NO344414B1

NO344414B1 - Anordning og fremgangsmåte for avfyring av perforeringskanoner

Info

Publication number: NO344414B1
Application number: NO20074936A
Authority: NO
Inventors: Timothy Edward Lagrange; Lyle W Andrich
Original assignee: Owen Oil Tools Lp
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2019-12-02
Also published as: PE20061255A1; CA2599811A1; EP1853792A2; AU2006218751A1; WO2006093941A2; US7913603B2; AR053821A1; CA2853815A1; NO20074936L; CA2853815C; WO2006093941A3; EP1853792A4; EP1853792B1; CA2599811C; US20060196665A1; AU2006218751B2

Description

Oppfinnelsen angår en innretning og fremgangsmåter for selektiv aktuering av borehullsverktøy. Især angår oppfinnelsen styreinnretninger og fremgangsmåter for selektiv avfyring av en skytesammenstilling.

Hydrokarboner, for eksempel olje og gass produseres fra forede borehull som gjennomkjører en eller flere hydrokarbonreservoarer i en formasjon. Disse hydrokarbonene strømmer inn i borehullet gjennom perforeringer i det forede borehull. Perforeringer utføres vanligvis av en perforeringskanon lastet med formede ladninger. Kanonen blir senket inn i borehullet på en elektrisk vaierledning, slikledning, rør, kveilerør eller andre overføringsinnretninger inntil den befinner seg nær den hydrokabonproduserende formasjonen. Deretter aktiverer et overflatesignal avfyringshodet tilknyttet perforeringskanonen som deretter detonerer de formede ladninger. Prosjektiler er stråler fra eksplosjonen av de formede ladninger eller stråler fra eksplosjonen av de formede ladninger penetrerer foringsrøret for at formasjonsfluider deretter kan strømme gjennom perforeringene og inn i en produksjonsstreng.

Rør-overført-perforering (TCP) er en vanlig fremgangsmåte for å overføre perforeringskanoner inn i et borehull. TCP omfatter bruk av standard gjengede rør samt et løsrør som også kalles kveilerør.

For perforeringssystemer med kveilerør blir perforeringskanoner lastet med eksplosivformede ladninger overført ned gjennom hullet i brønnen forbundet til enden av en rørformet arbeidsstreng av kveilerør. En fordel med denne fremgangsmåte for perforering er at lange interessante soner (områder av gass eller olje) kan perforeres med en enkelt kjøring inn i brønnen. Perforeringskanonene har en bestemt lengde som hver er gjenget sammen ved å bruke en tandemsub. Med et eksplosivt hjelpeoverføringssystem plassert i tandemsubben, kan detoneringen av en kanon overføres til den neste. Denne detonering kan settes i gang enten fra toppen av kanonstrengen eller i bunnen av kanonstrengen.

TCP er især effektiv for perforeringer av flere og separate interessante soner i en enkelt kjøring. I slike situasjoner blir TCP-kanoner anordnet for å forme perforeringer i valgte soner, men ikke perforere mellom rommene som separerer sonene. Hvis mellomrommet er lite, blir mellomromarealet vanligvis tatt med i kanonstrengen ved å utelate et løst antall formede ladninger eller ved å bruke tomme ladninger. Imidlertid bærer detoneringskabelen den eksplosive overføringen til det neste lagrede området av kanonstrengen.

I brønner som har lange eller vesentlige mellomrom mellom sonene, må en operatør vurdere effektiviteten av kostnaden ved perforering av sonene. Sonene kan perforeres separat med flere kjøringer i brønnen, hvilket krever kjøring av arbeidsstrengen inn og ut av brønnen for hver sone som skal perforeres. Dette øker riggog personaltiden og kan være kostbar.

U.S. Pat. 4.612.992 beskriver et arrangement hvor to eller flere formasjoner med avstand fra hverandre er fullført ved bruk av en streng perforeringskanoner og ved å foreta en enkelt kjøring inn i borehullet. En øvre og en nedre kanonanordning er bundet sammen av et koblingsrør. Kanonstrengen kjøres nede i hullet og aktiveres, hvorved foringsrøret perforeres ved siden av de to formasjoner med avstand fra hverandre.

U.S. Pat. 5.078.10 beskriver et tidsforsinkelses-perforeringsapparat. Apparatet inkluderer en første og andre kanon med en tidsforsinkelses-anordning plassert derimellom. Tidsforsinkelses-anordningen forsinker avfyring av den andre kanonen i en forutbestemt periode etter avfyring av den første kanonen og forhindrer fluidkommunikasjon mellom den første og den andre kanonen.

