen og drives ut av huset i form av en stråle av materiale med høy hastighet. Denne strålen av materiale treffer brønnforingen og danner en åpning, og strålen fortsetter å trenge inn i selve formasjonen, inntil strålen er oppbrukt av "målmaterialene" i foringen, sementen og formasjonen. Foringen kan være halvkuleformet, men i de fleste perforatører er formen generelt konisk. Normalt vil huset for den rettede ladningen være av stål, selv om andre jern- eller ikke- jernlegeringer kan være foretrukket. Under bruk danner, som nevnt, foringen en stråle med meget høy hastighet og som har høy penetrerende energi.

Generelt kreves et stort antall perforeringer i et bestemt område av foringsrøret nær formasjonen. For dette formål senkes et våpen ned i foringsrøret med en vaier, et kveilrør eller enhver annen teknikk som er kjent for fagfolk på området. Dette våpenet er en bærer for flere perforatører som kan ha den samme eller forskjellig effekt. Typen perforator, antallet av disse og størrelsen til våpenet er noe som generelt bestemmes av en kompletteringsingeniør, basert på en analyse og/eller bestemmelse av de karakteristiske parametere ved kompletteringen. Generelt er målet for kompletteringsingeniøren å oppnå den størst mulige åpning i foringsrøret og den dypest mulige inntrengningen i den omgivende formasjonen. Det vil forstås at naturen til en formasjon kan variere både fra komplettering til komplettering og også innen omfanget av en bestemt komplettering.

Normalt er valget av perforatorladningene, antallet av disse og arrangementet inne i et våpen, og også typen av våpen, overlatt til kompletteringsingeniøren, som vil basere sin avgjørelse på en empirisk vurdering basert på erfaring og kunnskap om den bestemte formasjonen der kompletteringen finner sted. For å hjelpe ingeniøren ved dette valget har det blitt utviklet flere prøver og prosedyrer for bestemmelse av perforatorytelsen til de enkelte perforatorer. Disse prøver og prosedyrer har blitt utviklet av industrien via American Petroleum Institute (API). For dyphullsperforatorer benyttes i stor grad API-standarden RP 19B (tidligere RP 43 5. utgave) som er tilgjengelig for nedlasting fra_ www. api. org, som i stor grad benyttes av perforatorfagfolk som indikasjon på perforatorytelse. Produsenter av perforatorer benytter normalt denne API-standarden ved markedsføring av sine produkter. Kompletteringsingeniøren er derfor i stand til å velge mellom produkter fra forskjellige produsenter for en perforator som har de egenskaper som han antar er nødvendige for den angjeldende formasjonen. Ved å gjøre sitt valg kan ingeniøren være sikker på hvilken type ytelse som kan forventes av den valgte perforatoren.

Til tross for disse prøver og prosedyrer som finnes er det allikevel anerkjent at kompletteringsteknikk er mere et spørsmål om følelse enn vitenskap. Oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelsen har innsett at den konservative naturen til de vanlige fremgangsmåter for komplettering ikke har medført noen endring når det gjelder den kompletteringsteknikken som kreves for å forbedre og øke produksjonen, hverken ved enkle eller kompliserte kompletteringer.

Det er en betingelse i olje- og gasskompletteringsindustrien at det produseres perforatorer både for dype hull og perforatorer for store hull. Forskjellige kompletteringer har forskjellig geologi. På en ende av skalaen er det konsoliderte formasjoner av hardt fjell som krever en stor mengde sterkt fokusert stråleenergi for å perforeres. Perforatorer for dype hull er, som navnet antyder, beregnet til å danne det dypest mulige hullet, og å trenge så langt som mulig inn i formasjonen, og anvendes generelt når formasjonen består av hardt fjell.

