NO346219B1 - "Perforeringsstreng, perforeringsfremgangsmåte og konnektorenhet for kobling av oppstrøms- og nedstrømsperforeringskanoner - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Oppfinnelsen vedrører generelt feltet olje- og gassproduksjon. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et modulært apparat for å muliggjøre kommunikasjon mellom elementer i en nedihullsstreng. Enda mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse en innsats innsatt i en ende av en perforeringskanon utstyrt med en mottaker eller kontakt i begge ender for tilkobling til en signalledning gjennom en streng av perforeringskanoner.

2. Beskrivelse av kjent teknikk

[0002] US 5,756,926 vedrører en miljøufølsom detonator som innbefatter: en elektroeksplosiv enhet som reagerer på et elektrisk signal med unik spenning og frekvens som er påført på den elektroeksplosive enheten, idet den unike spenningen og frekvensen er slik som ellers ikke er til stede i en brønnkompletteringsoperasjon. Et eksempel på spenning og frekvens er 350V ved 900 Hz. I et annet aspekt, er det en detonator som kan settes inn i et hus som kan settes inn i et brønnfôringsrør, idet detonatoren har en kontakt som er jordet når detonatoren avinstalleres, for å beskytte mot utilsiktede strømmer, men som blir ujordet ved å sette inn detonatoren i huset. I et ytterligere aspekt er det en detonator som innbefatter en dobbelfunksjonslunte. I den første funksjonen tillater sikringen en foravfyrings-, lavstrøm-, kontinuitetstest gjennom elektriske kretser uten å påføre elektrisk energi til detonator- eller initieringselementet, men et internt element til lunten vil åpne hvis en utilsiktet høyere strøm, over en terskel, påføres til lunten. I den andre funksjonen ødelegges lunten som et resultat av at tennladningen detoneres, noe som tillater en etteravfyringstest for å verifisere detonasjon av tennladningen ved å registrere ødeleggelsen av lunten. I et ekstra aspekt er en kretskortenhet beskyttet mot fysisk skade. US 6,354,374 B1 omhandler en nedihullsanordning og en fremgangsmåte for å utføre en funksjon i en brønn. Anordningen har en serie av dedikerte hydromekaniske låser som forhindrer at det oppstår en tilknyttet funksjon. De hydromekaniske låsene kan frigjøres direkte av en respektiv hevet hydraulisk aktiveringstrykktilstand, og er konstruert og arrangert for sekvensiell drift, slik at en påfølgende lås i serien ikke kan frigjøres før etter den hydrauliske trykktilstanden som kreves for å frigjøre den forrige låsen i serien, har forekommet. I en foretrukket utførelse frigjør en aktuator sekvensielt hver lås i en serie av låser, og beveger deretter en operatør for å utføre en funksjon. En foretrukket utførelse benytter en serie av elastiske ringer som kan beveges sekvensielt fra en låst til en åpen posisjon, og en felles aktuator som utfører disse bevegelsene. Flere anordninger av denne konstruksjonen er fordelaktig arrangert i en streng av verktøy for å utføre funksjoner i en forhåndsprogrammert rekkefølge ved å forhåndsvelge antallet av låser i hver anordning. I en utførelse lader bevegelse av operatøren et tilhørende ballistisk verktøy nede i hullet. US 2010/0000789 A1 beskriver en perforeringskanonrekke for perforering av to eller flere soner av interesse og som innbefatter to eller flere kanonsett som består av kanoner, én eller flere aktivatorer og annet tilknyttet utstyr. Et apparat kan innbefatte en første perforeringskanon; en aktivator som reagerer på avfyringen / tenningen av den første perforeringskanonen og et tennelement eller smeltetråd som er detonert av aktivatoren; og en andre perforeringskanon som avfyres eller tennes av tennelementet. En fremgangsmåte for perforering av en undergrunnsformasjon kan innbefatte dannelse av en perforeringskanonrekke ved bruk av minst én første perforeringskanon og en andre perforeringskanon; og energisk kopling av den første perforeringskanonen og den andre perforeringskanonen med en aktivator. Perforeringssystemer blir anvendt, blant annet, for å danne hydrauliske kommunikasjonskanaler, kalt perforeringer, i brønnhull boret gjennom grunnformasjoner slik at forbestemte soner i grunnformasjonene kan kobles hydraulisk til brønnhullet. Perforeringer er nødvendig fordi brønnhull typisk blir komplettert ved koaksialt å sette inn et rør eller fôringsrør i brønnhullet. Fôringsrøret holdes på plass i brønnhullet ved å pumpe sement inn i ringrommet mellom brønnhullet og fôringsrøret. Det sementerte fôringsrøret plasseres i brønnhullet for det spesifikke formål å hydraulisk isolere fra hverandre de forskjellige grunnformasjonene som gjennomskjæres av brønnhullet.