US patent 5 803 175 beskriver en kontakt for røroverførte perforerings-kanoner som tillater kobling eller frakobling mellom kanoner uten rotasjonsbehov. En låsemekanisme er beskrevet som låser ved å sette ned vekt og låse opp ved å aktivere en lukkehode camming låsen ut av et vindu.

US 5 287 924 beskriver et system for selektiv perforering av flere soner i en brønn på en enkelt kjøring inn i brønnen. Systemet inkluderer en rørstreng som bærer minst en første og en andre perforeringskanon. Minst et første og et andre trykkaktivert skytehode er forbundet med henholdsvis den første og den andre perforeringskanonen. En kilde for å aktivere fluidtrykk for skyte-hodet er tilveiebrakt, som kan være hullet av rørstrengen.

På fig. 1 er det vist et annet konvensjonelt system for å perforere flere soner som omfatter perforeringskanoner 12 som er forbundet til hverandre av rørformede arbeidsstrenger 14. Innretninger, for eksempel sirkulerende subber 16 kan brukes for å utjevne trykket i arbeidsstrengene 14. Kanonene 12 blir avfyrt ved å bruke et detoneringslegeme 18 som blir aktivert av et trykkaktivert avfyringshode 20. Ved bruk øker operatøren trykket i borehullsfluidet i brønnen ved å energisere innretninger, for eksempel overflatepumper. Avfyringshodene 20 som blir eksponert for borehullsfluider, avføler borehullsuttrykket, dvs. trykket av fluider i ringrommet mellom kanonen og borehullsveggen. Etter at en forhåndssatt verdi av ringromsfluidtrykket nås, setter avfyringshodene 20 i gang en avfyringssekvens for dens tilhørende kanon 12. Avfyringshodene 20 bruker vanligvis en pyroteknisk tidsforsinkelse 21 for at operatørene kan overskride aktiveringstrykket for hvert avfyringshode 20 i TCP-strengen 10 for å sikre at hvert avfyringshode 20 blir aktivert. Hvis operatøren ikke kan øke trykket til brønnen, eller hvis et avfyringshode eller tidsforsinkelsen svikter og en sone ikke blir perforert, blir det nødvendig med en ny runde i brønnen for å perforere sonen som ble utelatt i den første kjøring. Hver kjøring i brønnen koster tid og penger.

Disse konvensjonelle avfyringssystemer har vist seg utilstrekkelige for enkelte anvendelser av forskjellig årsaker, f.eks. kapasitet, pålitelighet, kostnad og

I aspekter, kan oppfinnelsen med fordel brukes i forbindelse perforeringskanonutstyr som er tilpasset for å perforere to eller flere interessante soner. I et eksempel på systemet kan kanonene omfatte to eller flere kanonsett av kanoner, detonatorer og annet tilhørende utstyr. I en utførelse kan kanonsettene utgjøre kanonutstyret som er forbundet med tilkoplinger som kan overføre aktiveringssignaler mellom kanonsettene. Aktiveringssignalene blir frembrakt direkte eller indirekte ved avfyring av kanonsettene. For eksempel kan avfyring av et første kanonsett frembringe et aktiveringssignal som blir overført via en kopling til et andre kanonsett som avfyres etter å ha mottatt aktiveringssignalet. Avfyringen av det andre kanonsett kan i sin tur bevirke, enten direkte eller indirekte et aktiveringssignal som blir overført via en kopling til et tredje kanonsett som avfyres etter å ha mottatt aktiveringssignalet, osv. Mens avfyring av det første kanonsett initieres av et overflatesignal, blir således etterfølgende avfyringer satt i gang ved avfyring av kanonsettene som utgjør kanonutstyret.

I et arrangement omfatter tilkoplingen av et signaloverføringsmedium for overføring av aktiveringssignaler mellom kanonsettene. For eksempel kan tilkoplingen ha en boring fylt med fluid som overfører trykkendringer forårsaket ved avfyring av det første kanonsett til det andre kanonsett på samme måte som en hydraulikkledning. Tilkoplingen kan være forhåndsfylt med fluid fra overflaten. En styreenhet kan også brukes for selektivt å fylle tilkoplingen med fluid fra borehullet. Strømningsstyreenheten kan omfatte en fylleventil som gjør at boringen kan oversvømmes med borehullsfluid og en ventilasjonsventil som får fluidet til å strømme ut av tilkoplingen. Fylleventilen og luftventilen kan konfereres for minst delvis å isolere fluidet i tilkoplingen fra fluidet i borehullet og tilveiebringe hydraulikkforbindelsen.