På den andre enden av skalaen er det ukonsoliderte formasjoner, som er løst fyll-materiale, f.eks. sand, som er enkelt å fortrenge men som lett bryter sammen i tidens løp. Perforatorer for store hull er beregnet til å danne det størst mulige entringshull i foringen eller foringene. Den økede diameteren til entringshullene i foringen forbedrer anbringelsen av sand i perforeringstunneler og bidrar til å minske trykkfallet gjennom hver enkelt perforeringstunnel, for å bevirke forbedrede strømningsegenskaper, for derved å bevirke den største strømmen av hydrokarboner pr. flateenhet og også å øke pålitelig-heten til brønnen.

Målet for strømmen av materiale fra en perforering i en komplettering kjennetegnes ved innløpshulldiameteren og innstrømningen av hydrokarbon pr. lengdeenhet våpenforing.

Det er uenighet i industrien med hensyn til den optimale måten å øke strømmen av hydrokarboner, dvs. enten å benytte en perforator for store hull eller en perforator for dype hull. Ulempene med en perforator for dype hull er hovedsakelig at hullet som dannes av skjærestrålen er smalt og smalner av ved enden av strålen. Hullet som dannes er vanligvis meget rent, nesten som om det var blitt boret, hvilket holder trykket i kompletteringen høyt, men med en forholdsvis lav strømningsrate. Derimot muliggjør perforatorer for store hull en stor strømning pr. flateenhet, men dybden for penetreringen er meget begrenset.

Ideelt er det ønskelig å danne den størst mulige strømning pr. flateenhet fra hver perforering og også å sikre at perforeringen er så dyp som mulig. Ett middel er å benytte en tandemperforator, dvs. en foring direkte bak den andre, selv om dette kan medføre kostnadsøkninger og det er begrensninger for dimensjonen av perforatøren i dette arrangementet, etter som perforatørene normalt monteres i det nevnte bærevåpen-arrangementet, slik at diameteren og lengden er begrenset slik at de passer inn i våpenet. Tilsvarende er det en begrensning av massen av eksplosiv i hver perforator, etter som det kan være nødvendig at våpenet tåler detonasjonene og fjernes fra kompletteringen, for å øke strømmen av hydrokarbonmateriale.

En annet metode for å øke skaden i et mål eller å øke graden av perforering ved olje- og gasskomplettering er å initiere en andre anordning med rettet ladning langs den samme banen som er dannet av den første skjærende strålen, hvilket på militærområdet ofte kalles en tandemeffekt og typisk anvendes i det som er kjent som et tandem stridshode. Det er mange metoder for å oppnå en tandemeffekt; én metode er å benytte to separate enheter med rettet ladning som er innrettet koaksialt den ene bak den andre, idet den forreste rettede ladningen initieres noen få millisekunder før den bakre rettede ladningen. Dette har vært anvendt på militærområdet, der det har vært benyttet for sprengning av bunkere. For denne anvendelsen er den første ladningen beregnet til å fjerne jordfyllingen fra rundt bunkeren og den andre, større ladningen er beregnet til å trenge inn i den armerte betongbunkeren. Idéen er at jordfyllingen kan flyttes mere effektivt av en mindre ladning, for således å opprettholde full penetreringsvirkning for den andre, større ladningen, ved at energien fra denne kan fokuseres mere på den egentlige bunkeren.

En annen metode for å frembringe en tandemeffekt er beskrevet i GB-søknad 0102914.9, som beskriver bruken av en tandemforing som omfatter en lineær skjærende ladning med et typisk V-tverrsnitt, anvendt i kombinasjon med en konvensjonell anordning med rettet ladning, slik at under bruk sprenger den lineære skjærende ladningen huset til våpenet og muliggjør at den skjærende strålen fra enheten med rettet ladning kan fokuseres på fjellformasjonen ved kompletteringen, i likhet med tandem-stridshodet.