[0003] Perforeringssystemer omfatter typisk én eller flere perforeringskanoner koblet sammen i en streng, og disse kanonstrengene kan noen ganger strekke seg over en perforeringslengde på mer enn tre hundre meter, men er typisk kortere i en kabelanvendelse. I figur 1 er et eksempel på et perforeringssystem 10 i samsvar med kjent teknikk vist anbragt i et brønnhull 12 og dannet av en streng av perforeringskanoner 14 koblet i serie. Typisk kan overgangsstykker 15 koble tilstøtende kanoner til hverandre. Perforeringssystemet 10 blir utplassert fra en kabel 16 som mates ut fra en lastebil 18 vist på overflaten 20. Normalt tilveiebringer kabelen 16 en heve- og senkeinnretning samt kommunikasjons- og styringslinjer mellom lastebilen 18 og perforeringssystemet 10. Kabelen 16 er tredd gjennom trinser 22 støttet over brønnhullet 12. I noen tilfeller anvendes boretårn, holdekiler og andre tilsvarende systemer i stedet for en lastebil på overflaten for å kjøre og trekke perforeringssystemet inn i og ut fra et brønnhull. I tillegg kan perforeringssystemer også bli ført inn i et brønnhull på produksjonsrør, borerør, glattline, kveilrør, for å nevne noen alternativer.

[0004] Innlemmet med hver perforeringskanon 14 er rettede sprengladninger 24 som typisk innbefatter et hus, en "liner" og en mengde høyeksplosivt stoff innlagt mellom lineren og huset. Når det høyeksplosive stoffet i en rettet sprengladning 24 detoneres, kollapser detonasjonskraften lineren og skyter den ut fra den ene enden av den rettede sprengladningen 24 med en veldig høy hastighet i et mønster kalt en "perforeringsstråle" 26. Perforeringsstrålen 26 perforerer fôringsrøret 28 som fôrer brønnhullet 12 og sementen 30 og skaper en perforering 32 som strekker seg inn i den omkringliggende formasjonen 34.

[0005] Vist i figur 2 er et snitt gjennom den kjente perforeringskanonen 14 i figur 1. Som vist er de rettede sprengladningene 24 typisk koblet til en tennsnor 36, som når den detonerer skaper en kompresjonstrykkbølge langs sin lengde som utløser detonasjon av de rettede sprengladningene 24. En detonator 38 blir typisk anvendt for å utløse detonasjon inne i tennsnoren 36. I figur 1 er detonatoren 38 vist i et tennhode 40 anordnet i strengen av perforeringskanoner 14. Utløsning av detonasjon av tennsnoren 36 skjer i alminnelighet ved at det først sendes et elektrisk signal fra overflaten 20 til detonatoren 38 via kabelen 16. Fortsatt med henvisning til figur 2 inneholder et øvre forbindelsesstykke 42 en terminal 44 for å motta signaler som overføres langs kabelen 16. En signalledning 46 er festet til terminalen 44 og fører ett eller flere signaler fra kabelen 16 til de andre delene av perforeringssystemet 10, inkludert detonatoren 38. Et flertall konnektorer 48 er anvendt for å danne signalledningen 46 gjennom de suksessivt sammenkoblede overgangsstykkene 15 og perforeringskanonene 14. Signalet gjennom signalledningen 46 avfyrer høyeksplosivt stoff i detonatoren 38 som overføres til den tilkoblede tennsnoren 36. Detonatorer 38 kan noen ganger være anordnet inne i koblingsstykker 15 for å overføre tennladningen langs hele strengen av perforeringskanoner 14. Uten behørig kontinuitet mellom kabelen 16 og detonatoren(e) 38 kan ikke de rettede sprengladningene 24 avfyres. Imidlertid innføres sviktpunkter i signalledningen 46 med hver konnektor 48.