For arrangementer som bruker trykkendringer som et aktiveringssignal mellom det første kanonsett og det andre kanonsett, kan det andre kanonsett omfatte en trykkaktivert detonatorsammenstilling for å sette i gang avfyring av det andre kanonsett. Det første kanonsett kan avfyres ved å bruke et trykksignal overført via fluidet i borehullet, et elektrisk signal overført via en leder koplet til detonatoren av det første kanonsett, et prosjektil som senkes ned fra overflaten, eller på annen måte.

I en annen anordning blir en aktivator koplet til det første kanonsett for å produsere aktiveringsinnholdet. I en utførelse omfatter aktivatoren et energiseringsmateriale som detonerer etter avfyring av det første kanonsett. Det detonerende energiseringsmaterialet frembringer en trykkendring i fluidet i forbindelsen som virker som aktiveringssignal for detonatoren i det andre kanonsett. I en annen utførelse omfatter aktivatoren et prosjektil som holdes av en holdeinnretning. Holdeinnretningen frigjjør prosjektilet gjennom tilkoplingen etter avfyring av det første kanonsett. Prosjektilet virker som aktiveringsinnhold for detonatoren i det andre kanonsett.

Det vi fremgå at eksempler på de viktige trekk ved oppfinnelsen har blitt summert ganske bredt for at den detaljerte beskrivelsen nedenfor kan forstås lettere og for at andre bidrag i tilknytning kan frembringes. Det finnes naturligvis andre trekk ved oppfinnelsen som vil bli beskrevet her og som vil danne gjenstand for de vedlagte krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, der

fig. 1 viser skjematisk en konvensjonell perforeringskanongruppe,

fig. 2 viser skjematisk en utplassering av en perforeringskanongruppe i forbindelse med denne utførelse av oppfinnelsen,

fig. 3 viser skjematisk en utførelse av oppfinnelsen som er tilpasset for selektivt å overføre signaler til et brønnverktøy,

fig. 4A viser skjematisk en annen utførelse av oppfinnelsen som er tilpasset for selektivt å overføre signaler til et brønnverktøy,

fig. 4B viser skjematisk en annen utførelse av oppfinnelsen som er tilpasset for selektivt å overføre signalet til et brønnverktøy,

fig. 5 viser skjematisk en annen utførelse av oppfinnelsen som

er tilpasset for selektivt å overføre signalet til et brønnverktøy, og

fig. 6 viser skjematisk en annen utførelse av oppfinnelsen som er tilpasset for bruk i et ikke-vertikalt borehull.

Oppfinnelsen angår en innretning av fremgangsmåten for å avfyre to eller flere brønnverktøy. Oppfinnelsen kan brukes i forskjellige utførelser. Spesifikt utførelse av oppfinnelsen vil vist på tegningene under forståelsen av at beskrivelsen skal anses som eksempler på oppfinnelsens prinsipper og ikke er ment å begrense oppfinnelsen slik den er vist og beskrevet her.

På fig. 2 er det vist en brønnkonstruksjon og/eller et hydrokarbonproduserende anlegg 30 anbrakt over interessante undergrunnsformasjoner 32, 34 som er separert av et mellomrom 36. Anlegget 30 kan være en landbasert eller offshore rygg tilpasset for å bore, komplettere eller betjene et borehull 38. Borehullet 38 kan omfatte borehullsfluid WF som utgjøres av formasjonsfluider, for eksempel vann eller hydrokarboner og/eller menneskeskapte fluider som for eksempel borefluid. Anlegget 30 kan være kjente utstyr og strukturer, for eksempel en plattform 40 på jordoverflaten 42, et brønnholde 44 og et foringsrør 46. En arbeidsstreng 48 som er opphengt i borehullet 38, brukes for å overføre verktøyet inn og ut av borehullet 38. Arbeidsstrengen 88 kan omfatte kveilerør 50 som injiseres av kveilerør injektoren 52. Andre arbeidsstrenger kan omfatte rør, borerør, vaierledning, slikkledning eller annen kjent overføringsanordning. Arbeidsstrengen 48 kan omfatte telemetriledninger eller andre signal/kraftoverføringsmidler som etablerer enveis eller toveis telemetrikommunikasjon fra overflaten til et verktøy forbundet til en ende av arbeidsstrengen 48. Et passende telemetrisystem (ikke vist) kan være kjente typer, for eksempel slampulssystemer, elektriske signaler, akustiske eller andre egnede systemer.