En ulempe med begge disse systemer er at de krever midler for uavhengig initiering for hver av de skjærende stråler. Dessuten krever disse utførelser ekstra bearbeiding av den endelige enheten med rettet ladning for at den skal omfatte enten den lineære skjærende ladningen eller en annen koaksialt innrettet enhet med rettet ladning.

Patentsøknader og patenter GB 2303687 A, GB 2333825 A, US 3025794 og US 4498367 A beskriver alle perforatorer som danner klumper; patentsøknad EP 0437992 A beskriver perforatorer som danner et par eksplosivformede prosjektiler.

Patentsøknader US 2003/0037692 A og GB 0916870 A beskriver perforatorer som anvender reaktive foringer.

Patent US 4766813 beskriver kompositte foringer for anordninger med rettet ladning.

Patentsøknad DE 2927556 C beskriver hulladningshylstre der hylsteret har en høyere spesifikk densitet i området ved spissen enn ved munningen.

DE 2306859 A1 beskriver en rettet ladning for frembringelse av en materialpenetrerende stråle som respons på en detonator.

Det er derfor et behov for en enhet med rettet ladning som er i stand til å frembringe mer enn én skjærende stråle, men som unngår en eller flere av ulempene ved de kjente systemer.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for komplettering av en olje-eller gassbrønn omfattende trinnene med: å tilveiebringe en eller flere perforatorer med rettet ladning omfattende et hus, en mengde av høyeksplosiv innsatt i huset og en primær foring;

å velge i det minste én innsatsforing dannet separat fra den primære foringen, idet innsatsforingen er passende for kompletteringen; og

å påføre den minst ene innsatsforing ved å feste den til den primære foringen, idet innsatsforingen er anbrakt på innerflaten av den primære foringen, slik at under bruk dannes det i det minste to skjærende stråler, hvori innsatsforingen er fremstilt av en sammensetning som frembringer eksoterm energi ved eksplosiv påvirkning.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også anvendelse av en eller flere perforatorer med rettet ladning for å forbedre fluidutstrømning fra en olje- eller gassbrønn omfattende trinnene med: komplettering av olje- eller gassbrønnen i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og

perforering av brønnen ved bruk av den ene eller flere perforatorer med rettet ladning.

Det beskrives en perforatorforing med rettet ladning, med flere stråler, for olje- og gassbrønner, omfattende en primær foring og en eller flere innsatsforinger som anbrakt på innerflaten av den primære foringen, slik at under bruk dannes det i det minste 2 skjærende stråler.

Det vil enkelt forstås at det kan være flere innsatser anbrakt på innerflaten av den rettede ladningen.

Foringstykkelsen kan velges blant hvilke som helst kjente tykkelser, men veggtykkelsen velges fortrinnsvis i området fra 1 til 10% av foringsdiameteren, mere foretrukket i området fra 1 til 5%.

Formen til foringen eller innsatsen kan velges blant hvilke som helst kjente eller vanlig benyttede foringsformer for rettet ladning, slik som hovedsakelig konisk eller halvkuleformet. Det vil enkelt forstås av fagfolk hva som er korrekt form for innsatsen for å mulig-gjøre at innsatsen og foringen kommer i intim kontakt.

I ett arrangement kan foringen eller innsatsen ha avsmalnende vegger, slik at tykkelsen ved tuppen er minsket i forhold til tykkelsen ved basispartiet av foringen eller innsatsen, eller alternativt kan de være avsmalnende slik at tuppen av foringen eller innsatsen er vesentlig tykkere enn veggene. Et annet alternativ er at tykkelsen til foringen eller innsatsen ikke er ensartet langs overflateområdet, for å danne en tilspisning eller flere fremspring og hovedsakelig hule områder, for å danne områder med varierende tykkelse som kan forløpe helt eller delvis over overflateområdet til foringen eller innsatsen, slik at hastig-heten og skjærevirkningen til strålene kan velges slik at de oppfyller betingelsene ved kompletteringen.