[0006] Normalt blir detonatorene koblet til tennsnorene i felten umiddelbart før bruk. De blir derfor fraktet til feltet med de elektriske delene og høyeksplosivt stoff koblet sammen i én enkelt enhet. Som følge av faren forbundet med de høyeksplosive stoffene og trusselen fra et transient elektrisk signal er transporten og lagringen av detonatorene sterkt regulert, noe som spesielt er tilfelle når de fraktes ut av landet. Ytterligere problemer kan oppstå i felten ved kobling av detonatorer til tennsnoren. Perforeringskanoner har i alminnelighet de rettede sprengladningene og tennsnorene installert når de leveres til feltet; for å lette tilkobling av detonatoren er ekstra lengde tennsnor tilveiebragt i kanonen. Tilkobling av detonatoren til tennsnoren inkluderer å trekke ut den frie enden av tennsnoren og skjære den til en ønsket lengde og så koble detonatoren til tennsnoren, vanligvis ved krymping. Disse avsluttende trinnene kan være problematiske under dårlig vær. I tillegg lader disse avsluttende trinnene en perforeringskanon og representerer således en trussel for personale i nærheten. Følgelig kan fordeler oppnås ved å redusere transport- og lagringshensyn, øke sikkerheten for teknikere og minimere tiden nødvendig for å klargjøre en kanonsammenstilling i felten.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0007] Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkrav. Det beskrives her et eksempel på en perforeringsstreng som kan innføres i et brønnhull. I dette eksempelet utgjøres perforeringsstrengen av en perforeringskanon med en oppstrømsende med en mottakerkobling, en signalledning med en ende elektrisk koblet til mottakerkoblingen. Innlemmet med den illustrerte perforeringsstrengen er en innsatskomponent som har en konnektor innsatt i elektrisk forbindelse med mottakerkoblingen, en detonator i innsatskomponenten og med en tennende nær ved og vendt mot oppstrømsenden, og en tennledning (lead line) i innsatskomponenten med en ende i selektiv kommunikasjon med en elektrisk kilde og en annen ende i kommunikasjon med en inngang til detonatoren. Eventuelt kan konnektoren være et ringformet element som omskriver en nedstrømsende av innsatskomponenten, og hvor konnektoren settes koaksialt inn i mottakerkoblingen. I en utførelsesform innbefatter perforeringsstrengen også en bryter i tennledningen for selektivt å regulere elektrisitet til detonatoren. I dette eksempelet kan eventuelt en jordledning være innlemmet som er koblet mellom detonatoren og bryteren, hvorved bryteren selektivt kommuniserer jordledningen til jord. I ett eksempel er bryteren, tennledningen og detonatoren anordnet inne i et langstrakt legeme som er koaksialt innsatt i et ringformet hus og definerer innsatskomponenten. I én alternativ utførelsesform er videre en overføringsledning innlemmet med perforeringsstrengen som har en ende i selektiv kommunikasjon med den elektriske kilden og en annen ende i kommunikasjon med konnektoren for selektivt å tilveiebringe kommunikasjon mellom den elektriske kilden og signalledningen. En nedstrøms-innsatskomponent kan eventuelt også være innlemmet som har en inngangsledning i elektrisk kommunikasjon med signalledningen, en utgangsledning i kommunikasjon med en bropluggenhet, slik at når et elektrisk signal påtrykkes på signalledningen, det elektriske signalet blir overført gjennom nedstrøms-innsatskomponenten til bropluggenheten for å utposisjonere en broplugg i bropluggenheten.

[0008] Også tilveiebragt her er et eksempel på en konnektorenhet for å koble en oppstrøms-perforeringskanon til en nedstrøms-perforeringskanon. I ett eksempel innbefatter bropluggenheten et ringformet hus, et langstrakt innsatslegeme innsatt i huset, en ringformet konnektor anordnet på en nedstrømsende av legemet og innsatt i elektrisk forbindelse med en kontakt i nedstrøms-perforeringskanonen, en detonator i innsatslegemet for å aktivere en tennsnor i perforeringskanonen, og en tennledning i innsatslegemet som har en ende i selektiv kommunikasjon med en elektrisk kilde og en annen elektrisk koblet til konnektoren. Eventuelt kan en bryter være innlemmet i legemet som er koblet til tennledningen og til en inngangsledning på detonatoren. Videre kan det eventuelt også være innlemmet en utgangsledning som kobler mellom bryteren og detonatoren, og en jordledning som kobler mellom bryteren og jord, slik at når et avfyringssignal og en detonasjonsstrøm blir sendt til bryteren, inngangsledningen, utgangsledningen og jordledningen danner en krets for å lede strøm gjennom detonatoren for å utløse detonasjon av detonatoren og tennsnoren.

[0009] Et eksempel på en perforeringsfremgangsmåte tilveiebringes her som i ett eksempel inkluderer å tilveiebringe en perforeringskanon med rettede sprengladninger, en tennsnor, en mottakerkobling og en signalledning i kommunikasjon med mottakerkoblingen. En innsatskomponent tilveiebringes også som har en oppstrømsende, en nedstrømsende, en konnektor i nedstrømsenden og en tennledning elektrisk koblet til konnektoren. I eksempelet på fremgangsmåte kobles konnektoren til signalledningen ved å sette nedstrømsenden av innsatskomponenten inn i mottakerkoblingen, og de rettede sprengladningene detoneres ved å sende et avfyringssignal til detonatoren. I ett eksempel inkluderer trinnet med å forsyne et avfyringssignal til detonatoren å lede elektrisitet fra en elektrisk kilde til en inngangsledning koblet til detonatoren. Eventuelt kan det i fremgangsmåten tilveiebringes en bryter i innsatskomponenten for å sørge for elektrisk kommunikasjon mellom den elektriske kilden og detonatoren, og for å sørge for elektrisk kommunikasjon mellom en utgangsledning på detonatoren og jord for å slutte en elektrisk krets gjennom detonatoren. I ett eksempel på fremgangsmåten er perforeringskanonen en nedstrøms-perforeringskanon. Dette eksempelet inkluderer videre et trinn med å omlede noe av elektrisiteten fra den elektriske kilden gjennom tennledningen, til konnektoren og kontakten for å utløse detonasjon av rettede sprengladninger i en perforeringskanon nedstrøms nedstrøms-perforeringskanonen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Mens noen av trekkene og fordelene med foreliggende oppfinnelse er angitt eksplisitt vil andre tydeliggjøres etter hvert som beskrivelsen leses, når den sees sammen med de vedlagte tegningene, der:

[0011] Figur 1 er et sideriss, delvis i tverrsnitt, av et perforeringssystem i samsvar med kjent teknikk i et brønnhull.