En overføringsstyreenhet (f.eks. en kraftkilde og/eller avfyringspanel) 54 kan brukes for å overvåke og/eller drive verktøyet forbundet til arbeidsstrengen 48.

I en utførelse av oppfinnelsen er en perforeringskanongruppe 60 koplet til en ende av arbeidsstrengen 48. Et eksempel på kanongruppe omfatter flere kanoner eller kanonsett 62a-b som hver omfatter perforeringsrom til ladninger 64a-b og detonatorer eller avfyringshoder 66a-b. Kanonene 62a-b er forundet til hverandre av en kopling 68. Annet utstyr i forbindelse med kanongruppen 60 omfatter en bunnsubb 70, en toppsubb 72 og tilbehørspakken 74 som kan bære utstyr, for eksempel foringsrørkragelokator, formasjonssamplingsverktøy, foringsrørevalueringsverktøy, etc.

Kanonene 62-b og koplinen 68 er konstruert slik at når deler av energien som frigjøres av de eksploderende ladninger av kanonen 62a blir brukt for direkte eller indirekte sette i gang avfyringen av kanonen 62b. Koplingen 68 kan være et rørelement, en vaier, en kabel eller annen passende innretning for fysisk sammenkopling av kanonene a-b og kan omfatte et signaloverføringsmedium, for eksempel et ikke-komprimerbart fluid eller en elektrisk kabel tilpasset for å overføre signaler over koplingen 68.

I en direkte initiering retter rørkoplingen 68 en energibølge fra kanonen 62a-62b. For eksempel kan rørkoplingen 68 fylles med et fluid F. Når energien frigjort av kanonen 62a møter fluidet F i rørforbindelsen 68, vil den etterfølgende trykkendring flytte fluidet. Denne trykksatte fluidbevegelse virker på samme måte som hydraulikkfluid i en hydraulikkledning. Dette trykksatte fluid ble overført ned gjennom rørkoplingen 68 til et trykkaktivert avfyringshode 66b for kanonen 62b. Således frembringer trykkendringen forårsaket av detoneringen av den første kanon 62a som et aktiveringssignal som aktiverer avfyringshodet 66b som i sin tur detonerer perforeringskanonene 62b. Detoneringen av kanonen 62b kan brukes for å initiere avfyringen av flere andre kanoner (ikke vist). Det vil si at detoneringen og genereringen av trykkendringer kan gjentas. Antallet gjentakelser er bare avhengige av antall soner eller intervaller som skal perforeres. Trykkendringen kan være en trykkøkning, en trykkminskning eller en trykkpuls (dvs. en transientøkning eller minskning). Andre passende signaloverføringsmedier omfatter ledningskabler for å overføre elektriske signaler eller fiberoptiske signaler og faste elementer for å overføre akustiske signaler.

På fig. 3 kan energien som frigjøres av kanonen 62a også brukes for indirekte å initiere en avfyringssekvens for kanonen 62b. På fig. 3 blir aktivator 80 brukt for å sette i gang avfyringssekvensen for kanonen 62b mens energien frigjort av kanonen 62a blir brukt for å aktivere aktivatoren 80. Aktivatoren 80 kan aktiveres eksplosivt, mekanisk, elektrisk, kjemisk eller på annen måte. For eksempel kan energifrigjøringen omfatte en høydeturneringskomponent som detonerer materialet i aktivatoren 80, en trykkomponent som beveger mekaniske innretninger i aktivatoren 80, eller en vibrasjonskomponent som knuser eller oppløser strukturelementet i aktivatoren 80.

Ved aktivering overfører aktivatroen 80 et aktiveringssignal, for eksempel en trykkendring, et elektrisk signal eller prosjektil, til avfyringshodet 66b av kanonen 62b. Type aktiveringsinnhold vil avhenge av konfigurasjonen av avfyringshodet 66b, dvs. om det har trykkfølsomme følere, en mekanisk aktivert tapp, en elektrisk aktivert kontakt osv.

På fig. 3 og 4a er det vist en aktivator 82 for å aktivere et mekanisk aktivert avfyringshode. Aktivatoren 82 omfatter et prosjektil 84, for eksempel en metallstang som holdes av en holdeinnretning 86, for eksempel slipper, sprø elementer, sprengelementer eller annen passende innretning. Energien som frigjøres av kanonen 62a for å holde innretningen 86 til å frigjøre prosjektilet 84 som deretter vandrer ned via rørkoplingen 68 og slå mot avfyringshodet 66b av kanonen 62b.