Innsatsen kan ha hvilken som helst tykkelse, men den velges fortrinnsvis i området fra 1% til 200% av tykkelsen til foringen, enda mere foretrukket i området fra 50% til 150% av tykkelsen til foringen.

Innsatsen kan være hovedsakelig stumpkonisk, slik at innsatsen hovedsakelig ikke dekker tuppen av foringen, og fortrinnsvis forløper innsatsen i området fra 1% til 100% fra basispartiet til tuppen av foringen, mere foretrukket i området fra 20% til 100% fra basispartiet til tuppen av foringen. Alternativt forløper foringen i området fra 1 % til 100% fra tuppen til basispartiet av foringen, mere foretrukket i området fra 20% til 100% fra tuppen til basispartiet av foringen.

Videre kan det være flere stumpkoniske partier innsatt i en foring, for å danne en rekke stumpkoniske ringer på overflaten av foringen, hvilke kan dekke i området fra 1% til 100% av det indre overflatearealet til foringen, mere foretrukket i området fra 20% til 100%.

Alternativt kan innsatsen dekke hovedsakelig tuppartiet av foringen, og kan forløpe hovedsakelig fra tuppen av foringen til basispartiet av foringen, og fortrinnsvis forløper foringen i området fra 1% til 100% fra tuppen av foringen til basispartiet, mere foretrukket i området fra 20% til 100% fra tuppen til basispartiet.

Alternativt kan innsatsen være fremstilt av flere fingre eller staver av innsatsmateriale som forløpet hovedsakelig parallelt med overflaten av foringen, fra tuppen til basispartiet av foringen, og fortrinnsvis forløper innsatsen i området fra 1% til 100% fra tuppen av foringen til basispartiet, mere foretrukket i området fra 20% til 100% fra tuppen til basispartiet. Alternativt forløper fingrene eller stavene hovedsakelig parallelt med overflaten av foringen, fra basispartiet til tuppen av foringen, og fortrinnsvis forløper fingeren eller staven av innsatsmateriale i området fra 1% til 100% fra basispartiet av foringen til tuppen, mere foretrukket i området fra 20% til 100% fra basispartiet til tuppen av foringen.

I et annet alternativ kan innsatsen variere i tykkelse langs overflatearealet til foringen, slik at innsatsen kan være avsmalnende eller ha flere fremspring og hovedsakelig hule partier som kan forløpe over hele eller en del av den indre del av det indre overflatearealet til foringen.

Faktorer som typisk bestemmer ytelsen til perforatørene er den lineære geometrien og typen og massen av høyeksplosiv som benyttes. Den faktiske, endelige lengden av den skjærende strålen og således dybden av perforeringen vil imidlertid også avhenge av geologien ved kompletteringen. Det vil enkelt forstås av fagfolk på området med hensyn til den tilnærmede penetreringsdybden og således den sannsynlige, endelige lengden eller den maksimale utstrekningen av den skjærende strålen for enhver perforator i en bestemt komplettering; derfor refererer alle henvisninger til den endelige lengden av den skjærende strålen som beskrives her til den endelige lengden som i henhold til be-dømmelsen av en erfaren kompletteringsingeniør kan oppnås. Av hensyn til klarhet er banen til strålen definert ovenfor og i det følgende som kanalen som dannes i fjellet som et resultat av virkningen av den skjærende strålen.

Foringen og innsatsen kan fremstilles av hvilket som helst egnet eller vanlig benyttet foringsmateriale for rettede ladninger, og typiske materialer er: metalliske materialer, legeringer, polymerer, silika, glass eller plast. Alternativt kan innsatsen være fremstilt av en sammensetning som frembringer eksoterm energi ved eksplosiv påvirkning. Innsatsen kan også velges av det samme materialet som foringsmaterialet.