[0012] Figur 2 er et sidesnitt av en del av perforeringsstrengen i figur 1.

[0013] Figurene 3 og 4 er sidesnitt av et perforeringssystem ifølge foreliggende oppfinnelse.

[0014] Figur 5 er et eksempel på en perforeringsstreng anbragt i et brønnhull i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

[0015] Mens oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med de foretrukne utførelsesformer, vil det forstås at det er ikke ment å begrense oppfinnelsen til disse utførelsesformene. Tvert imot er det ment å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innlemmes innenfor oppfinnelsens ramme og idé, som definert av de vedføyde kravene.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0016] Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet nærmere i det følgende med støtte i de vedlagte tegningene, der utførelsesformer av oppfinnelsen er vist. Denne oppfinnelsen kan imidlertid realiseres i mange ulike former og skal ikke forstås som å være begrenset til de illustrerte utførelsesformene vist her; tvert imot er disse utførelsesformene vist for at denne beskrivelsen skal være gjennomgående og fullstendig, og fullt ut vil formidle oppfinnelsens ramme til fagmannen. Like henvisningstall henviser til like elementer. For enkelhets skyld i henvisningen til de vedlagte figurene er retningsbenevnelser kun anvendt for referanse og illustrasjon. For eksempel anvendes retningsbenevnelser som "øvre", "nedre", "ovenfor", "nedenfor" og liknende for å illustrere relative posisjoner.

[0017] Det må forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til de eksakte detaljer i oppbygning, virkemåte, spesifikke materialer eller utførelsesformer vist og beskrevet, ettersom modifikasjoner og ekvivalenter vil sees av fagmannen. I tegningene og patentbeskrivelsen er det vist illustrerende utførelsesformer av oppfinnelsen, og selv om en spesifikk ordlyd er anvendt, er den anvendt kun i generell forstand og for å beskrive, ikke for å begrense. Følgelig skal oppfinnelsen derfor kun begrenses av rammen til de vedføyde kravene.

[0018] I figur 3 er et eksempel på utførelse av et perforeringssystem 60 vist i et sidesnitt. I dette eksempelet innbefatter perforeringssystemet 60 perforeringskanoner 621, 622 som hver inneholder en sekvens av rettede sprengladninger 64. Hver perforeringskanon 621, 622 innbefatter videre en tennsnor 66 anordnet i lengderetningen i denne slik at den befinner seg nær ved hver av de rettede sprengladningene 64; når tennsnoren 66 utløses, kan den således i sin tur utløse avfyring av de rettede sprengladningene 64. Utløsning av tennsnorene 66 danner en trykkbølge som forplanter seg langs lengden til tennsnorene 66. I utførelseseksempelet i figur 3 forplanter trykkbølgen seg i retning av pilene A, og som vil bli beskrevet nærmere nedenfor ankommer et avfyringssignal til perforeringskanonen 621 før det ankommer til perforeringskanonen 622. Kun for henvisningsformål omtales derfor perforeringskanon 621 som en "oppstrømskanon" mens perforeringskanon 622 omtales som en "nedstrømskanon".

[0019] Koblet i serie med nedstrøms-perforeringskanonen 622 er en innsatskomponent 68 med en innsatssammenstilling 70 satt inne i huset til innsatskomponenten 68. I utførelsesformen i figur 3 er innsatssammenstillingen 70 vist dannet av et langstrakt legeme 71, og inne i legemet 71 er det en bryterenhet 72 og eventuelt et kretskort 74 for selektivt å utføre omkoblingsoperasjoner inne i bryterenheten 72. I ett eksempel på virkemåte regulerer bryterenheten 72 overføring derigjennom av elektriske signaler gjennom bryterenheten 72 som mottas av en inngangsledning 76 i innsatskomponenten 68 fra oppstrøms-perforeringskanonen 621. Bryterenheten 72 innbefatter også en jordledning 78 på siden med inngangsledningen 76; jordledningen 78 stilles selektivt i elektrisk kommunikasjon med bryterenheten 72, for eksempel gjennom omkoblingshandlingen som besørges av kretskortet 74. Ut fra bryterenheten 72, på en side motsatt for inngangsledningen 76, går det en forsyningsledning 80 som står i elektrisk kommunikasjon med en kommunikasjonsledning 82 vist liggende inne i nedstrøms-perforeringskanonen 622. I et eksempel på utførelse kobles inngangsledningen 76 selektivt med en elektrisk kilde for å motta elektrisitet. Ut fra bryterenheten 72 går det også en signalledning 84 og en jordledning 86. I et eksempel danner ledningene 84, 86 en detonatorforbindelse som selektiv sørger for elektrisk kommunikasjon mellom signalenheten 72 og en detonator 88 vist satt i en ende av innsatssammenstillingen 70 tilstøtende nedstrømsperforeringskanonen 622. Som illustrert i figur 3 kan den modulære innsatssammenstillingen 70 settes inn i den ringformede innsatskomponenten 68 for enkel sammenstilling og fjernes fra innsatskomponenten 68 for utskiftning og/eller reparasjon.