På fig. 3 og 4B er det vist en aktivator 88 for å aktivere et trykkfølsomt avfyringshode. Aktivatoren 88 omfatter en trykkgenerator eller et kammer 90 på bunnen av en kanon 62a. Rørelementet 68 er festet til kanonen 62a og omfatter et fluid F. Kammeret 90 omfatter et energimateriale 92, for eksempel en detoneringskabel, en kruttladning eller et drivmateriale som produserer en rask trykkøkning i kammeret 90 når det antennes. Kammeret 90 kan også omfatte kjemikalier som reagerer for å produsere en trykkøkning i kammeret 90. I bunnen av kammeret 90, er det et tetningselement 94. Tetningselementet 86 virker som en barriere mellom kammeret 90 og røret 68. Tetningselementet 86 kan være formet av et brytbart materiale, for eksempel glass eller keramikk, en klappeventil, en o-ringtetning av metall, en utblåsningsplugg, etc. Ved bruk trykker økningen i kammeret 90 tetningselementet 94 og virker på fluidet F i rørelementet 68. På en måte som tidligere er beskrevet, blir trykkendringen overført via rørelementene 68 til avfyringshodet 66b.

I andre utførelser kan aktivatoren 80 omfatte en elektrisk generator (ikke vist) som frembringer et elektrisk signal som blir overført via passende ledninger (ikke vist) i rørkoplingen 68 til et elektrisk aktivert avfyringshode 66b. I en annen utførelse kan aktivatoren 80 regulere et mekanisk ledd forbundet til et passende avfyringshode 66b.

På fig. 5 er det vist et eksempel på perforeringskanonsystemet 100 fremstilt ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Kanonsystemet 100 omfatter flere kanoner 110a-c som er forbundet av en rørforbindelse 112a-b- Kanonene 110a-c har hver et tilhørende avfyringshode hhv. 114a-c. Avfyringshodet 114a er en hovedavfyringsinnretning som aktiveres av et overflatesignal, for eksempel en trykkøkning, en stang, et elektrisk signal osv. Avfyringshodene 114b og 114c aktiveres av avfyringen av kanonene 110a og 110b og/eller av aktivatoren 118a og 118b, Kanonsystemet 100 er forbundet til en passende overføringsinnretning, for eksempel rør eller kveilerør 110. For enkelthets skyld vil det bare bli henvist til kanonen 110a, aktivatoren 118a, rørforbindelsen 112a og avfyringshodet 114b for videre diskusjon i forståelsen av at beskrivelsen også gjelder for andre tilsvarende, merkede elementer.

På fig. 2, 4B og 5 omfatter aktivatoren 118a et energimateriale 92 som er eksplosivt koplet til ledningene 64a eller detonatorkabelen (ikke vist) av kanonen 110a. Det vil si at ladningene 64a og/eller detonatorkabelen (ikke vist) av kanonene 110a og energimaterialet er anordnet slik at detoneringen av ledningene 64a eller detonatorkabelen (ikke vist) frembringer en sterk detonering av energimaterialet 92. Ved detonering frembringer energimaterialet 92 en rask trykkøkning i aktivatoren 118a. Denne trykkøkning ble overført til avfyringshodet 114b på en måte som er beskrevet nedenfor.

Rørkoplingen 112a tilveiebringer en hydraulikkforbindelse mellom aktivatorene 118a og avfyringshodet 114b som overfører trykkendringen fra aktivatoren 118a til avfyringshodet 114b. Rørforbindelsen 112a omfatter en boring 122 fylt med et fluid F. Rørforbindelsen 112a kan være en vesentlig tetteenhet som er fylt på overflaten med fluidet, for eksempel olje.