Typisk velges et metallisk materiale for foringen eller innsatsen for å danne en tung foring eller innsats og således oppnå en effektiv, penetrerende stråle. Typisk er densiteten til foringen i området 7 til 18 gram pr cm<3>, for å danne et effektivt hull i foringsrøret eller - rørene. Metallet kan velges blant hvilket som helst metall eller legering som normalt benyttes på området stridshode med rettet ladning, slik som kopper eller wolfram eller deres legeringer, slik som messing eller bronse. Andre legeringer omfatter kopper/wolframlegeringer, som i stor grad benyttes på området rettede ladninger. Innsatsen kan også helt eller delvis være fremstilt av et metallisk materiale.

Foringen eller innsatsen kan fremstilles ved pressing eller skjæreforming av et forarbeidet metall til en endelig, ønsket form. Alternativt kan materialet i foringen eller innsatsen være dannet av en partikkelformet sammensetning, slik som komprimert metallpulver, idet pulveret presses for å danne den ønskede formen for foringen eller innsatsen. Den pressede foringen eller innsatsen kan gis den endelige dimensjon som kreves eller være svakt overdimensjonert, for å muliggjøre at foringen eller innsatsen kan sintres eller maskineres til den endelige dimensjon. Det er vanligvis ønskelig ved bruk av et komprimert emne eller en sintringsprosess å tilsette et bindemiddel for å bidra til konsolidering av det partikkelformede materialet. Bindemiddelmaterialet kan enten tilsettes til det partikkelformede materialet og innblandes omhyggelig, eller de metalliske partikler kan være forhåndsbelagt med bindemiddelet. Bindemiddelet kan velges blant flere myke metaller, slik som bly, polymeriske eller andre ikkemetalliske materialer. Polymeriske bindemidler som normalt velges er stearater, voks, PTFE, polyetylen eller epoksyharpiks. Andre vanlige og velkjente bindemidler kan også være effektive og kan enkelt påføres.

Alternativt kan det benyttes et energiholdig polymerbindemiddel, slik som Polyglyn (glysidylnitratpolymer), GAP (glysidyl-azidpolymer) eller Polynimmo (3-nitratmetyl-3-metyloksetanpolymer). Når det finnes et bindemiddel, kan det foreligge i området fra 1 til 5 volum% av foringsmaterialet.

Når det skal anvendes en partikkelformet sammensetning, spiller diameteren til partiklene, også kalt kornstørrelse, en viktig rolle for konsolideringen av materialet, og påvirker derfor den pressede densiteten til foringen eller innsatsen. Det er ønskelig å øke densiteten til foringen eller innsatsen, for å frembringe en mere effektiv hulldannende stråle. Det er ønskelig at diameteren til partiklene er mindre enn 10 vim, mere foretrukket er partiklene 1 lam eller mindre i diameter, og enda mere foretrukket anvendes partikler i nanoområdet, slik som partikler som er 0,1 \ im eller mindre i diameter. Materialer som angis her med partikkelstørrelser mindre enn 0,1 vim kalles "nano-krystallinske materialer".

Ultra-fine pulver som omfatter nano-krystallinske partikler kan også dannes med en plasmabuereaktor, som beskrevet i PCT/GB01/00553 og WO 93/02787.

I ett arrangement kan foringen ha en innsats som er maskineri eller dannet under den opprinnelige fremstillingen av foringen, slik at den opprinnelige foringen fremstilles overdimensjonert og maskineres til å oppvise et innsatsparti som kan danne en andre skjære-stråle.

I et foretrukket arrangement fremstilles innsatsen adskilt fra foringen, og fremstilles og fastgjøres til foringen som en påført gjenstand. Dette gir kompletteringsingeniøren mere fleksibilitet og muligheten til å velge den mest passende innsatsen for kompletteringen, slik at det unngås å måtte holde på lager et stort antall forhåndsformede enheter. Dessuten kan kompletteringsingeniøren ønske å benytte flere forskjellige innsatser for å frembringe flere skjærende stråler som alle har sine karakteristiske egenskaper.