[0020] Når et avfyringssignal mottas av bryterenheten 72, forsyner kretskortet 74 en avfyringsstrøm gjennom signalledningen 84 og tillater videre kontinuitet mellom jordledningen 86 og jordledningen 78, og slutter med det en krets gjennom detonatoren 88 for å utløse detonatoren 88. Som vist er en ende av detonatoren 88 vendt mot tennsnoren 66 inne i nedstrøms-perforeringskanonen 622, slik at etter hvert som trykkbølgen fra detonasjonen forplanter seg langs lengden til tennsnoren 66, de tilkoblede rettede sprengladningene 64 i tur vil bli avfyrt og skape perforeringer i en nærliggende formasjon (ikke vist). Videre illustrert i utførelsesformen i figur 3 er en krageliknende konnektor 90 anordnet på nedstrømsenden 91 av innsatskomponenten 68. I et eksempel er konnektoren 90 laget av et elektrisk ledende materiale og er et ringformet element som omskriver nedstrømsenden 91. I eksempelet i figur 3 avtar videre diameteren til innsatskomponenten 68 ved nedstrømsenden 91. Når innsatskomponenten 68 kobles til nedstrøms-perforeringskanonen 622, settes konnektoren 90 koaksialt inn i en ringformet elektrisk mottaker 92 vist anordnet i nedstrømsperforeringskanonen 622. Den elektriske mottakeren 92 er elektrisk ledende, slik at kombinasjonen av den elektriske mottakeren 92 og konnektoren 90 skaper en elektrisk forbindelse mellom utløpslederen 80 og kommunikasjonslinjen 82.

Koblingen tilveiebringer således en mekanisme for å overføre ett eller flere signaler mellom innsatskomponenten 68 og nedstrøms-perforeringskanonen 622, og langs lengden til perforeringssystemet 60. Det skal gjøres oppmerksom på at orienteringen til innsatskomponenten 68 og perforeringskanonene 621622 er reversibel; slik at når en streng av flere kanoner er dannet, signalet som går langs signalledningene og gjennom bryterenheten 72 kan begynne i den nedre enden av en perforeringskanonstreng og forplante seg oppover, eller begynne i den øvre enden av strengen og forplante seg nedover inne i brønnhullet.

[0021] Figur 4 illustrerer et eksempel på utførelse av en nedre ende av perforeringssystemet 60 og med en alternativ utførelsesform av en innsatskomponent 68A. I dette eksempelet strekker en inngangsledning 76 og jordledning 78 seg gjennom innsatssammenstillingen 70A til en bryterenhet 72. Imidlertid inkluderer utgangs- eller nedstrømssiden av bryterenheten 72 én enkelt kontinuerlig signalledning 84A som terminerer i en konnektor 90A. Eksempelet på konnektor 90A illustrert i figur 4 er et halvkuleformet element med en krageliknende bunn som omskriver en sylindrisk tupp på innsatssammenstillingen 70A. Tilsvarende konnektoren 90 i figur 3 er konnektoren 90A i figur 4 laget av et elektrisk ledende materiale. Videre, i utførelsesformen i figur 4, er perforeringssystemet 60 satt inne i et brønnhull 93 kledd med fôringsrør 94 som er sementert inn i formasjonen 96. I denne utførelsesformen er en broplugg 98 vist satt inne i en bropluggkomponent 100 for å danne et broplugg-setteverktøy festet på den enden av innsatskomponenten 68A som har konnektoren 90A. Eventuelt kan en annen trykkaktivert anordning være anordnet på enden av innsatskomponenten 68A. I eksempelet i figur 4 står konnektoren 90A i kontakt med en tennsats (ikke vist) i bropluggkomponenten 100 og gir med det elektrisk kontinuitet mellom signalledningen 84A og tennsatsen. Levering av et elektrisk signal eller elektrisitet kan aktivere tennsatsen og med det sette bropluggen 98. Setting av bropluggen 98 kan gjøre at den utvider seg inne i bropluggkomponenten 100 og til kontakt med den innvendige periferien i fôringsrøret 94, og med det trykkisolere denne delen av brønnhullet fra en annen.

[0022] I ett eksempel på utførelse kan forbindelsen mellom innsatskomponenten 68 og oppstrøms-perforeringskanonen være en terminalsammenstilling dannet av en stang og pinnekontakt, hvor pinnekontakten er festet på en fri ende av stangen. I dette eksempelet omskriver en hylse en midtdel av stangen. Pinnekontakten står i elektrisk kommunikasjon med en konnektor i komponenten 68 gjennom forbindelser som strekker seg gjennom endeveggen til komponenten 68. En fjærkontakt som står i elektrisk kommunikasjon med en annen konnektor i komponenten 68 gjennom forbindelser som strekker seg gjennom endeveggen, omskriver andelen av terminalsammenstillingen tilstøtende endeveggen. Ved en nedstrømsende av innsatskomponenten 68 motsatt for terminalsammenstillingen er det anordnet en nedstrømskonnektor der utgangsledningen 80 er koblet ved en ende motsatt for dens forbindelse til bryterenheten 72. En fjærkontakt rager koaksialt ut fra enden av innsatskomponenten 68 og tilstøtende detonatoren 88; fjærkontakten kommuniserer med nedstrømskonnektoren via en forbindelse gjennom endeveggen ved nedstrømsenden av komponenten 68.