I en annen utførelse er rørforbindelsen 112a konfigurert for selektivt å fylle seg selv med borefluider WF ved å bruke en strømningsstyreenhet 124. Strømningsstyreenheten 124 er tilpasset for å (i) la borehullsfluider WF fylle rørforbindelsen 112a for å forme hydraulikkforbindelsen, (ii) tette rørforbindelsen 112a, slik at fluidet F i rørforbindelsen 112a minst delvis blir isolert fra borehullsfluider WF og (iii) drenerer fluidet F fra boringen 122 før kanonsystemet blir hentet ut fra borehullet 38. Strømningsstyreenheten 124 kan omfatte en fylleventil 126 og en lufteventil 128 som kan være enveis sikkerhetsventiler, klaffeventiler, åpninger, justerbare porter og andre passende strømningsbegrensende enheter. Fylleventilen 124 gjør at borehullsfluider WF fra borehullet får trenge inn i boringen 122, mens et dreneringshull (ikke vist) lar luft i boringen 122 unnslippe under fylling. Lufteventilen 128 drenerer fluidet WF inn i borehullet 38. I anordninger kan lufteventilen 128 konfigurert for selektivt å lufte fluider F i boringen 122 til borehullet 38. Denne selektive lufting eller drenering kan oppstå umiddelbart etter en trykkøkning, etter at avfyringshodet 114b blir aktivert, etter at det hydrostatiske trykk av fluider F i boringen 122 eller borehullsfluidet WF når en bestemt verdi, eller annen forutbestemt tilstand. Videre kan frigjøringen av fluider F fra boringen 122 skje gradvis eller raskt. Fluidet F kan være et høyt trykk etter å ha utsatt trykkøkningen forårsaket av kanonen 110a og/eller aktuatoren 112a. Det vil således fremgå at ved at fluidet F dreneres fra boringen 122 før kanonsystemet blir hentet ut fra borehullet 38, blir det lett og sikkert å håndtere kanonsystemet på overflaten. Videre er strømningsraten i fylleventilen 126 og lufteventilen 28 konfigurert for å sikre at trykket i boringen 122 holdes under sprengtrykket av rørforbindelsen 112a. Mens fylleventilen 126 og lufteventilen 128 er beskrevet som separate innretninger, kan en enkelt ledning også brukes. Isolasjonen mellom fluidet F og borehullet WF behøver heller ikke være komplett. En viss mengde lekkasje fra boringen 112 kan være akseptabel i mange tilfeller, for eksempel kan en vesentlig isolering være tilstrekkelig.

Avfyringshodene 144a-c kan avfyre sine respektive kanoner 110a-c ved å bruke like eller forskjellige aktiveringsmekanismer. I en utførelse har alle avfyringshodene 144a-c trykkfølsomme følere som inniterer en avfyringssekvenspåvisning av en bestemt trykkendring i et omsluttende fluid. For eksempel er avfyringshodet 114a anbrakt for å påvise trykkendringer i borehullsfluidet WF og avfyringshodene 114b-c er anbrakt for å påvise trykkendringer i fluidet F i den nærliggende rørforbindelse 122a-b. I en annen utførelse blir avfyringshodet 114a aktivert av et elektrisk signal overført fra overflaten eller en stang som trekkes ned fra overflaten, mens avfyringshodene 144b-c har trykkfølsomme følere anbrakt for å påvise trykkendringer i fluidet F i den nærliggende rørforbindelse 112a-b. I en annen utførelse blir avfyringshodet 114a aktivert av et elektrisk signal overført fra overflaten eller en stang senket ned fra overflaten, idet avfyringshodet 114b blir aktivert av en stang frigjort fra aktuatoren 118a og avfyringshodet 114c har trykkfølsomme følere. Det vil fremgå at aktiveringsmekanismen av avfyringshodene 144a-c kan velges individuelt for å imøtekomme behovene for en gitt applikasjon eller borehullstilstand. Videre kan avfyringshodene 114a-c omfatte tidsforsinkelser for gi kontroll over den etterfølgende avfyring av kanonene 110a-c.

Siden fluidet F er isolert fra borehullsfluidene WF, vil trykkendringer i borehullsfluidene WF ikke overføres til avfyringshodene 114b-c. Således kan en trykkøkning i borehullsfluidet WF brukes for å aktivere avfyringshodet 114a uten også å avfyre avfyringshodene 114b-c, på grunn av at avfyringshodene 114b-c påviser trykket av fluidet F i rørforbindelsene 114a-b.

På fig. 1 og 5 blir kanonsystemet 100 ved bruk satt sammen på overflaten og overført ned i borehullet via et kveilerør 50. Etter hvert som kanonsystemet 100 senkes inn i borehullet 38, får strømningsstyreenhetene 124 borehullsfluider WF til å fylle rørforbindelsene 112a-b og tette av/eller stenge rørforbindelsene 112a-b etter at fyllingen er fullført. På dette punkt blir hydraulikkforbindelse via et lukket ledningsrør etablert mellom avfyringshodet 114b og aktivatoren 114a og/eller kanonen 110a og mellom avfyringshodet 114c og aktivatoren 118b og/eller kanonen 110b.