Innsatsen kan holdes i intim kontakt med foringen for å muliggjøre at innsatsen danner en sammenhengende stråle, og derfor kan innsatsen være fastgjort til foringen med hvilke som helst passende holdemidler, slik som et klebemiddel, som muliggjør at et forhåndssammentrukket innsatsmateriale kan ekspandere ved kontakt mot foringen, et holdeklips, kraftutøvende midler eller et energiholdig materiale for å holde innsatsen mot overflaten av foringen.

I et annet aspekt av oppfinnelsen kan det være anordnet et annet lag av energiholdig materiale beliggende mellom innsatsforingen og den primære foringen, slik at etter sam-menbruddet av den primære foringen tilfører det andre laget av energiholdig materiale kinetisk energi til innsatsforingen. Det andre laget av energiholdig materiale kan velges blant hvilke som helst passende energiholdige materialer, slik som pyrotekniske, inter-metalliske eller høyeksplosiv, og det er fortrinnsvis valgt blant hvilke som helst kjente, passende høyeksplosiver.

I henhold til et tredje aspekt ved oppfinnelsen er det kommet frem til en rettet ladning som omfatter et hus, en mengde høyeksplosiv innsatt i huset, en primær foring, og i det minste én innsatsforing.

Fortrinnsvis er huset laget av stål, selv om huset kan fremstilles av et hvilket som helst kjent eller vanlig benyttet husmateriale, og det kan også fremstilles med hvilke som helst vanlige teknikker. Høyeksplosivet må etter initiering gi en tilstrekkelig virkning til å bevirke sammenbrudd av foringen for å danne en stråle med høy hastighet. Et slikt eksplosiv kan velges blant flere høyeksplosivprodukter, slik som RDX, TNT, RDX/TNT,

HMX, HMX/RDX, TATB, HNS, og det vil enkelt forstås at hvilket som helst energiholdig materiale som er klassifisert som et høyeksplosiv kan anvendes i oppfinnelsen som er beskrevet. Imidlertid er visse eksplosivtyper foretrukket for oljebrønnperforatorer, på grunn av de høye temperaturer som oppstår ved komplettering av brønnboringen.

Diameteren av foringen på det videste stedet, som er den åpne enden, kan enten være hovedsakelig den samme diameteren som huset, slik at foringen kan anses for å være en fullkaliberforing, eller alternativt kan foringen være underkalibrert, slik at diameteren til foringen er i området fra 80% til 95% av den fulle diameteren. I en typisk konisk, rettet ladning med fullkaliberforing er eksplosivvirkningen mellom basispartiet av foringen og huset meget liten, slik at under bruk vil basispartiet av konusen bare utsettes for en minimal virkning. I en underkalibrert foring kan derfor en større masse av høyeksplosiv anbringes mellom basispartiet av foringen og huset, for å sikre at en større andel av basisforingen omdannes til en skjærende stråle.

Perforatorene beskrevet ovenfor kan innføres direkte i en underjordisk brønn, men det er vanligvis ønskelig å anbringe perforatorene i et våpen slik som tidligere beskrevet, for å muliggjøre at flere perforatorer kan anbringes ved kompletteringen.

Det er også kommet frem til en fremgangsmåte for å forbedre fluidutstrømning fra en olje-eller gassbrønn, og fremgangsmåten omfatter trinnet med perforering av brønnen ved bruk av en eller flere foringer for rettet ladning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

For å bidra til forståelse av oppfinnelsen skal flere utførelser av denne beskrives, i form av eksempler, med henvisning til de vedføyde tegninger. Figur 1 er et snitt langs en lengdeakse i en anordning med rettet ladning i henhold til oppfinnelsen, og som inneholder en tuppinnsats. Figur 2 viser et snitt langs en lengdeakse i en foring med rettet ladning i henhold til oppfinnelsen, og som inneholder en stumpkonisk innsats. Figur 3 viser et snitt langs en lengdeakse i en foring med rettet ladning i henhold til oppfinnelsen, og som inneholder en innsats som hovedsakelig dekker den indre overflaten av foringen. Figur 4 viser et snitt langs en lengdeakse i en foring med rettet ladning i henhold til oppfinnelsen, og som inneholder en hovedsakelig kompakt tuppinnsats med en annerledes form enn den som er vist i figur 1.