[0023] Fjærkontaktene kan gi tilkoblingsmulighet på oppstrøms- og nedstrømssiden av innsatskomponenten 68. Nærmere bestemt, når innsatskomponenten 68 settes inn i et eksempel på utførelse av en perforeringsstreng 60, kobles en konnektorkomponent til oppstrømsenden av innsatskomponenten 68 og mottar terminalsammenstillingen inne i en aksial boring dannet gjennom konnektorkomponenten. En mottaker er dannet inne i konnektorkomponenten på et sted tilbaketrukket fra inngangen til boringen. Mottakeren tilveiebringer terminaler for kommunikasjon mellom en signalledning inne i konnektorkomponenten og pinnekontakten. På den måten blir et signal som forplanter seg gjennom signalledningen overført gjennom terminalene til pinnekontakten for levering til bryterenheten. Videre innsetting av nedstrømssiden av innsatskomponenten 68 inn i en ende av nedstrøms-perforeringskanonen 622. En koblingsenhet kan være satt inne i en boring dannet i enden av nedstrøms-perforeringskanonen 622. Koblingsenheten kan være dannet av et skivelikende flenselement satt i tett kontakt med fjærkontakten. En sylinderformet bunn kan henge ned koaksialt fra en side av flensen motsatt for fjærkontakten og sitte inne i en andel av boringen med redusert diameter. Valg av bunnens og boringens diameter til omtrent samme verdi forankrer bropluggenheten inne i perforeringskanonen 622. En kommunikasjonsledning, tilsvarende ledningen 82 i figur 3, kan være festet til flensen og med det muliggjøre kommunikasjon fra utgangsledningen 80, gjennom sammenstillingen av konnektorer og fjærkontakt, flens og inn i og gjennom perforeringskanonen 622.

[0024] Et hovedsakelig komplett eksempel på et perforeringssystem 60 i samsvar med foreliggende oppfinnelse er vist delvis i tverrsnitt i figur 5. I dette eksempelet er en streng 115 av perforeringskanoner 621-n plassert inne i et brønnhull 93 for perforering gjennom fôringsrøret 94 og inn i den omkringliggende formasjonen 96. Videre er i dette eksempelet innsatskomponenten 68 og strengen orientert slik at signaler som mottas i bryterenheten 72 kommer fra et sted lengre nedihulls; signaler forplanter seg således i strengen i retning mot overflaten. Avhengig av instruksjonene programmert inn i bryterenhetene 72 kan perforeringsretningen også være oppover inne i brønnhullet 92 heller enn fra topp til bunn.

[0025] I ett eksempel sammenstilles strengen 115 ved å tilveiebringe innsatskomponenter 68 som inneholder en innsats 70. Hver av innsatskomponentene 68 kan da bli koblet til en perforeringskanon 62 slik at konnektorer 90 ved deres respektive nedstrømsender 91 føres inn i elektriske mottakere 92 som illustrert i figur 3. Koblingsstykker 116 kan eventuelt være tilveiebragt for å koble oppstrømsender av innsatskomponentene 68 til en oppstrøms perforeringskanon. Som beskrevet over gir anbringelse av innsatskomponenten 68 i inngrep med nedstrøms-perforeringskanonen en hovedsakelig sømløs måte å danne en elektrisk forbindelse mellom tilstøtende legemer i en perforeringsstreng. Videre finner den elektriske sammenkoblingen sted tilnærmet samtidig med sammenkoblingen av innsatskomponenten 68 og perforeringskanon 62, slik at manuell dannelse av elektriske forbindelser er unødvendig. Ved å koble sammen en gjentagende sekvens av perforeringskanoner 62 og innsatskomponenter 68 kan således strengen 115 dannes slik at elektrisk kommunikasjon strekker seg over hovedsakelig hele lengden til strengen 115 via kontakt mellom suksessive konnektorer 90 og mottakere 92.

[0026] Også illustrert i utførelseseksempelet i figur 5 er en kabel 132 vist å henge opp strengen av perforeringskanoner 62 som styres fra en lastebil 134 på overflaten. Eventuelt kan et trinsesystem 136 linjeføre kabelen 132 over brønnhullet 93. Et innfestingsstykke 138 er anordnet ved en øvre ende av strengen for innfesting og elektrisk forbindelse mellom perforeringskanonen 62 og kabelen 132. En kraftkilde 140 og en styringsenhet 142 er skjematisk vist i kommunikasjon med lastebilen 134 på overflaten. Kraftkilden 140 og styringsenheten 142 kan også selektivt koble seg til kabelen 132. Selv om de er vist nær ved lastebilen 134 på overflaten, kan kraftkilden 140 og styringsenheten 142 i stedet være inneholdt i inne lastebilen 134. I én alternativ utførelsesform kan styringsenheten 142 generere og/eller sende styresignaler til perforeringskanonstrengen 115 via kabelen 132. Det finnes således eksempler hvor hver innsatskomponent 68 i strengen 115, og alle elementer i hver innsatskomponent 68, står i signalkommunikasjon med styringsenheten 142 via konnektiviteten mellom konnektorene 90 og mottakerne 92. Tilsvarende kan elektrisitet fra kraftkilden 140 bli levert gjennom hele perforeringsstrengen 115 og komponenter i denne for å utløse detonasjon av detonatorene 88 og bropluggen 98.