Etter at kanonsystemet 100 blir anbrakt nær sonene som skal perforeres, blir et avfyringssignal overført fra overflaten til kanonsystemet 100. Dette avfyringssignalet kan frembringes ved å øke trykket av fluidet i borehullet med passende pumper (ikke vist). Denne trykkøkning vil aktivere avfyringshodet 114a, men ikke avfyringshodene 114b-c som er isolert fra trykket av fluidet i borehullet. Etter å ha mottatt avfyringssignalet, initierer avfyringshodet 114a en sterk detonering som avfyrer perforeringskanonen 110a. Denne sterke detonering aktivering aktiverer også aktuatoren 118a som er eksplosivt koplet til perforeringskanonen 110a ved detonering av energimaterialet i aktivatoren 118a. Trykkøkningen produsert ved detonering av energimaterialet i aktivatoren 118a vandrer i form av en trykkpuls i fluidet F i rørforbindelsen 112a fra aktivatoren 118a til avfyringhodet 114b. Ved avføling av trykkøkningen, initierer avfyringshodet 114b en avfyringssekvens til avfyringskanonen 110b. Disse trinnene gjentas for eventuelt gjenværende kanoner.

Under avfyring av perforeringskanonsystemet 100, kan styreenheten 54 omfatte en overvåkningsenhet for å måle og/eller registrere interessante parametere om avfyringssekvensen. Lytteinnretningen kan være et akustisk verktøy koplet til kveilerøret 50, en trykkføler i kommunikasjon med borehullsfluidet eller en annen egnet innretning. Etter hvert som kanonsystemet 100 avfyres, frigjør hver kanon 110a-c energi, for eksempel akustiske bølger eller trykkbølger. Ved å måle disse bølgene eller pulsene, kan operatøren bestemme antallet kanoner 110a-c som har blitt avfyrt. Det vil fremgå at siden utførelsene ifølge oppfinnelsen kan tilveiebringe sekvensiell avfyring, kan rekkefølgen av kanonavfyringen 110a-c allerede være forhåndsinnstilt. Det vil også fremgå at aktivatorene 118a-b, avfyringshodene 110a-b og/eller rørforbindelsen 112a-b kan være konfigurert for å tilveiebringe en bestemt tidsforsinkelse mellom den sekvensielle avfyring for å gjøre det lettere å påvise de enkelte avfyringshendelser. Hvis det for eksempel måles tre atskilte avfyringer, kan personalet således på overflaten for eksempel rimelig bli forsikret om at alle kanonene 110a-c har blitt avfyrt. Hvis bare to atskilte avfyringer har blitt målt, kan personell på overflaten få en indikasjon på om at en kanon ikke har blitt avfyrt.

Beskrivelsen ifølge oppfinnelsen kan også angå kanonsystemer som ikke bruker avfyring av en perforeringskanon for å sette i gang etterfølgende kanonavfyringer. På fig.

6 er det vist et borehull 150 med en vertikal del 152 og en horisontal del 154. En perforeringskanon 156 er anbrakt i en horisontal del 154. Kanonen 156 omfatter en aktivator 80 og en rørforbindelse 68 av en konfigurasjon som tidligere beskrevet. Fortrinnsvis er aktivatoren 80 anbrakt i den vertikale seksjon 152. Således kan en ”fallstang” med aktivert avfyringshode brukes for å avfyre kanonen 156. Alternativt kan aktivatoren 80, som tidligere nevnt, aktiveres eksplosivt, elektrisk eller kjemisk eller på annen passende måte. Det vil fremgå at en slik anordning gir en fleksibel og fjernstyrt avfyring nede i brønnen av perforeringskanonene 156.

Den foregående beskrivelse er rettet mot bestemte utførelser av oppfinnelsen for illustrasjonsformål og forklaring. Selv om en avfyringssekvens fra øverst til nederst er blitt beskrevet, kan passende utførelser også bruke en avfyringssekvens fra nederst og opp. Videre kan aktivatoren brukes for å komplettere energien som frigjøres fra en perforeringskanon for å sette avfyringssekvensen snarere enn å virke som hovedinnretning eller eneste innretning for å initiere avfyringssekvensen.

Claims

Krav

1. Anordning for å perforere et borehull, omfattende:

en kanongruppe (100) som er dannet ved seriekopling av flere kanoner (110a, 110b, 110c), kanongruppen (100) innbefatter minst et første kanonsett (110a) og et andre kanonsett (110b); og

en rørforbindelse (112a) som forbinder det første kanonsettet (110a) med det andre kanonsettet (110b), hvor avfyring av det første kanonsettet (110a) skaper et aktiveringssignal som overføres via forbindelsen (112a) til den andre kanonen settet (110b), det andre kanonsettet (110b) avfyrer etter mottak av aktiveringssignalet, hvor aktiveringssignalet er en trykkpuls overført av forbindelsen (112a),

karakterisert ved at:

forbindelsen (112a) innbefatter en strømnings-styrings-enhet (124) som er innrettet til å selektivt fylle en boring av forbindelsen (112a) med væske fra borehullet for å tilveiebringe en hydraulisk forbindelse mellom det første kanonsettet (110a) og det andre kanonsettet (110b) ), hvor strømningsstyringsenheten (124) innbefatter en luftlventil (128) for selektivt å lufte væsken i forbindelsen (112a) til borehullet, hvor strømningsstyringsenheten (124) isolerer væsken i forbindelsen (112a) fra væske i borehullet mens trykkpulsen overføres av den hydrauliske forbindelsen i forbindelsen (112a).