Som vist i figur 1 omfatter en rettet ladning, som typisk er aksesymmetrisk om midtlinjen 1, av en generelt konvensjonell utformning, et hovedsakelig sylindrisk hus 2 fremstilt av et metall-, polymer- eller GRP-materiale. Foringen 5 i henhold til oppfinnelsen har typisk f.eks. 1 - 5% av foringsdiameteren som veggtykkelse, men kan være så mye som 10% i ekstreme tilfeller. Foringen 5 passer tett inn i den åpne enden 8 av det sylindriske huset 2. Høyeksplosivmateriale 3 befinner seg inne i rommet som er avgrenset mellom huset og foringen. Høyeksplosivmaterialet 3 initieres ved den lukkede enden av anordningen, typisk av en detonator eller en detonasjonsoverførende lunte som befinner seg i en utsparing 4. Tuppen av foringen 7 har en innsats 6, med en kant 9 som er avskrådd mot basispartiet og som hovedsakelig har samme form som tuppen 7 av foringen, slik at etter initiering av høyeksplosivet 3 vil tuppen av foringen 7 og innsatsen 6 danne to separate, skjærende stråler.

Et passende utgangsmateriale for foringen kan omfatte kopper eller messing. Et annet egnet utgangsmateriale for foringen kan omfatte en blanding av nanokrystallinsk wolfram/kopper pulverblanding med et bindemiddel. Bindmaterialet omfatter polymermaterialer som inkluderer energiholdige bindemidler slik som beskrevet ovenfor. Den nanokrystallinske pulversammensetningen kan dannes med hvilke som helst av de ovenfor nevnte prosesser.

En metode for fremstilling av foringer er pressing av en tilmålt mengde intimt blandede pulver i en form for å fremstille den ferdige foringen som en ubehandlet, kompakt del. Under andre forhold kan i henhold til denne oppfinnelsen anvendes intimt blandede pulver på nøyaktig den samme måten som beskrevet ovenfor, men det kompakte produktet har tilnærmet ferdig form og muliggjør at det kan utføres en eller annen form for sintring eller infiltreringsprosess.

I figur 2 omfatter en foring i henhold til oppfinnelsen, typisk aksesymmetrisk om midtlinjen II som går gjennom tuppen 17 av foringen, en primær foring 15 og en typisk stumpkonisk innsats 16 som befinner seg ved basispartiet 18 av foringen, der kanten 19 av innsatsen er hovedsakelig vinkelrett på den primære foringen 15, slik at når en foring i figur 2 er innsatt i en anordning med rettet ladning, vil innsatsen 16 danne en del av det saktere bevegende partiet av den skjærende strålen. Figur 3 viser et snitt gjennom en foring i henhold til oppfinnelsen, som typisk er aksesymmetrisk om midtlinjen 21 som går gjennom tuppen 27 av foringen. I denne utførelsen er det en innsats 26 som hovedsakelig dekker den indre flaten av den primære foringen 25, fra tuppen 27 av foringen til basispartiet 28 av foringen. Når foringen i figur 3 er innsatt i en anordning med rettet ladning, vil innsatsen 26 danne to skjærende stråler. Figur 4 viser en foring i henhold til oppfinnelsen, typisk aksesymmetrisk om midtlinjen 31 som går gjennom tuppen 37 av foringen. I denne utførelsen er det en innsats 36, typisk en masse av innsatsmateriale, som kan ha form som den primære foringen 35 eller ut-gjøre en kompakt, avkortet kjegle eller ha en hovedsakelig kuleform, for å utgjøre ekstra materiale for å danne en skjærende stråle.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for komplettering av en olje- eller gassbrønn omfattende trinnene med: å tilveiebringe en eller flere perforatorer med rettet ladning omfattende et hus (2), en mengde av høyeksplosiv (3) innsatt i huset (2) og en primær foring (5); å velge i det minste én innsatsforing (6) dannet separat fra den primære foringen (5), idet innsatsforingen (6) er passende for kompletteringen; og å påføre den minst ene innsatsforing (6) ved å feste den til den primære foringen (5), idet innsatsforingen (6) er anbrakt på innerflaten av den primære foringen (5), slik at under bruk dannes det i det minste to skjærende stråler, hvori innsatsforingen (6) er fremstilt av en sammensetning som frembringer eksoterm energi ved eksplosiv påvirkning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der densiteten til materialet i innsatsforingen er lavere enn densiteten til materialet i den primære foringen.