[0027] Foreliggende oppfinnelse som beskrevet her er derfor velegnet til å realisere formålene og oppnå de angitte mål og fordeler, så vel som andre som følger naturlig. Selv om en for tiden foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er vist for forklaringsformål, er en rekke endringer mulige i detaljene i prosesser for å oppnå de ønskede resultatene. For eksempel kan signalene inkludere instruksjoner for selektiv betjening av bryterenhetene, kan inkludere elektrisitet, eller kan være i form av en trykkbølge i en tennsnor. Eventuelt kan instruksjoner tilveiebringes i bryterenhetene, enten ved å lagre instruksjonene i maskinvare, for eksempel kretskortene, eller gjennom signaler som forplanter seg i perforeringsstrengen. Videre kan koblingsutførelsene beskrevet over bli anvendt for tilkobling til en hvilken som helst ballistisk anordning i en nedihullsstreng. Eksempler inkluderer løsgjøringsverktøy, et flertall gjengeløsningsverktøy (backoff shots), tennhoder, redundante tennhoder, kutteverktøy, setteverktøy, kombinasjoner av dette, og liknende. Disse og andre tilsvarende modifikasjoner som faller innenfor omfanget definert av de vedføyde patenrkravene, vil lett sees av fagmannen, og er ment å være omfattet innenfor omfanget til den foreliggende oppfinnelse definert av de vedføyde kravene.

Claims (13)

PATENTKRAV

1. Perforeringsstreng (115) som er innførbar inn i et brønnhull (93), omfattende:

en oppstrømsperforeringskanon (621)

en nedstrømsperforeringskanon (622) som har en oppstrømsende, en ringformet mottakerkobling i oppstrømsenden, en kommunikasjonsledning (82) med en ende som er elektrisk koblet til mottakerkoblingen, og en tennsnor (66) som er anordnet i lengderetningen deri, slik at den befinner seg nær ved hver av utformede eller rettede sprengladninger (64);

en innsatskomponent (68); og

en innsatssammenstilling (70) som er selektivt innsatt inne i innsatskomponenten (68) og som omfatter:

et langstrakt legeme (71);

en detonator (88) i det langstrakte legemet (71) og som har en tennende nær ved og vendt eller rettet mot tennsnoren (66);

en signalledning (84) og en jordledning (86, 78) som er koblet til detonatoren (88);

en ringfomet konnektor (90) som omskriver en ende av det langstrakte legemet (71) som selektivt settes inn i elektrisk kommuniserende forbindelse med mottakerkoblingen;

en bryterenhet (72) i det langstrakte legemet (71) og i kommunikasjon med oppstrømsperforeringskanonen (621) via en inngangsledning (76), og i selektiv kommunikasjon med signalledningen (84) og jordledningen (86, 78) og i selektiv kommunikasjon med kommunikasjonsledningen (82) via den selektive kommuniserende forbindelsen mellom konnektoren (90) og mottakerkoblingen og en utgangsledning (80), slik at når et elektrisk signal er kommunisert via inngangsledningen (76) til bryterenheten (72) fra oppstrømsperforeringskanonen (621) er det elektriske signalet selektivt kommunisert til signalledningen (84) for å initiere / utløse detonatoren (88) og tennsnoren (66) i nedstrømsperforeringskanonen (622), og det elektriske signalet er selektivt kommunisert via utgangsledningen (80) til kommunikasjonsledningen (82).

2. Perforeringsstreng (115) ifølge krav 1, hvor bryterenheten (72) er i selektiv kommunikasjon med en elektrisk kilde (140).

3. Perforeringsstreng (115) ifølge krav 2, hvor bryterenheten (72) selektivt kommuniserer jordledningen (86, 78) til jord.

4. Perforeringsstreng (115) ifølge krav 2, hvor innsatssammenstillingen (70) er innsatt koaksialt inn i et ringformet hus for å definere innsatskomponenten (68).

5. Perforeringsstreng (115) ifølge krav 2, videre omfattende en overføringsledning som har en ende i selektiv kommunikasjon med den elektriske kilden (140), og en annen ende i kommunikasjon med konnektoren (90) for selektivt å tilveiebringe kommunikasjon mellom den elektriske kilden (140) og signalledningen (84).

6. Perforeringsstreng (115) ifølge krav 1, videre omfattende en nedstrømsinnsatskomponent (68A) og inngangsledningen (76) i elektrisk kommunikasjon med signalledningen (84A) i kommunikasjon med en bropluggenhet (100), slik at når et elektrisk signal blir påtrykket på signalledningen (84A) vil det elektriske signalet bli overført gjennom nedstrøms-innsatskomponenten (68A) til bropluggenheten (100) for å utposisjonere en broplugg (98) i bropluggenheten (100).