2. Anordning ifølge krav 1, hvor kanongruppen (100) blir overført inn i borehullet via rør, kveilerør eller vaierledning.

3. Anordning ifølge krav 1, som videre omfatter en kontrollenhet (54) ved en overflate (42) som er innrettet til å måle energi som frigjøres av kanongruppen (100) ved avfyring, styreenheten (54) gir måledata for å bestemme antall kanonsett (110a, 110b, 110c) i kanongruppen (100) som har avfyrt.

4. Anordning ifølge krav 1, som videre omfatter en aktivator (88) koplet til det første kanonsettet (110a), aktivatoren (88) som frembringer et aktiveringssignal som svar på avfyringen av det første kanonsettet (110a).

5. Apparat ifølge krav 4, hvor aktivatoren (88) innbefatter et energetisk materiale (92) som detonerer ved avfyring av det første kanonsettet (110a), det detonerende energetiske materialet (92) forårsaker en trykkendring i væsken i forbindelsen (112a), trykkendringen er aktiveringssignalet for det andre kanonsettet (110b).

6. Anordning ifølge krav 1, hvor kanongruppen (100) innbefatter minst et tredje kanonsett (110c) forbundet med en andre forbindelse (112b) til det andre kanonsettet (110b), hvor avfyring av det andre kanonsettet (110b) oppretter et aktiveringssignal som overføres av den andre forbindelsen (112b) til det tredje kanonsettet (110c), den tredje kanonen fyrer etter mottak av aktiveringssignalet.

7. En fremgangsmåte for å perforere et borehull, omfattende:

å danne en kanongruppe (100) ved seriekopling av et første kanonsett (110a) til et andre kanonsett (110b) med en forbindelse (112a);

å skape et aktiveringssignal ved å avfyre det første kanonsettet (110a); og å overføre aktiveringssignalet via forbindelsen (112a) til det andre kanonsettet (110b), det andre kanonsettet (110b) avfyrer etter mottak av aktiveringssignalet, hvor aktiveringssignalet som overføres av forbindelsen (112a) er en trykkpuls, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter videre trinnene:

å fylle et borehull av forbindelsen (112a) med væske fra borehullet for å tilveiebringe en hydraulisk forbindelse mellom det første kanonsettet (110a) og en detonator forbundet med det andre kanonsettet (110b); selektivt ventilerende væske fra forbindelsen (112a) til borehullet; og

å isolere væsken i forbindelsen (112a) fra væsken i borehullet mens trykkpulsen overføres av den hydrauliske forbindelsen i forbindelsen (112a).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, som videre omfatter å overføre kanongruppen (100) inn i borehullet via rør, kveilerør eller en vaierledning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, som videre omfatter: å måle energi som frigis av kanongruppen (100) ved avfyring ved hjelp av en styreenhet (54); og bestemme antall kanonsett (100a, 100b, 100c) i kanongruppen (100) som har avfyrt basert på energimålingene.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, som videre omfatter å kople en aktivator (88) til det første kanonsettet (110a), aktivatoren (88) frembringer et aktiveringssignal som svar på avfyring av det første kanonsettet (110a).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, som videre omfatter å detonere et energetisk materiale (92) i aktivatoren (88) ved avfyring av det første kanonsettet (110a), det detonerende energetiske materialet (92) forårsaker en trykkendring i væsken i forbindelsen (112a), trykkendringen er aktiveringssignalet for detonatoren av det andre kanonsettet (110b).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor kanongruppen (100) innbefatter minst et tredje kanonsett (110c) som har en tilhørende detonator og er forbundet med en annen forbindelse (112b) til det andre kanonsettet (110b), hvor avfyring av det andre kanonsettet (110b) skaper et aktiveringssignal overført av den andre forbindelsen (112b) til detonatoren til det tredje kanonsettet (110c), det tredje kanonsettet (110c) blir derved avfyrt.