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der innsatsforingen (6) er koaksial med den primære foringen (5).

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der innsatsforingen (6) har samme form som den primære foringen (5).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der overflatearealet til innsatsforingen (6) er i området fra 1 til 100 % av overflatearealet til den primære foringen (5).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, der innsatsforingen (6) utgjør i området fra 20 til 100 % av overflatearealet til den primære foringen (5).

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der tykkelsen til den primære foringen (5) er valgt i området fra 1 til 10% av diameteren til den primære foringen (5).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der tykkelsen til foringen (5) er valgt i området fra 1 til 5% av diameteren til den primære foringen (5).

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der tykkelsen til innsatsforingen (6) er valgt i området fra 1 til 200% av tykkelsen til den primære foringen (5).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der tykkelsen til innsatsforingen (6) er valgt i området fra 20 til 180% av tykkelsen til den primære foringen (5).

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der den primære foringen (5) og/eller innsatsforingen (6) er fremstilt ved pressing av partikkelformet pulver.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, der partiklene er laget av hvilket som helst kompaktert metallpulveremne, idet densiteten er høyere enn 2 gram/cm<3>.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 11-12, der partiklene er 10 um eller mindre i diameter.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, der partiklene er 1 um eller mindre i diameter.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, der partiklene er 0,1 um eller mindre i diameter.

16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 11 -15, der et bindemiddel er tilsatt for å bidra til konsolidering.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, der foringsmaterialet er et metallisk materiale eller en legering og bindmaterialet dekker det metalliske materialet eller legeringen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17, der bindemiddelet er en polymer, mykt metall eller ikke-metallmateriale.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der polymeren er valgt blant stearat, voks, PTFE, polyetylen eller epoksyharpiks.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der det myke metallet er valgt som bly.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der polymeren er en energiholdig polymer.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, der den energiholdige polymeren er valgt blant Polyglyn (glysidylnitratpolymer), GAP (glysidyl-azidpolymer) eller Polynimmo (3-nitratmetyl-3-metyloksetanpolymer).

23. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 16 - 22, der bindemiddelet foreligger i området fra 1 til 5 volum% av det metalliske materialet eller legeringen.

24. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der foringsdiameteren er fullkaliber eller underkaliber.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, der underkaliberdiameteren er i området fra 50% til 95% av full diameter.

26. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, der innsatsforingen (6) holdes på innerflaten av den primære foringen (5) av holdemidler.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, der holdemidlene er valgt blant et klebemiddel, forhåndssammentrukket innsatsmateriale, et holdeklips, kraftutøvende midler.

28. Anvendelse av en eller flere perforatorer med rettet ladning for å forbedre fluidutstrømning fra en olje- eller gassbrønn omfattende trinnene med: komplettering av olje- eller gassbrønnen i henhold til fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, og perforering av brønnen ved bruk av den ene eller flere perforatorer med rettet ladning.