7. Konnektorenhet for kobling av en oppstrømsperforeringskanon (621) til en nedstrømsperforeringskanon (622), idet konnektorenheten omfatter:

et ringformet hus;

et langstrakt innsatslegeme (71) som er avtakbart innsatt innenfor det ringfomede huset;

en ringformet konnektor (90) som er anordnet på en nedstrømsende (91) av innsatslegemet (71) og som kan bli innsatt inn i en mottaker i nedstrømsperforeringskanonen (622) for å koble elektrisk konnektoren (90) med mottakeren;

en detonator (88) i innsatslegemet (71) og konfigurert til å utløse en tennsnor (66) til nedstrømsperforeringskanonen (622);

en signalledning (84) og en jordledning (86, 78) som er koblet til detonatoren (88);

en bryterenhet (72) i innsatslegemet (71) som er i elektrisk kommunikasjon via signalledningen (84) og jordledningen (86, 78) med detonatoren (88) og via en utgangsledning (80) med den ringformede konnektoren (90), og som er konfigurert til å motta via en inngangsledning (76) et signal fra oppstrømsperforeringskanonen (621) for å utløse via signalledningen (84) detonatoren (88) og tennsnoren (66) i nedstrømsperforeringskanonen (622), og videre konfigurert til selektivt å kommunisere signalet via utgangsledningen (80) og den ringformede konnektoren (90) til en kommunikasjonsledning (82) i nedstrømsperforeringskanonen (622).

8. Konnektorenhet ifølge krav 7, hvor bryterenheten (72) er i selektiv kommunikasjon med en elektrisk kilde (140) via inngangsledningen (76).

9. Konnektorenhet ifølge krav 7, hvor jordledningen (86, 78) er konfigurert til å koble mellom bryterenheten (72) og jord, slik at når et avfyringssignal og en avfyringsstrøm blir sendt til bryterenheten (72) vil inngangsledningen (76), signalledningen (84) og jordledningen (86, 78) danne en krets for å lede strøm gjennom detonatoren (88) for å utløse detonasjon av detonatoren (88) og tennsnoren (66).

10. Fremgangsmåte for perforering, omfattende trinnene med å:

tilveiebringe en nedstømsperforeringskanon (622) med utformede eller rettede sprengladninger (64), en tennsnor (66) som er anordnet i lengderetningen i nedstrømsperforeringskanonen (622), slik at den den befinner seg nær ved hver av de utformede eller rettede sprengladninger (64), en ringformet mottakerkobling, og en kommunikasjonsledning (82) i kommunikasjon med mottakerkoblingen;

tilveiebringe en innsatskomponent (68) som har en oppstrømsende og en nedstrømsende (91);

tilveiebringe en innsatssammenstilling (70) som omfatter en ringformet konnektor (90), en bryterenhet (72), en inngangsledning (76) som er selektivt koblet ved hjelp av bryterenheten (72) til en utgangsledning (80) som er elektrisk koblet til konnektoren (90), en detonator (88) som har en tennende nær ved og vendt eller rettet mot tennsnoren (66), og en signalledning (84) og en jordledning (86, 78) som er koblet til detonatoren (88);

elektrisk koble konnektoren (90) til kommunikasjonsledningen (82) ved å sette inn innsatssammenstillingen (70) inn i innsatskomponenten (68) som i sin tur setter inn konnektoren (90) inn i mottakerkoblingen, slik at kommektoren (90) er elektrisk forbundet med mottakerkoblingen;

motta via inngangsledningen (76) et signal i bryterenheten (72) som er fra en oppstrømsperforeringskanon (621) som er oppstrøms for nedstrømsperforeringskanonen (622);

sende via utgangsledningen (80) et signal til nedstrømsperforeringskanonen (622) som respons på trinnet med å motta signalet; og

detonere de rettede sprengladningene (64) ved å tilveiebringe via signalledningen (84) et avfyringssignal til detonatoren (88) som respons på et signal som er mottatt av bryterenheten (72) via inngangsledningen (76).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor trinnet med å tilveiebringe et avfyringssignal til detonatoren (88) omfatter trinnet med å lede elektrisitet fra en elektrisk kilde (140) til inngangsledningen (76) koblet til detonatoren (88) via bryterenheten (72) og signalledingen (84).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor bryterenheten (72) selektivt tilveiebringer via inngangsledningen (76) og signalledningen (84) elektrisk kommunikasjon mellom den elektriske kilden (140) og detonatoren (88), og tilveiebringer via jordledningen (86, 78) elektrisk kommunikasjon mellom detonatoren (88) og jord for å slutte en elektrisk krets gjennom detonatoren (88).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor fremgangsmåten videre omfattende trinnet med å omlede noe av elektrisiteten fra den elektriske kilden (140) gjennom inngangsledningen (76) og utgangsledningen (80) til konnektoren (90) og mottakeren for å utløse detonasjon av de rettede sprengladninger (64) i en perforeringskanon (62) nedstrøms for nedstrømsperforeringskanonen (622).